渤中34-9油田火成巖發育區地質工程一體化評價與應用

譚忠健，李 輝，尚鎖貴，鄧津輝，馬金鑫，趙才順

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

渤海灣盆地新生代火成巖廣泛發育［1-2］，渤海油田最為典型的火成巖發育區塊為渤中34-9油田，火成巖主要分布在館陶組，東營組以及沙河街組，巖性為玄武巖、安山巖、凝灰巖、輝綠巖、凝灰質砂巖等，該類巖性具有可鉆性差、裂縫發育、易垮塌等特征，鉆井過程中機械鉆速較慢，且經常發生井漏、卡鉆等井下復雜情況［3］，增加了作業成本，影響了油氣層的準確評價，嚴重制約了渤海探區部分油田的勘探開發進度［4］。目前對該類火成巖發育區的鉆井風險預測技術還不夠成熟，針對火成巖分布研究，只進行了一些較致密巖性的平面分布范圍和厚度的粗略預測，而對井漏等鉆井風險預測不夠深入，無法為鉆完井工程規避風險和提速增效提供有效指導，因此，需要對火成巖的分布特征及井漏等鉆井地質風險進行更為深入的研究，建立火成巖發育區井漏風險評價方法，為鉆完井工程提供有效指導，實現地質工程一體化的工作理念［5］，從而降低風險，提高作業效率。

1 火成巖巖相識別及避鉆措施

“相”是地質體中能夠反映成因的地質特征的總和，火山巖相能夠揭示火山巖空間展布規律和不同巖性組合之間的成因聯系，因此，巖相是火山巖成因研究的重要內容［3］。渤中34-9油田鉆遇的火成巖巖石類型多樣達7類，分布復雜，跨越井段長達千余米，探井單井鉆遇火成巖超400 m。火成巖發育區多種類型的火成巖礦物脆性較高，易形成構造縫，鉆井過程中易出現井漏等復雜情況，增加了鉆井難度，已鉆探井的火山沉積地層交互達26層，探井平均作業周期為30 d，整體提速難度大，故急需對火成巖巖相進行精確刻畫，為優化火成巖鉆井作業方案提供地質基礎。

1.1 火成巖巖相類型及地震識別

1.1.1 火成巖巖相類型及地震響應特征

綜合前人對火成巖巖相的研究成果［4-8］，結合研究區實際鉆井揭示的巖性及巖石組合特征，將研究區火成巖劃分為4種巖相類型，即火山通道相、溢流相、爆發相和火山沉積相，并總結歸納了各類火成巖巖相在地震剖面上的反射特征（表1）。

表1 渤中34-9油田火成巖巖相地震反射特征

1.1.2 火成巖巖相地震屬性

在分析已鉆遇火山巖巖相剖面結構特征的基礎上，依據地震屬性的物理意義，選取了對火成巖巖性變化反應更敏感、更能清晰地反映火成巖巖相邊界的屬性［9-10］，包括相干屬性、方差屬性、均方根振幅屬性及相對波阻抗屬性，不同屬性對不同巖相的響應存在一定的差異（表2、圖1）。

表2 火成巖巖相地震屬性特征

相干屬性主要用于檢測地震波同相軸的不連續性，方差屬性是通過計算空間相鄰道的局部波形差異性來突出地層的突變部位，這兩種屬性均能清晰表征環帶狀火山通道相與外圍堆積物地震界線的地震特征。

均方根振幅屬性實際上是一定時窗范圍內地震波振幅的一種加權算法得到的平均值，消除了振幅正負值的影響，其值的大小往往能反映巖性的變化和地層的橫向連續性。同樣，相對波阻抗屬性主要包含不同位置的相對波阻抗振幅信息，也是一種振幅類屬性。綜合兩種振幅類屬性特征，呈席狀分布于火山通道附近、連續性較好、高振幅異常區帶識別為以玄武巖為主要巖性的溢流相；分布于火山口附近、中等振幅、連續性較差的區帶識別為巖性復雜的爆發相；向四周過渡的低振幅、連續性較好的區帶識別為以火山碎屑巖為主的火山沉積相。

根據不同屬性對不同巖相的響應差異，應用相干、方差、均方根振幅及相對波阻抗等屬性對渤中34-9油田發育的4類火成巖巖相進行了精細刻畫，結果表明：研究區以火山通道相和火山沉積相為主，火山通道相較發育，火山通道寬度通常為110～660 m，主要表現為孤立發育的中心式火山通道；火山沉積相主要分布在北部和南部，橫向展布范圍大；溢流相主要發育在南部，分布規模較大；爆發相范圍相對較小（圖1）。根據實鉆井的壁心和薄片資料、測井曲線響應特征以及地震相得到火成巖巖相解釋結果，與對運用地震屬性識別方法預測的火成巖巖相分布結果進行對比驗證，吻合率達到92%。

圖1 火成巖巖相屬性平面切片特征（1 852 m s）

1.2 火成巖避鉆及井軌跡優化技術

基于對地層深度和火成巖巖相及發育層段的準確預測，在滿足油藏需求的前提下，通過優化定向井軌跡、微調靶點的方法來進行避鉆。首先優化井位靶點和軌跡方位，“避”開火成巖發育區；其次針對可能穿越的薄層火成巖發育區，小井斜盡快鉆“穿”火成巖區域；再次針對可能鉆遇火山通道的情況，“繞”過火山通道并優化軌跡。在實際鉆井過程中，通過隨鉆地震資料標定進行實時軌跡優化調整，形成“避、穿、繞”優化技術，盡可能避鉆或者少鉆火山通道。

2 裂縫識別及井漏風險評估

統計渤中34-9油田31口開發井發生45次漏失，其中，38次漏失均是由于裂縫引起的，裂縫性漏失占比80%以上，因此裂縫預測工作是地質風險預測的關鍵和重點。

2.1 地震多屬性優選有效識別裂縫

通過對疊加偏移剖面進行濾波+斷裂增強+地層傾角約束的預處理，可有效消除地層傾角引起的異常，在此預處理基礎上計算的裂縫相關屬性效果更明顯。基于曲率、相干、傾角、方位角及局部結構熵等多種地震屬性進行螞蟻體計算，結果表明，在相干屬性基礎上計算的螞蟻體結果既保留了斷層縱向的延續性，同時與地震剖面同相軸的錯斷及扭動等又具有較高的吻合度，因此，該方法更能有效提高識別斷層的精度（圖2）。

圖2 基于不同地震屬性計算的螞蟻體結果

在螞蟻體屬性計算過程中，各相關參數組合的選取應視斷層識別的尺度進行優選，屬性參數優化可顯著提高裂縫識別的可靠性及落實程度［9-11］。主動螞蟻體參數組合下的計算結果可有效識別中小尺度裂縫，利用其結果進行裂縫預測形成了斷層及裂縫的三維空間顯示，可精細刻畫裂縫走向、展布及演化，對易漏斷層進行更直觀的提示（圖3）。

圖3 主動螞蟻體參數組合下的計算結果識別裂縫

2.2 井漏風險預測與隨鉆評估

火成巖的分布對儲層的影響明顯，易形成構造縫，鉆井過程中出現井漏等復雜情況，增加了鉆井難度；火成巖地層變化快，鉆井過程中井壁穩定性差，對油田資料的錄取帶來困難，其中，最關鍵的問題是如何解決鉆遇火成巖造成的風險問題［11-12］。根據鉆井軌跡在地震反射特征和地震屬性上的顯示，鉆前預測可能鉆遇裂縫的井段和鉆遇火成巖巖體的井段，并給予裂縫和火成巖風險評價，預測可能出現的井漏等鉆井地質風險，形成了井漏風險評估方法（表3）。

表3 渤中34-9油田火成巖發育區井漏風險地震響應特征

以B-8井為例，常規地震剖面和波形剖面均顯示同相軸錯斷，相干剖面上差異明顯（圖4），說明該層段鉆遇斷層的可能性大，井漏風險高；常規剖面地震反射雜亂，相干剖面上顯示明顯的差異，說明該區段鉆遇火成巖巖體的可能性大，井漏風險高。因此給予裂縫和火成巖風險提示：鉆至該層段前，提前加入隨鉆堵漏材料，控制鉆井參數，備好堵漏材料，并持續關注井漏風險。

圖4 B-8井裂縫、火成巖鉆遇風險

3 應用效果

通過火成巖發育區地質工程一體化評價技術研究與應用，有效解決了火成巖對作業帶來的諸多難題，實現了火成巖發育區油田高質量開發，在渤中34-9油田應用50口井，漏失率由77%下降到16%；避鉆火山通道4口井，避鉆火成巖地層近千米，為鉆井地質風險預測和鉆井工程安全提供了可靠的技術支撐。

4 結論

總結概括了火成巖巖性地震反射特征及屬性識別方法，對火山通道相進行了分布預測，為鉆井軌跡優化提供了依據；通過地震多屬性優選預測裂縫發育情況，對比已鉆井復雜情況，綜合評價井漏風險，建立了研究區井漏風險評估模板；基于火成巖分布及裂縫精細刻畫，總結了地震屬性與井漏的相關關系，針對井漏隨鉆問題類型制定了相應的調整策略，并對井位靶點和井軌跡進行優化處理，規避了鉆井風險，縮短了生產周期，實現了降本增效。