4D地震在多学科集成化油藏精细表征技术上的应用

刘颖 金亚杰 (大庆油田勘探开发研究院)

4D地震在多学科集成化油藏精细表征技术上的应用

刘颖 金亚杰 (大庆油田勘探开发研究院)

随着4D地震技术的不断发展,国外已经有很多地区成功应用4D地震技术提高剩余油表征精度,增加原油产量,并将4D地震列入日常的油藏管理常规技术。4D地震在油藏精细表征技术中发挥着重要的作用,是未来的发展趋势。在北海、墨西哥湾等地区的油田上应用4D地震对提高非均质油藏剩余油采收率产生了重大的影响。

4D地震 多学科 精细表征非均质油藏 剩余油 提高采收率

北海地区是当今利用4D地震技术,并借助多学科集成化手段进行油藏精细表征综合研究的典范,有多个油田取得了非常好的效果。通过该手段找到了利用以往方法没有识别出来的剩余油,极大地提高了原油的最终采收率。目前,国外对4D地震技术的研究逐渐进入成熟发展阶段[1-9]。

1 4D地震技术的主要研究内容及特点

4D(也称作时间推移)地震作为油藏精细表征技术的核心,是在同一地点不同时期重复采集地震数据,并对这些数据进行分析,从而对产层中的流体流动效应进行成像,即4D地震油藏监测[10]。4D地震监测数据经过互均化处理增强可重复性与一致性,应用时间差分技术,综合油藏描述、岩石物理学和油藏工程等多学科数据与资料,监测油藏动态变化,实现时间推移地震在油藏管理中的应用。目前,这种时间推移的方法在非地震监测技术方面也取得了新的进展,如4D岩心测量[11]等。图1给出了4D地震技术的研究内容。

总的来说,与3D地震相比4D地震具有以下特点:①成为油藏工程管理的一种工具,实现油藏的动态监测;②对未开钻储层中的流体流动成像;③识别死油区,增加可采储量;④确定井位;⑤监测强化采油过程;⑥延长油田经济开采期限。

3D地震可以提供井间必要的信息,但是只能实现静态描述,而4D地震是在3D空间范围内对油藏实施的动态表征,把3D地震技术与传统的油藏工程技术集为一体,这种新的地震监测技术能获得更多的信息。利用井中数据 (测井数据、岩心数据、生产历史数据、试井数据等)对井旁3D地震数据进行约束校正,然后把地震数据从井旁向井间外推,获得3D空间的油藏变化数据。通过油藏描述、地震模型、流体模型、油藏模拟、计算机可视化技术实现由油藏的静态描述向动态描述的转变,这也正是4D地震给油藏管理工作带来的变革。除监测采油变化和驱油效果及流体前缘、寻找死油区外,4D地震还用来监测断层封堵或渗漏性。

图1 4D地震技术的研究内容

2 获取4D地震资料的工作流程

实施4D地震监测首先要研究油田的地质特性和油藏特性,对油气生产过程中由于注入和开采而造成的油藏或储层特征的变化进行观察成像。通过基础测量和多次监测测量研究油藏部位地震反射的特征变化,找出流体变化造成的地震场差异,进行差异成像,最终实现对油藏的动态监测。

3 4D地震在多学科集成化油藏精细表征技术中的作用

20世纪90年代以来,油藏描述进入以多学科集成化为特点、以精细化为方向的油藏表征时期,综合性强、先进性强,静动态数据结合程度高和预测精度高。在这一阶段主要发挥4D地震的核心作用,特别提倡在4D地震基础上,地质、地震、测井研究人员与油藏工程师在共享平台上协同工作,相互交流,从技术层面强调地质、地震、测井、测试、油藏工程等多学科相关信息集成,进行综合地质建模,对油藏进行4D的定量化研究与表征。

对于提高油田原油采收率来说,油藏和油藏动态的精细描述非常重要。地震数据可以提供独特的信息源,广泛用于油藏精细表征。高分辨率的3D地震声阻抗信息组是建立地质模型的关键。使用4D时移地震不仅可以反映出油藏含水饱和度的差异 (时移),指出潜在沉积相的连续性,还可以综合生产数据、岩心测试、示踪剂数据等获得有效信息,提高综合地质模型预测精度。识别含水饱和度的差异有助于布置新的井位和监测流体的运移。定量预测生产诱发性声波变化对于成功应用任何4D油藏监测设计方案都是至关重要的。因此,通过实验室模拟油田开发阶段不同条件进行4D岩心测量,可以提供这些声波变化的情况,对于油田开发来说不但具有重要意义而且非常有效。把示踪剂评价数据、4D地震和一些有价值的生产数据以集成化手段进行综合研究,能够提高对油藏流体的动态认识,有效开发剩余油,使油田开发决策更加科学合理。

4 实例分析——北海奥塞贝格河流相油田NESS组利用4D弹性反演数据建立油藏模型

4.1 油田NESS组地质概况

奥塞贝格油田位于北海挪威 Horda Platform区域的倾斜断块。油田原始地质储量4.31×108t,可采储量2×108t。主力油层奥塞贝格组占原始地质储量的80%。油田原设计采收率46%(1984—1991年),当前采收率在72%以上 (2005年),井网密度为0.5～4 km2/井。NESS油藏储量占原始地质储量的比率将近20%,该油藏于1993年投产,NESS油藏物性参数见表1。到2006年该油藏的采收率只有27%。2口水平生产井C-19和C-17D的产量差异巨大,说明对河道砂体内部的连通问题认识不清。由于大量的原油仍然留在地下没有开采出来,因此应该以综合利用各种数据建立油藏模型为目标,以便优化新井设计及有效地保持地层压力,最大限度地提高采收率[12]。图2为NESS组砂体分布情况。

4.2 利用4D地震数据建立模拟模型的新工艺流程

为了确定在地震上很难定位的相对较薄的砂体,研究出一种改善河流相油藏模拟水平的工作流程 (图3),对河流相进行模拟和历史拟合。这个工作流程是利用各种类型数据的一种新方法,它综合了3D和4D地震数据、地质模型、模拟模型等进行岩性分类,降低模拟过程中的不确定性,预测砂体分布,识别剩余油[13]。

表1 NESS组油藏物性参数

4.3 模拟结果

奥塞贝格油田进行过几次地震测量。其中把1992年、1999年和2004年的三次地震测量数据作为时间推移数据,同时也将这三次地震测量数据作为4D弹性反演处理数据。3D弹性反演数据处理的输出数据是地震参数AI和Vp/Vs,这些数据将用于下一步的工作程序中。4D弹性反演数据处理中的AI比定义为A I2004/AI1992,和相对应的比值Vp/Vs一起用于模拟程序中。用3D弹性反演数据结合4D弹性反演数据预测岩性的可靠性比单独应用AI数据或Vp/Vs数据效果好,砂体分类预测的可靠性更高。在应用3D地震反演数据时,砂体预测最大概率为60%;应用4D地震反演数据后提高到接近80%(图4),砂体分类预测的可靠性提高了20个百分点,相当于发现0.19×108t可采储量,使用效果非常好。根据这个结果奥塞贝格油田在NESS组顶部产量变化范围是220～484 t,平均为308 t。

图4 砂体概率分布曲线:粉红色曲线表示砂体概率分布曲线;红色曲线表示其他岩性概率分布曲线

奥塞贝格油田在产量递减期间采用4D地震、智能完井等先进技术减缓产量下降,使储量增加了0.57×108t,相当于把最终采收率提高了12.4%[14],有效地延长了油田的经济开采期。

5 结论

(1)多学科集成化油藏精细表征技术,是国外目前进行厚油层剩余油分布预测和开发决策等生产优化最主要的技术,4D地震技术是油藏精细表征技术的核心。通过4D地震动态监测,综合地质、测井、测试、油藏工程等多学科相关信息集成,让地质、测井研究人员与油藏工程师在共享平台上协同工作,相互交流,进行综合地质建模,对油藏进行3D和4D定量化表征,挖潜剩余油。

(2)北海油田是利用多学科集成化手段进行油藏综合研究的典范,有多个河流相砂岩油田都取得了非常好的效果,通过该手段找到了利用以往方法没有识别出来的剩余油。

(3)应用4D地震的技术界限不断地被突破,薄层和密井网已经不是绝对的限制因素。4D地震通过多次3D地震数据的差异,获得流体的动态变化情况,达到对油藏动态监测的目的,并成为油藏管理的一个手段。这种多学科综合提高采收率的开发模式标志着当今世界提高采收率技术的最高水平。

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10.3969/j.issn.1002-641X.2010.10.002

2010-10-08)