海上油氣田開發(fā)鉆井地層深度預(yù)測技術(shù)探討

張國棟，韓立國，周家雄，馬光克，蔣 成

(1.吉林大學(xué)，吉林 長春 130026;2.中海油湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

地層深度預(yù)測是油氣田開發(fā)過程中最常見卻必須面對的問題，影響深度預(yù)測精度的因素分2個:一是地震資料分辨率的原因，地震波傳播過程中，波的反射、折射及散射引起地震波能量及頻率的衰減會導(dǎo)致地震分辨率的降低，隨著埋深的增加，地層深度預(yù)測的精度會越來越低;二是受地層速度的影響，地震速度求取不準(zhǔn)，直接導(dǎo)致深度預(yù)測誤差的增大。針對速度橫向變化問題，眾多學(xué)者針對影響地層速度變化的各種地質(zhì)類型，開展過相應(yīng)的研究[1－14]，如受淺層氣或速度異常體造成時間剖面上的假構(gòu)造問題[8－9，14]，針對復(fù)雜構(gòu)造的時深轉(zhuǎn)換問題[2，4]。低幅度構(gòu)造及高陡構(gòu)造的時深轉(zhuǎn)換方法問題[3，6，10，12]，針對崎嶇海底的時深轉(zhuǎn)換問題[5]等，多數(shù)研究是針對油氣田的勘探階段或儲量評價階段，而針對油氣田開發(fā)階段的地層深度預(yù)測研究甚少，但對于油氣田開發(fā)階段，尤其是海上油氣田，這方面的研究卻相當(dāng)重要。

海上油氣田的開發(fā)方式與陸上不同，由于其在交通運輸、作業(yè)空間、現(xiàn)場條件等方面受到較大限制，加之工程技術(shù)的要求、投資費用、油氣田開發(fā)壽命等多方面因素的影響，相對陸上油氣田開發(fā)具有風(fēng)險大、投資高、鉆井少、技術(shù)難度大等特點，長距離水平井或大斜度定向井開發(fā)是海上油氣田開發(fā)常用的開發(fā)方式，水平井水平段長度根據(jù)開發(fā)的產(chǎn)能需求經(jīng)常設(shè)計在幾百米甚至上千米，對地層深度預(yù)測精度提出很大的挑戰(zhàn)。因此非常有必要開展針對油氣田開發(fā)階段的實時深度預(yù)測研究，盡量降低由于地層深度預(yù)測偏差過大引起的開發(fā)風(fēng)險。

1 異常體干擾問題

異常體干擾即開發(fā)目的層上方含有一套或多套異常低速體或高速體[8－9]，例如淺層氣云或侵入體造成相同深度的地層，在時間域與深度域構(gòu)造形態(tài)上存在差異，造成視覺上的構(gòu)造假象。由于受上部低速體的影響，低速體下方水平地層在時間域表現(xiàn)出層位下拉的現(xiàn)象，導(dǎo)致地層平均速度在平面上存在差異;針對此類問題，魯全貴等[8]的解決思路如下:一方面進行異常體平面范圍的刻畫，異常體干擾區(qū)域通常會在淺層表現(xiàn)為強振幅特征，一般通過地震屬性提取的方法確定異常體影響范圍;另一方面則是異常體縱向干擾量的求取，將發(fā)育異常體氣組的頂面拉平，由下伏地震相位的“下拉”幅度，可視為上部異常體的“下拉”值，通過平面內(nèi)插得到平面上的淺層異常體的影響時差，借助已鉆井鉆遇氣層的速度變化，計算平面上的異常體對下伏地層的影響時差。最后利用下伏地層的層面解釋加上淺層異常體的影響量，借用無異常體干擾井的時深關(guān)系進行時深轉(zhuǎn)換，得到目的層的深度構(gòu)造圖。上述方法一般在油氣田儲量評價階段應(yīng)用，僅適用于已有探井鉆遇異常體的情況，然而多數(shù)情況下地質(zhì)異常體經(jīng)常沒有井鉆遇，且異常體的速度未知，地層沉積厚度并不穩(wěn)定，通過層位拉平的方式很難得到異常體的影響量。可以通過以下2種方式嘗試解決:如果沒有井鉆遇異常體，但地層厚度分布穩(wěn)定，可以通過地層正演模擬，調(diào)整異常體的速度，模擬出與實際情況相對一致的地震記錄，在異常體范圍內(nèi)增加異常體的校正量，達到深度校正的目的;如果地層厚度分布不穩(wěn)定，則應(yīng)加密地震處理速度譜的平面解釋精度，采用地震處理的疊加速度或偏移速度經(jīng)過DIX公式轉(zhuǎn)換為平均速度進行時深轉(zhuǎn)換，在受異常體干擾區(qū)域，則按速度的平面變化趨勢加入控制點約束，建立三維的速度校正系數(shù)體，利用原始的速度體與校正系數(shù)體相乘，得到合理的空間速度體。

異常體對下伏地層速度影響的情況，各種處理方法關(guān)鍵點均在于異常體的速度準(zhǔn)確求取問題，現(xiàn)實情況往往是目的層段上方含有多套氣層，縱向上相互連通，導(dǎo)致氣層范圍內(nèi)地震成像模糊不清，造成地層速度很難準(zhǔn)確得到。而在開發(fā)階段，由于通過實鉆井的氣測信息能夠準(zhǔn)確得到淺層異常體及各套地層的速度，建議在油氣田鉆井過程中，利用實鉆得到的異常體速度，實時校正工區(qū)內(nèi)的三維速度體，調(diào)整下伏目的層的構(gòu)造深度，指導(dǎo)井軌跡的優(yōu)化調(diào)整，提高有效層段的鉆遇率。

圖1為南海西部A氣田某氣層的時間構(gòu)造形態(tài)及校正后的深度域構(gòu)造形態(tài)，可以看出，由于受上部異常體的干擾，在時間域，地層由上到下均表現(xiàn)為向斜形態(tài)，校正到深度域后，構(gòu)造形態(tài)變成了背斜。利用本方法校正后，各口開發(fā)井各氣層的深度預(yù)測誤差基本上控制在10 m以內(nèi)，達到了高精度的深度預(yù)測，節(jié)約了鉆井費用。

圖1 深度校正前(左)后(右)層位三維構(gòu)造形態(tài)

2 斷層遮擋問題

斷層遮擋是很多斷塊油氣藏的圈閉類型。斷層遮擋一方面會給地震資料成像帶來困難，影響地震解釋和儲層預(yù)測，另一方面由于斷層兩盤的地層速度不一致，受斷層遮擋的地層由于受上盤相對低速層的影響，在時間域剖面上常會出現(xiàn)同相軸“下拉”的現(xiàn)象。這對海上油氣田水平井開發(fā)影響相當(dāng)嚴重。

針對此類問題，一方面應(yīng)從提高地震資料品質(zhì)入手，采用寬方位角、海底電纜等先進采集技術(shù)，利用疊前時間偏移或深度偏移技術(shù)，精確落實斷層的位置;另一方面，由于海上油氣田地震速度的平面解釋精度多數(shù)為500 m左右，因此，很難采用地震處理的速度體進行時深轉(zhuǎn)換，在落實斷層的影響區(qū)域基礎(chǔ)上，應(yīng)充分考慮到深度預(yù)測誤差量從淺層至深層會逐漸累積增大。圖2為南海西部B油田的開發(fā)井A1井過井剖面，A1井位于探井W1井的右側(cè)大斷層的下盤，如果借用W1井的時深關(guān)系對A1井的地層深度進行預(yù)測，相對W1井而言，由于受斷層的影響，同一套地層A1井有更多的地震旅行時，難免會造成預(yù)測深度變深。鉆井實施時，一定要考慮地層變淺的風(fēng)險，在深度預(yù)測時在斷層下盤區(qū)域適當(dāng)增加校正量，如果地層厚度分布穩(wěn)定，未鉆遇地層參考相鄰井地層厚度，按等厚原則推算未鉆遇目的層的深度，實時調(diào)整目的層深度，優(yōu)化調(diào)整井軌跡。考慮到斷層遮擋等各種因素的影響后，A1井成功鉆遇多 套油層，滿足了油田的開發(fā)產(chǎn)能需求。

圖2 南海B油田斷層遮擋典型地震剖面

3 地層缺失問題

地層缺失是影響地層深度預(yù)測的另一種常見問題。由于受地層剝失、斷層等因素的影響，造成開發(fā)井與探井鉆遇地層不一致。未鉆遇目的層之前，從鉆井曲線上進行地層對比，預(yù)測下部目的層深度，很容易造成地層對比錯誤，深度預(yù)測誤差增大，增加了鉆井難度。

圖3 北部灣盆地C油田開發(fā)井的過井地震剖面

圖4 北部灣盆地C油田地層深度預(yù)測模型

圖3為南海西部C油田開發(fā)井B1井的過井地震剖面，圖4為根據(jù)該油田的實際情況建立的地震深度預(yù)測模型剖面。由圖3可知B1井位于探井E1井左側(cè)，開發(fā)目的層為H層，剖面對比可以發(fā)現(xiàn)B1井實際鉆遇的X3油組在探井E1中基本沒有鉆 遇，即根據(jù)已鉆井 E1井的鉆井曲線，預(yù)測不到X3—X4地層的存在，鉆遇X3—X4之間地層時，根據(jù)上節(jié)所述的地層的等厚原則推算目的層H的深度是錯誤的，會出現(xiàn)深度預(yù)測的嚴重誤差。

針對此類問題，建議采用井震結(jié)合的方式，在井震精細標(biāo)定的基礎(chǔ)上，分析開發(fā)井鉆遇的地層缺失或增加的情況，如圖3，在上部地層深度落實的基礎(chǔ)上，充分考慮2口井鉆遇地層厚度不一致的問題，在鉆遇X4層之后，再進行井資料的對比，可以看出X4層與H層之間的地層厚度基本是一致的，借助X4層的厚度推算H層的深度，深度誤差會降低很多，進而達到精確預(yù)測目的層H層深度的目的。根據(jù)圖4，由幾何關(guān)系導(dǎo)出X4層的地層厚度為:

式中:h為地層厚度，m;β為 B1井井斜角，(°);α為地層傾角，(°)。

4 結(jié)論

(1)首次針對海上油氣田開發(fā)階段開展實時地層深度預(yù)測方面的研究，總結(jié)了影響海上油氣田開發(fā)鉆井地層深度預(yù)測的幾類地質(zhì)問題，提出具體解決思路和方法，形成了一套針對海上油氣田開發(fā)鉆井的實時地層深度預(yù)測技術(shù)。

(2)不同的油氣田存在不同地質(zhì)類型的問題，實際應(yīng)用中，應(yīng)認真分析各類問題的成因及影響程度，有針對性地采用具體的方法進行地層深度預(yù)測。

(3)地層深度預(yù)測關(guān)鍵在于井震結(jié)合，針對海上油氣田開發(fā)，利用地震信息得到的地層對比信息相當(dāng)重要，地質(zhì)隨鉆人員在掌握鉆井資料的基礎(chǔ)上，必須將地質(zhì)地震信息完美結(jié)合，才能使地層深度預(yù)測更加精確，降低油田的開發(fā)風(fēng)險。

(4)南海西部油氣田大量開發(fā)井的鉆井證明，考慮到各種地質(zhì)因素的影響后，地層深度預(yù)測相對誤差基本上控制在1%以內(nèi)，大幅提高了有效層鉆遇率，達到了降本增效的目的。

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