CN103472484A - 基于rs三维敏感地震属性分析的水平井轨迹优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于RS三维敏感地震属性分析的水平井轨迹优化方法，其核心是三维地震体属性的提取、RS三维敏感地震属性分析、随钻地震属性相关相容性分析及水平井轨迹优化设计。本发明综合测井、地震、地质、岩石物理等多学科，将粗集（RS）分析技术、地震多属性技术、三维地震属性敏感分析技术、水平井地质导向分析技术、轨迹优化技术全面结合，适用于水平井开发阶段的水平井轨迹优化设计、随钻跟踪等多个重要环节，有效提高水平井段预测分析的可靠性和实时指导性。

Description

基于RS三维敏感地震属性分析的水平井轨迹优化方法

技术领域

本发明涉及用于水平井开发阶段的水平井轨迹优化设计、随钻跟踪等环节的基于RS三维敏感地震属性分析的水平井轨迹优化方法，可以有效提高水平井段预测分析的可靠性和实时指导性。

背景技术

水平井技术作为老油田调整挖潜提高采收率，新油田实现少井高效开发的一项重要技术，被誉为世界石油工业中一项“重大突破”。水平井技术出现于二十世纪50年代(纯试验阶段)，从二十世纪80年代末至90年代初进入蓬勃发展并日臻完善的阶段。我国于20世纪60年代中期引进水平井技术，经过“八五”科技攻关，不断探索，已具备了一定的应用规模。

随着油气田勘探开发推进，提高采收率、少井高产是转变油气增长方式的必然选择，因此需要大量实施水平钻井。如何提高储层钻遇率，需要物探技术在钻井地质目标优选、设计水平井轨迹设计、跟踪等多个环节发挥重要作用，以提高储层钻遇率。

水平井设计是一个“先地下后地面、自下而上、综合考虑、反复寻优”的过程。优选开发区块，应用地震、地质、测井等技术资料和方法进行综合的油藏描述、建立精细的水平井地质模型，从而优化水平井的井位，是水平井技术的基础工作。国外油田在水平井设计上主要以油藏模型为基础，实现对水平井轨迹的优化设计。

物探在水平井中的应用技术是一项综合性技术，包括构造解释、储层预测、气水预测、油藏建模、水平井轨迹优化设计、地震敏感属性分析、综合产能预测、随钻地质导向、随钻跟踪分析；在数据上，包括地震数据、测井数据、层位数据、油藏数据、随钻测井数据、录井数据等多种数据融合；在学科上，综合测井、地震、地质、岩石物理、油藏等多学科于一体。水平井地质导向和随钻跟踪评价技术为水平井钻井的核心技术，目前该项技术主要被Schlumberger、Halliburton和Baker Hughes三大国外公司所垄断。国外不但有较先进的地质导向硬件工具，而且具有与之配套的随钻地质工程参数解释与地质导向应用软件系统。国内在水平井地质导向和随钻跟踪评价方面取得了一定的进展，但与Schlumberger、Halliburton相比存在较大的差距，上述两大公司目前占据了国内水平井地质导向的大部分市场。

物探技术目前主要在水平井设计中发挥了一定的作用，主要体现在层位精细解释，断层标定、岩性解释、砂体追踪、气水识别、储层三维空间雕刻和地质靶点优选。高分辨率地震处理技术，为水平井构造解释和储层预测提供基础，高分辨率剖面层间信息较丰富，地层接触关系更加清晰，断点收敛更加到位。精细的构造解释，为水平井的钻井轨迹的准确确定提供了保障。在水平井的设计过程中，要求顶面构造图的误差不能超过5m，构造图成图的精确与否，直接关系到水平井的成败。精细的岩性解释和砂体追踪,为水平井的钻井轨迹的准确确定提供了参考依据。通过对储层、裂缝的三维可视化，可实现地质靶点的优选和井位轨迹的全三维空间设计。

尽管物探技术在水平井设计中显示出了重要作用，但仍然面临以下问题：物探技术主要在水平井地质设计和水平段的基础设计中发挥了作用，还没有深入到水平井设计、实施、跟踪的全过程。物探技术与钻井工程的结合还不够紧密，多学科、多专业融合的一体化优势没有体现，物探为工程服务、物探向开发延伸的需求越来越迫切。

国内水平井地质导向技术相对落后，而国外公司只提供服务，国内公司目前还不具备相应的独立自主的技术。因此急需开展物探技术在水平井中的应用研究以及相应的软件自主研发，以便提升中国石油工程技术服务水平，达到物探技术在水平井全部环节的参与，提高储层钻遇率，提高单井产量。

如何将物探技术水平井设计及地质导向相结合，使物探技术深入到水平井轨迹优化设计、随钻跟踪等各个重要环节，对打破国外技术垄断、优化水平井井位设计、提高储层钻遇率和增产具有深远意义。

发明内容

本发明的目的在于提供基于RS三维敏感地震属性分析的水平井轨迹优化方法，综合测井、地震、地质、岩石物理等多学科，将粗集（RS）分析技术、地震多属性技术、三维地震属性敏感分析技术、水平井地质导向分析技术、轨迹优化技术全面结合，适用于水平井开发阶段的水平井轨迹优化设计、随钻跟踪等多个重要环节，有效提高水平井段预测分析的可靠性和实时指导性。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

基于RS三维敏感地震属性分析的水平井轨迹优化方法，其核心是三维地震体属性的提取、RS三维敏感地震属性分析、随钻地震属性相关相容性分析及水平井轨迹优化设计。该方法依次包括以下步骤：

（1）从三维地震数据体中提取出五十多种地震体属性，所述地震体属性包括几何类属性、振幅类属性、瞬时类属性、频谱类属性、层序类属性、非线性类属性，所述几何类属性主要包括四阶矩相干体、小波相干体、甜点体、纹理能量体、纹理均质性体、曲率体、倾角体、方位角体；所述振幅类属性主要包括均方根振幅体、最大绝对值振幅体、最大峰值振幅体、振幅的方差体、振幅的斜度体、振幅的峰态体；瞬时类属性主要包括平均反射强度体、平均瞬时相位体、平均瞬时频率体；所述频谱类属性主要包括弧形长度体、有效带宽体；所述层序类属性主要包括峰谷面积比体、正负样点数体、顶底振幅比体、复合包络差体；所述非线性类属性主要包括间歇性指数体、突变幅度体、高阶谱能量体、关联维数体。

提取尽可能多的地震体属性，才能提取出各种可能与储层相关的地震属性体，这样可以充分利用各种有用的信息，吸收各方面的经验。基于体积提取的地震属性我们称之为三维体属性，其实质是基于三维地震数据体产生一个完整的三维属性体，它是地震数据的另一类图像。这种图像可以用作揭示其它剖面图像难以识别的地震特征，如河道砂体、礁块、各类地层学沉积单元的沉积特征等，具有重要的使用价值。

（2）抽取已知水平井井轨迹（如果该区块暂时未上水平井，可以提取直井或者斜井轨迹）的测井储层参数和对应的三维地震体属性值，所述测井储层参数主要有孔隙度、含油（气）百分比、泥质含量、渗透率。

（3）构建三维地震属性RS决策分析表，地震属性组合为决策表中的条件属性（表1中的a1-a4列，实际应用我们提取50个地震体属性，则有a1-a50共50列条件属性），对应的储层参数或含油气性特征参数等为决策表中的决策属性（d列，d列可分别为各种储层参数）。

（4）RS三维敏感地震属性分析，由于粗集理论只能够处理量化的数据，因此需要对提取出的地震属性值（一般为浮点数）进行量化处理。采用模糊自组织神经网络的量化方法，将决策表中浮点数属性值按照约定的规则量化为1-9之间的整型数，在量化决策表的基础上，利用粗糙集（RS）理论对不完整数据进行分析、推理，发现数据间的关系，提取有用信息，简化信息处理，略去过剩的条件属性，得到约简的储层最敏感属性组合，从而50个体属性一般约简为6-10个储层最敏感属性。

表1决策表

U	a1	a2	a3	a4	d
						x1	1	0	2	1	0
x2	0	0	1	2	1
						x3	2	0	2	1	0
x4	0	0	2	2	2
						x5	1	1	2	1	0

（5）利用优选出的三维敏感地震属性体进行随钻地震属性与储层参数相关相容性分析，抽取出已钻水平井段的储层参数和三维敏感地震属性值，利用相关、有效性算法等绘制出属性与储层参数相关相容性特征图谱，寻找响应异常，进行异常描述与分析。

（6）利用优选出的三维敏感地震属性体建立敏感属性体组合，结合神经网络模式识别技术（径向基神经网络、BP神经网络、概率神经网络等），得到随钻储层参数的实时预测分析数据，通过水平井轨迹实时监测，再加上第（5）步的水平井各个走向的敏感属性异常分析，提出水平井轨迹优化方案设计和井段调整建议。

具体实施方式

下面以安岳气田的实施为例，对本发明的流程作进一步描述。

四川盆地陆相碎屑岩油气藏多为低渗透油气藏，单井产量普遍较低，因此需要由多井低产向少井高产转变，由低效开发向高效开发转变；提高单井采收率的主要手段是水平井技术，少井高产是该地区高效开发的必然选择。安岳气田位于川中古隆中斜平缓构造区中部，储层圈闭类型为构造—岩性圈闭，以三角洲前缘水下分支河道、河口坝微相为主，形成砂岩储集体。主要储层须二段气藏纵向上生、储、盖配置较好，有利于气藏的形成，储层物性具有低孔、低渗特征，储层非均质性较强。试采气井产量低、压力下降快，单井控制储量较低，稳产能力较差，经济高效开发面临巨大的挑战，利用水平井技术是该气田实现经济、高效、环保开发的重要手段，迫切需要利用物探技术指导水平井设计及跟踪评价。

先提取几何、振幅、瞬时、频谱、层序、非线性类50余种地震体属性，抽取已知水平井井（8口）轨迹的测井储层参数（自然伽玛、孔隙度、渗透率等）以及对应的三维地震体属性值。建立属性量化决策表，通过RS三维敏感地震属性分析法得到复合包络差、有效带宽、高阶谱能量、顶底振幅比、突变幅度等最敏感地震属性。

利用RS三维敏感地震属性分析方法优选出地震体属性，进行随钻测井参数与井旁地震属性的相关性与相容性分析，以安岳工区岳101-85-H1水平段为例，分别抽取敏感性较高的平均振幅与复合包络差进行具体分析，复合包络差可用于检测不同流体饱和度的顶底同相轴引起的地震波衰减，研究表明它对安岳工区的孔隙度与自然伽玛参数均非常敏感。敏感属性与孔隙度和自然伽玛值具有较好的一致性，在水平井轨迹四个调整点处，可以看出敏感属性均有一定的异常反应。利用RS三维敏感属性组合结合神经网络储层预测技术，可以得到较高精度的储层预测成果，下面利用敏感属性分析对水平井轨迹优化进行具体的分析：

1）第一水平段调整段

自垂深2580m入靶后，岳101-85-H1井开始水平段钻进，并控制井斜在89°左右。钻至井深2660m，井斜88.15°，垂深2315.7m，随钻气测异常值变差。

平均振幅与复合包络差在此处出现较为明显的低值异常，降低速率超过孔隙度与自然伽玛曲线，形成一个小的凹面。从岳101-85-H1水平段储层地震体属性的定量表征成果与实时分析，孔隙度、自然伽玛体预测与实际测量值本来很好的一致性出现了相对较大的偏差值，可能与属性的异常反应相关，建议调整井斜，调整后敏感属性与孔隙度、自然伽玛曲线的一致性得到一定的恢复，孔隙度、自然伽玛体预测误差值也迅速降低，第一水平段的调整是合理和必要的。

2）第二水平段调整段

钻至井深2771.14m，井斜91.14°，垂深2315.05m，岩性变为中-细砂岩，气测全烃达8-10%，

平均振幅出现非常明显的低值异常，降低速率大大超过孔隙度与自然伽玛曲线，形成一个较深的凹面。与储层参数具有高度负相关的复合包络差与储层参数出现了类似于“瓶颈口”状的异常反应，在自然伽玛对应图上十分明显。从岳101-85-H1水平段储层地震体属性的定量表征成果与实时分析，孔隙度、自然伽玛体预测与实际测量值本来很好的一致性出现了相对较大的偏差值，可能与属性的异常反应相关，建议进行调整，调整井斜后敏感属性与孔隙度、自然伽玛曲线的一致性得到较好的恢复，孔隙度、自然伽玛体预测误差值也迅速降低。

3）第三水平段调整段

钻至井深3059.41m发现井漏，钻至井深3112发现气侵。钻进至井深3300m，随钻气测变差，平均振幅出现明显的异常，复合包络差与储层参数的对应异常不十分明显图。从岳101-85-H1水平段储层地震体属性的定量表征成果与实时分析，孔隙度、自然伽玛体预测与实际测量值在该处附近出现了相对较大的偏差值，建议调整井斜，调整后平均振幅与储层参数对应仍然出现持续的异常降低，复合包络差与储层参数的对应负相关也不再明显，说明储层含气性已经可能持续变差，建议水平井已无继续深钻的必要。

4）第四水平段调整段

钻进至3483，井斜88°，垂深2312.94m，仍未见良好显示。根据第三水平段调整段的综合分析，不建议继续钻探。

利用优选出的三维敏感地震属性体进行随钻地震属性与储层参数相关相容性分析，绘制出属性与储层参数相关相容性特征图谱，进行异常描述与分析。结合三维敏感属性体与径向基神经网络技术，得到了随钻储层参数预测分析数据，通过水平井轨迹实时监测，提出了水平井轨迹优化方案设计和四个井段调点整。实钻表明该方法有效提高了水平井地质导向的成功率和储层钻遇率。

Claims (1)

1.基于RS三维敏感地震属性分析的水平井轨迹优化方法，依次包括以下步骤：

（1）从三维地震数据体中提取出五十多种地震体属性，所述地震体属性包括几何类属性、振幅类属性、瞬时类属性、频谱类属性、层序类属性、非线性类属性，所述几何类属性主要包括四阶矩相干体、小波相干体、甜点体、纹理能量体、纹理均质性体、曲率体、倾角体、方位角体；所述振幅类属性主要包括均方根振幅体、最大绝对值振幅体、最大峰值振幅体、振幅的方差体、振幅的斜度体、振幅的峰态体；瞬时类属性主要包括平均反射强度体、平均瞬时相位体、平均瞬时频率体；所述频谱类属性主要包括弧形长度体、有效带宽体；所述层序类属性主要包括峰谷面积比体、正负样点数体、顶底振幅比体、复合包络差体；所述非线性类属性主要包括间歇性指数体、突变幅度体、高阶谱能量体、关联维数体；

（2）抽取已知水平井井轨迹的测井储层参数和对应的三维地震体属性值，所述测井储层参数主要有孔隙度、含油（气）百分比、泥质含量、渗透率；

（3）构建三维地震属性RS决策分析表，地震属性组合为决策表中的条件属性，对应的储层参数或含油气性特征参数等为决策表中的决策属性；    

（4）RS三维敏感地震属性分析，采用模糊自组织神经网络的量化方法，将决策表中浮点数属性值按照约定的规则量化为1-9之间的整型数，在量化决策表的基础上，利用粗糙集理论对不完整数据进行分析、推理，简化信息处理，略去过剩的条件属性，得到约简的储层最敏感属性组合，从而50个体属性一般约简为6-10个储层最敏感属性；

 （5）利用优选出的三维敏感地震属性体进行随钻地震属性与储层参数相关相容性分析，抽取出已钻水平井段的储层参数和三维敏感地震属性值，利用相关、有效性算法等绘制出属性与储层参数相关相容性特征图谱，寻找响应异常，进行异常描述与分析；

（6）利用优选出的三维敏感地震属性体建立敏感属性体组合，结合神经网络模式识别技术，得到随钻储层参数的实时预测分析数据，通过水平井轨迹实时监测，再加上第（5）步的水平井各个走向的敏感属性异常分析，提出水平井轨迹优化方案设计和井段调整建议。