当今地震处理与解释工作格外重视新技术应用, 但地震标定这项基础工作仍非常重要。地震标定的目标是建立地质、测井和地震三种资料的联系, 为地震精细解释和反演提供可靠的井震关系, 为储层预测、储量计算和井位部署奠定基础。回顾标定的研究历程, 不少学者做出了贡献。1992年, 王克宁^[1]较完整地介绍了地震记录极性的概念, 并给出了合成地震记录和VSP标定实例; 刘传虎^[2]开展了水平井层位标定研究。1996年, 桂志先等^[3]用相关对比法完成了合成地震记录标定。2005年, 王永刚等^[4]制作深度域合成地震记录, 开展了井间地震解释; 曾正明^[5]用带相位的子波制作合成地震记录, 改善了标定效果; 杨占龙等^[6]将反演引入标定, 采用两步标定提高了井震吻合度。2006年, 张军华等^[7]以乌夏断裂带为例, 对标定问题展开了讨论。2007年, 浦世照等^[8]将岩性录井数据转换到时间域参与标定, 提高了解释精度; 张军华等^[9]对断裂发育区标定7个方面的误区进行了剖析。2008年, 李国发等^[10]就成像方法、射线路径、波场差异、处理过程如何影响地震标定, 进行了理论分析与讨论。2010年, 李国发等^[11]提出基于叠前波场模拟的合成地震记录层位标定方法, 提高了标定的可靠性。2016年, 栗宝鹃等^[12]以地震相模式为指导, 利用“二次标定法则”与“时变子波”相结合, 对砂泥岩薄互层进行了精细标定; 赵海英等^[13]对VSP地震层位综合标定方法进行了深入讨论与应用。2021年, 丁建强等^[14]采用强反射分离和地震地质多信息综合技术对层序进行了标定; 马学军等^[15]利用合成地震记录和VSP走廊叠加进行了层位标定。总体来说, 标定可以采用合成地震记录和VSP标定, 但VSP测井往往很少, 所以标定主要还是以合成地震记录为主。

自来屯开发区是大港油田比较典型的断块油田, 井震关系异常复杂。本文通过分析大量地震、地质、录井和测井资料, 完成了研究区50余口井的标定, 通过声波时差分析、测井相特征解剖、速度差异校对等措施, 利用标定拉伸/压缩、薄互层90°相移等技术, 最终明确了井震关系。相关技术方法与研究结果对类似油田开展地震标定和精细油藏描述有一定借鉴作用。

自来屯开发区位于河北省沧州市东部, 构造位置处于黄骅坳陷孔南构造带的北部。目标区面积112 km², 已钻井150余口, 受沧东断层和徐西断层包夹, 研究区主要发育北东向断层。图 1为研究区枣Ⅳ油组1小层底界构造图, 油气主要分布在李天木断层以北断层夹持的几个高垒带。

图 1(Fig. 1)

图 1 自来屯油田枣Ⅳ油组1小层底界构造图

研究区地层自上而下主要包括馆陶组、沙一段、沙三段、孔一段、孔二段、中生界等地层, 主要油组为枣Ⅲ(简记为Z3, 其它油组也仿此表示)、枣Ⅳ(Z4)、枣Ⅴ(Z5)和Ek₂¹(K21)、Ek₂²(K22)。其中标志明显的分界面是沙三段的底、孔一段的底, 它们都是不整合面。关于标准层, 彭海艳^[16]、颜照坤^[17]给出了定义, 孔店组从T7开始定义, 与我国东部其它油田一致, 不过他们对油组没做更进一步的细分; WANG等^[18]的定义与前者有差异, 孔店组从T40开始, 不符合一般性的定义, 但他们对油组有细化的定义。本文大层沿用彭海艳、颜照坤等常规的定义, 小层参照WANG等的定义, 将主力油层的标准层定义为T72(枣Ⅲ顶面)、T73(枣Ⅲ底面)、T74(枣Ⅳ底面)、T75(枣Ⅴ底面)、T81(Ek₂¹底面)、T82(Ek₂²底面), 如图 2所示。

图 2(Fig. 2)

图 2 自来屯油田地层要素

图 3显示了研究区北部枣21探井标定结果(井位见图 1红色井点)。可以看到, 该井测井曲线有几个比较明显的特征: ①Ng以上地层低速特征明显, 自然电位曲线呈梳子形的负异常; ②Es₃下部对应高速, 其底对应负反射界面; ③枣Ⅱ至枣Ⅳ为速度相对较高、自然电位呈负异常的薄互层, 内部分界面不是很明显, 电阻率曲线显示枣Ⅲ为有利油组; ④Ek₂¹整体速度较低。

图 3(Fig. 3)

图 3 枣21井地震标定结果(1 ft≈0.304 8 m)

井震关系总体来看一致性不好, 图中已将Ng与Es₃之间的一个地震同相轴与合成地震记录峰值对标, 但枣Ⅴ底面对不上, 这样无法建立起可靠的地质分层与地震标准层的对应关系。

图 4显示了西南侧一口重要的探井——枣32井的地震标定结果, 孔二段Ek₂¹至Ek₂⁴波组已基本对标, 但与上面Es₃的底面不匹配; 地震记录中枣Ⅲ至枣Ⅳ中间有一较强反射同相轴, 但合成地震记录上基本呈空白反射, 井震关系不理想。

图 4(Fig. 4)

图 4 枣32井地震标定结果

本文对工区内50余口井进行了标定, 发现井震关系异常复杂, 直接划定地震标准层有的有冲突、有的有误差, 标定成了棘手的难题。

图 5a为一连井油藏剖面, 图 5b为其对应的连井地震剖面, 图中显示了初步标定结果。可以看到, 油藏剖面枣Ⅲ顶、底明确, 内部还有8个小层。而地震标定连井剖面, 左侧断裂发育带无法确定层位位置、开展层位解释, 更无法跟油藏剖面一样来追踪内部小层。由此看来, 对于自来屯这样的研究区, 无论是单井还是连井, 要获得可靠的井震关系很难, 需要进行系统的分析、研究与试验。

图 5(Fig. 5)

图 5 连井油藏剖面(a)及其对应的连井地震剖面(b)

图 6为跨越全区的油藏剖面及其对应的连井地震剖面。观察Z5到K21之间的声波时差曲线(图中黄色箭头处), 它们都向右“凸”、呈低速特征。图 7显示了连井剖面模型及其正演结果。由图 7可见: ①资料为正极性, Z5底对应波谷反射, 为全区统一的标志; ②叠合作用使Z5和K21之间出现一强反射; ③左侧的南部地层呈“三轴”强反射特征, 右侧北部地层呈“单轴”特征。究其原因: 从声波时差曲线可以发现枣2302井以南地区K23内有一左“凸”的高速地层; 进一步核查, 它具有很高的电阻率, 取芯证明是一套玄武岩, 而北部不存在这套地层。由于玄武岩的存在使K22底对应正反射系数、玄武岩底对应负反射系数, 叠合后南部地层多出两个强反射, 这就是研究区南北地层结构差异很大的原因。

图 6(Fig. 6)

图 6 跨越全区的油藏剖面及其对应的连井地震剖面

图 7(Fig. 7)

图 7 连井剖面模型(a)及其正演结果(b)

实际上, 从已钻井及油气产量来看, 孔二段油气分布直接与此地层结构相关: 北部孔二段不含油, 南部含油。

观察图 6的井震关系可以看到, 枣32井的Z5地层明显比周围井要薄, 它与枣32块的抬升有没有关系？这一问题直接从标定剖面上不易观察, 下面用测井资料来进行详细分析。图 8显示了枣32井与李16井的测井曲线。图中左侧粉色曲线代表枣32井与相邻李16井的自然电位曲线; 右侧蓝色曲线代表两井的声波时差曲线。由图 8可以看出3点相似之处: ①孔二段(图中K21以下地层)地层厚度相似, 几乎是等厚(约480 m); ②孔一段(图中Z1至Z5地层)电阻率整体相似; ③S3有一段稳定的高速层, K21具有低速特征。下面再来观察它们的差异: 从自然电位曲线上看, 枣32井Z5下部地层减薄, 李16井Z5中下部地层变厚(图 8中红色楔形线), 而其它地层厚度基本不变。由于孔二段是等厚的, 说明南部在孔二段时期地势平坦、沉积稳定; Z5时期发生了构造运动, 枣32高垒块抬升, 而李16井地势较低, 致使李16井Z5油组沉积厚度大、枣32井厚度薄。这就很好地解释了枣32块Z5变薄问题, 有助于深刻认识研究区复杂的井震关系。

图 8(Fig. 8)

图 8 枣32井与李16井测井曲线

对于构造异常复杂带, 直接追踪反射同相轴是很困难的, 需先追踪较连续的地层, 然后追踪复杂地层、再斜井辅助验证, 最后逐步展开各个复杂层位解释工作, 实现构造异常复杂区井震标定。图 9给出了带斜井标定的连井剖面。在剖面的两端比较容易解释各地层界面, 红色箭头所指的枣Ⅳ油组反射能量较强, 内部含两个同相轴, 用它可以确定地层初始格架。对于断层异常发育区, 虽然波组被断开, 但还是能见到反射标志(蓝色箭头)。斜井设计以穿过多个地层或避开地面设计障碍物为目的, 自25-14斜井标定与周围直井一致, 可以辅助验证标定方案的正确性。

图 9(Fig. 9)

图 9 带斜井标定的连井剖面

运用拉伸/压缩(stretch/squeeze)技术会使合成地震记录井震关系局部变好(图 10)。根据前面的讨论, 枣Ⅴ底低速, 对应一套稳定波谷, 为此修改图 3所示的枣21井标定结果, 将枣Ⅴ和Ek₂¹之间的波组对好(图 10a)。可以看到, 按照此标定方案, 枣Ⅳ、枣Ⅴ地层关系一致性较好, 但枣Ⅲ的顶面不合理, 层位偏下; Es₃位置与极性相反。图 10b是使用拉伸/压缩功能后的标定结果, 下面地层不动, 上部地层井震关系有所改善。

图 10(Fig. 10)

图 10 拉伸/压缩功能使用前(a)、后(b)标定效果

为验证以上标定结果是否能解决井震关系不一致的问题, 只看井点标定结果还不够, 需要进一步观察标定后的连井剖面。图 11为拉伸/压缩技术应用前、后的连井剖面。剖面中红色曲线为电阻率曲线, 枣21、自新7-10、自7-10、自7-30、自7-29与枣9井有很好的相似性, 它们实际上指示了枣Ⅲ油组的有利储层。在井位点, 图 11a中枣21井的曲线原始标定枣Ⅲ顶面偏上很多。标定调整后Ng似乎已合理, 但枣Ⅲ储层结构还是偏上, 没有从根本上解决问题。下面对此问题做进一步的分析。

图 11(Fig. 11)

图 11 拉伸/压缩技术应用前(a)、后(b)的连井剖面

图 12展示了图 11剖面中的井点声波时差(Δt)。可以看到在深度域, 枣Ⅲ地层是相对稳定的, 图 11中稳定的电阻率曲线也印证了这个结论。再看Es₃地层, 发现其它井都是低速层, 唯独枣21井是高速层(录井显示是速度异常高的砂砾岩沉积), 它应该具有较小旅行时, 时间剖面上它的延续时间应该再短一点。这样的局部问题, 加之深度比较浅, 因此, 地震资料处理精度有限。由于拉伸/压缩功能只能调整井曲线, 无法调整地震剖面, 所以无法完全用调整功能得出全井段准确的时深关系。由此也说明地震标定、岩性、录井、测井、地震综合分析结果, 都是客观的, 但又是相对的。

图 12(Fig. 12)

图 12 图 11剖面中井点声波时差展示

受以上声波时差分析结果的启发, 本文利用密井网优势, 对所有标定井的井速度与地震速度进行比较, 用统计分析方法来检验标定结果的正确性。

图 13为根据井速度与地震速度差异校验标定结果展示。如图 13a至图 13c所示, 井速度通过声波时差换算得到, 地震速度通过分层厚度/地震双程旅行时的2倍得到。对于枣Ⅲ油组, 统计标定井37口, 发现4口井速度差异较大, 其它33口井地震速度和根据声波时差得到的井速度一致性较好, 吻合率为89.2%;枣Ⅳ油组统计井35口, 6口井差异较大, 吻合率为82.9%;枣Ⅴ油组统计井27口, 4口井差异较大, 吻合率为85.1%。图 13d为枣Ⅳ油组速度差异(井速度与地震速度的差值)平面分布图。由图 13d可以清楚地看到自21-20、孔9井速度差异较大。根据井点位置分析连井剖面(图 13e), 自21-20井处由于地震速度偏大, 地层有假上抬现象; 孔9井处, 整个孔一段都有下拉现象(速度分析点见图 13a至图 13c); 枣9井不在图 13d有利储层范围内, 速度统计差异与它在断裂带附近有关; 自8-15、枣2302两口井误差相对较小, 不做过多分析。

图 13(Fig. 13)

图 13 根据井速度与地震速度差异校验标定结果展示 a枣Ⅲ油组地震速度-井速度交会分析结果; b枣Ⅳ油组地震速度-井速度交会分析结果; c枣Ⅴ油组地震速度-井速度交会分析结果; d枣Ⅳ油组速度差异平面分布; e枣Ⅳ油组问题井连井剖面

对于密井网工区, 以上检验标定井的举措虽然比较繁杂, 但由于具有统计意义, 由此验证标定结果更可信、可靠。

研究区Ek₂²储层的顶、底地质分界面跟地震反射界面不是一个面, 地震反射同相轴是复合波叠合而成的。在研究该段储层结构过程中, 发现90°相移具有很好的标识作用。图 14a为Ek₂²原始地震剖面, Ek₂²储层特征不明显; 图 14b是采用90°相移子波后得到的剖面, 储层特征得到很好的展示。这说明在研究储层的井震关系时, 还要考虑子波的相位问题, 90°相移在研究薄层或薄互层时, 有时会有意想不到的效果。

图 14(Fig. 14)

图 14 E22储层原始地震剖面(a)及90°相移剖面(b)

通过研究自来屯复杂构造区的井震标定, 得出以下几点结论与认识。

1) 研究区枣Ⅴ底具有稳定地震反射特征, 是全区最重要的对比标志; Ek₂³地层以枣2302井为界, 南部发育高速玄武岩, 是同相轴相变的原因。

2) 利用测井相的相似性与差异性特征, 可厘清构造运动与沉积之间的因果关系。研究区枣32井断块Ek₂²储层存在先沉积后断裂、高垒块抬升、储层变薄等地质现象。

3) 根据断裂结构特征和资料品质, 制定先连续地层、后复杂地层、再斜井辅助验证的标定策略, 有助于逐步丰富整个研究区的标定认识。

4) 利用拉伸/压缩技术, 能局部改善井震关系, 但整体效果还要参考连井剖面, 要以多井的整体测井相、地震相吻合为最终使用原则。

5) 利用密井网优势, 分析全区地震速度和测井声波时差换算速度的差异, 通过多井统计分析可以检验标定结果的准确性。

6) 采用90°相移子波有利于薄互储层的精细标定。