海外低勘探區預探井深度預測難點及對策

張 科，趙汝敏，齊 凱，李愛山，呂 棟

(中海油研究總院，北京 100027)

1 深度預測常用方法及不足之處

預探井深度預測的準確程度直接關系到鉆井方案的設計，作業周期和成本的控制。如果速度分析誤差較大，設計深度與實際深度就有較大偏差;過于偏淺，可能會漏掉目的層，使得后續鉆井過程中容易產生高額的等待費用。因此，預探井深度準確預測的重要性，要求鉆前研究要落實好預探井地層速度和深度。但是此類低勘探區往往鉆井較少，可參考資料少，地震資料速度準確度低，缺乏規律可循，這就導致了速度預測不準確，無法準確預測深度。

因此，速度是否準確關乎鉆井地質目標的實現與否和鉆井方案實施的成敗。

近年來，針對上述問題，許多學者提出了多種針對不同研究目的和地質概況的對策，取得了較好的應用效果［1－5］。總的來看，這些方法都是基于井速度和地震疊加速度譜進行的數學或者物理轉換演繹所得。主要有擬合曲線法［6－7］和井控變速成圖法［8－12］。上述方法在具體的井點深度預測，尤其是在不同層位不同深度預測中，由于宏觀的平滑過濾算法往往會忽略局部的精度要求，導致實際鉆井中就偏差很大而無法接受。筆者在實際工作中結合前人研究及本區實際情況，總結出一套比較實用的低勘探區預探井深度預測技術序列，同時創新了隨鉆分析流程，取得較好效果。

2 研究背景及資料基礎

X區塊位于緬甸中央盆地北部睡寶坳陷［13－14］，區域構造復雜，地層橫向變化大，同時代地層因為上覆沉積層的厚度不同而經受不同的壓實作用，速度橫向變化明顯。

X區塊內現有不同時期采集的二維地震資料，有部分疊前時間偏移速度譜;已鉆井3口，均有聲波、密度測井和VSP資料，合成記錄標定較好，但是井點位置分布不均勻，各井鉆遇地層深度不同。新設計預探井為X井，需要預測X井的速度來進行鉆前的壓力預測和深度預測。由于3口井間距較大，VSP時深曲線沒有統一的時深關系，因此無法用擬合曲線法預測X井的時深關系。由于地層橫向變化較大，井點分布不均勻，無法對速度場進行有效的控制和校正，變速成圖法預測精度達不到鉆井要求。

3 解決對策

本文提出一種基于常規速度預測改進的多元綜合速度分析法，對解決該問題有較好的效果，并經過鉆井證實誤差較小，滿足精度要求。該方法基于實際已鉆井資料(測井和地震速度譜)，結合地層橫向分布特征進行地層對比、速度分析，進而利用已知鉆井速度和由地震偏移速度計算的層速度之間的經驗公式預測層速度，以局部構造形態做控制，結合實際鉆井計算地層速度，最終精確預測鉆井深度。

3.1 優選參考井

一般來講，預測設計井速度首先要參考鄰近已鉆井。研究區共有A、B和C 3口井，鉆井深度和分布位置均不相同(圖1)，且差異較大。從3口井平面分布的相對位置來看，B井與設計的X井相距最近，位于X井北偏東約37 km處，但是從聯井剖面圖上可以看出，B井鉆尺較淺(時間深度為1 800 ms)，且完鉆地層不同，因此排除B井;C井位于X井南偏東約70 km處，與X井時間深度基本相當(時間深度為2 230 ms)，但是兩井之間距離較遠，中間有多組深大斷裂分隔，橫隔于較深凹陷兩端，不屬于同一構造帶，因此排除C井;A井位于X井正北約50 km處，中間無大型斷裂，地層橫向連續性較好，屬于同一構造帶，設計鉆井地層與已鉆地層一致，因此優選A井作為參考井，并參考A井時深關系，初步預測X井完鉆時間深度2 100 ms處的地層深度為3 265 m。

圖1 研究區各井點聯井地質剖面

3.2 優選經驗公式

根據研究區3口井的時深關系進行分析，認為C井距離A和B井較遠，不屬于同一個構造帶，且C井地層時代較新，因此相同時間深度速度比A和B井低;A、B 2口井距離較近，屬于同一構造單元，時深關系基本一致。因此，可以從A、B井速度關系中找出經驗公式，對同一構造體系中的X井進行速度預測。具體公式如下:

式中:VA-VSP、VB-VSP分別為A、B井用VSP速度計算的平均地層速度，m/s;VA－DIX、VB－DIX分別為A、B 井地震速度譜用DIX公式求的平均地層速度，m/s。

由式(1)可知，A、B 2口井的VSP速度和地震速度譜用DIX公式轉換得到的平均速度有較明顯的對應關系，即A、B井用VSP求出的平均速度的比值和用地震速度譜求出的平均速度比值相等。

式(1)不但考慮了速度的變化規律，而且在測井速度和地震速度之間架起一座橋梁，可以預測相同構造單元下設計井的速度。運用式(1)，可以借助A井的VSP、地震速度譜及X井地震速度譜來預測X井的擬VSP速度。

根據式(1)，進一步預測出X井完鉆時間深度2 100 ms處的地層深度為3 120 m，與上面選參考井時采用的方法初步預測結果對比可以看出，如果只是簡單借用A井時深關系預測X井完鉆深度，2種方法得到的深度相差145 m。

從圖1中A和X井聯井剖面可知，X井設計目的層與A井地層一致，橫向連續性較好，自淺層地表至深層基底共發育6套地層。橫向上地層厚度不同，其中T0、T2和T43套地層厚度基本一致，T1和T32套地層厚度變化較大。淺層的T1層時間厚度從A井到X逐漸增加，由160 ms增為680 ms;中層的T3層時間厚度從A向X井逐漸減小，由525 ms減為205 ms。X井大套低速層T1和較薄的高速層T3整體的速度偏低，這是2種方法產生深度差的原因。在選參考井時，只考慮相同時間深度的變化對應相等地層深度的變化，因此對應X井速度偏高，深度偏大;在選經驗公式時，未考慮構造的橫向變化導致地層厚薄不均現象，仍有較大誤差。

3.3 層速度賦值

在充分考慮了鉆井巖性和速度資料后，我們轉向研究構造特征造成的地層橫向變化帶來的速度差異。從A、X聯井剖面可以看出，雖然地層橫向連續一致，但由于不同時代地層厚薄不均勻，導致上述方法的誤差較大。研究表明，地層速度隨深度增加而增加，不同時代沉積地層變化較大，同一套地層如果地層太厚會因壓實作用造成速度隔層，因此精細速度分析需要對地層進行小層劃分。

前人對速度分析的極限厚度進行了研究，對速度譜疊加曲線作傅里葉變換，求得其頻譜范圍為0～5 Hz，意味著最高頻率為5 Hz，即速度隨時間在1 s內最多變5次，0.1 s變化半個周期。若小于100 ms，疊加速度無變化，則無需取樣求層速度變化。因此得出常規速度分析的極限時間厚度為100 ms。

由圖1可知，T1、T3和T4地層較厚，厚度范圍分別為100～800、100～500和100～600 ms。參考實際地層厚度和極限時間厚度進行小層劃分，結合已知A井資料細化小層速度，進一步精確層速度的橫向變化。在這種情況下，X井有可能缺失A井的某些小層;反之，X井的某些小層也會在A井剝蝕。因此，研究中采取的原則是以時間厚度為100 ms為標準，參考地震波組特征進行小層劃分，共劃分出11套層系(圖2)。

圖2 X井與A井聯井小層對比地質剖面圖

小層劃分之后對層速度進行賦值，先根據A井VSP資料計算各小層速度，對X井和A井共有的地層選用A井已有的速度，對于A井所缺失的地層，通過式(1)計算對應的層速度。

通過計算，最終確定了X井2 100 ms處地層深度為2 962 m。

3.4 隨鉆調整

如前所述，此次研究區地質情況復雜，地表情況特殊，鉆井工程要求深度預測精度較高。在隨鉆跟蹤過程中同鉆井現場緊密結合，不斷根據作業現場反饋資料進行分析，更好地預測待鉆深度，指導現場作業。

X井鉆井工程設計的是4完井，在3完時進行了聲波測井和VSP測井。根據合成記錄標定結果來看，實鉆地層速度偏高，1 375 ms處實鉆深度為1 615 m，比預測深度1 586 m偏大29 m。在此基礎上，調整設計深度2 100 ms處地層深度為3 015 m。最終實際鉆井結果在時間深度2 100 ms處地層深度為3 040 m，調整后的深度與實鉆深度相差25 m，準確度很高。

在本區后續的3口鉆井中，結合已鉆井資料，利用上述方法，較好地預測了設計井深度。從實際鉆井結果來看(表1)，整體效果較好，誤差率控制在1%以內，低于通常所能接受的探井誤差率。

4 結論及建議

(1)結合X區塊復雜地質條件，創新提出綜合運用鉆井速度和地震速度資料，將地震速度的橫向高密度與測井速度的縱向高精度兩大優點有機結合，進行精細速度分析;并考慮構造控制下的速度變化規律，達到準確預測鉆井深度的目的。

表1 X區塊新鉆井深度誤差對比

(2)在隨鉆跟蹤過程中積極與作業現場溝通，結合新增資料及時調整待鉆深度，最終圓滿完成深度預測和鉆井跟蹤工作。經該區4口井實鉆證實，該方法具有易操作、精度高的特點，在地質勘探中達到了預期目標，在鉆井工程上達到了安全施工、保證工期和節約成本的效果。

(3)通過精細的地層劃分和巖性對比，準確的地層速度是可以預測的，地層速度的變化規律是可以尋找的，在這個過程中不但要考慮巖性因素，構造特征更是影響速度變化的重要因素。

(4)參考井的優選主要考慮地層的統一性、構造的穩定性、速度的可比性。標準層選取及小層厚度和數量劃分可靈活運用，如果橫向連續性好，巖性變化較小，速度變化不大，可減少小層數量;反之，地層橫向變化較大，巖性和速度變化大的地層，可適當減薄地層厚度，增加小層數量。

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