海上油氣田開發鉆井地層深度預測技術探討

張國棟，韓立國，周家雄，馬光克，蔣 成

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

0 引言

地層深度預測是油氣田開發過程中最常見卻必須面對的問題，影響深度預測精度的因素分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致地震分辨率的降低，隨著埋深的增加，地層深度預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，直接導致深度預測誤差的增大。針對速度橫向變化問題，眾多學者針對影響地層速度變化的各種地質類型，開展過相應的研究[1－14]，如受淺層氣或速度異常體造成時間剖面上的假構造問題[8－9，14]，針對復雜構造的時深轉換問題[2，4]。低幅度構造及高陡構造的時深轉換方法問題[3，6，10，12]，針對崎嶇海底的時深轉換問題[5]等，多數研究是針對油氣田的勘探階段或儲量評價階段，而針對油氣田開發階段的地層深度預測研究甚少，但對于油氣田開發階段，尤其是海上油氣田，這方面的研究卻相當重要。

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

1 異常體干擾問題

異常體干擾即開發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造形態上存在差異，造成視覺上的構造假象。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出層位下拉的現象，導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，異常體干擾區域通常會在淺層表現為強振幅特征，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系進行時深轉換，得到目的層的深度構造圖。上述方法一般在油氣田儲量評價階段應用，僅適用于已有探井鉆遇異常體的情況，然而多數情況下地質異常體經常沒有井鉆遇，且異常體的速度未知，地層沉積厚度并不穩定，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，但地層厚度分布穩定，可以通過地層正演模擬，調整異常體的速度，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定，則應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過DIX公式轉換為平均速度進行時深轉換，在受異常體干擾區域，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體，利用原始的速度體與校正系數體相乘，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，各種處理方法關鍵點均在于異常體的速度準確求取問題，現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，導致氣層范圍內地震成像模糊不清，造成地層速度很難準確得到。而在開發階段，由于通過實鉆井的氣測信息能夠準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，實時校正工區內的三維速度體，調整下伏目的層的構造深度，指導井軌跡的優化調整，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造形態及校正后的深度域構造形態，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為向斜形態，校正到深度域后，構造形態變成了背斜。利用本方法校正后，各口開發井各氣層的深度預測誤差基本上控制在10 m以內，達到了高精度的深度預測，節約了鉆井費用。

圖1 深度校正前(左)后(右)層位三維構造形態

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同相軸“下拉”的現象。這對海上油氣田水平井開發影響相當嚴重。

針對此類問題，一方面應從提高地震資料品質入手，采用寬方位角、海底電纜等先進采集技術，利用疊前時間偏移或深度偏移技術，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為500 m左右，因此，很難采用地震處理的速度體進行時深轉換，在落實斷層的影響區域基礎上，應充分考慮到深度預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油田的開發井A1井過井剖面，A1井位于探井W1井的右側大斷層的下盤，如果借用W1井的時深關系對A1井的地層深度進行預測，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，難免會造成預測深度變深。鉆井實施時，一定要考慮地層變淺的風險，在深度預測時在斷層下盤區域適當增加校正量，如果地層厚度分布穩定，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，實時調整目的層深度，優化調整井軌跡。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，滿足了油田的開發產能需求。

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，預測下部目的層深度，很容易造成地層對比錯誤，深度預測誤差增大，增加了鉆井難度。

圖3 北部灣盆地C油田開發井的過井地震剖面

圖4 北部灣盆地C油田地層深度預測模型

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

針對此類問題，建議采用井震結合的方式，在井震精細標定的基礎上，分析開發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，進而達到精確預測目的層H層深度的目的。根據圖4，由幾何關系導出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 結論

(1)首次針對海上油氣田開發階段開展實時地層深度預測方面的研究，總結了影響海上油氣田開發鉆井地層深度預測的幾類地質問題，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鉆井的實時地層深度預測技術。

(2)不同的油氣田存在不同地質類型的問題，實際應用中，應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測。

(3)地層深度預測關鍵在于井震結合，針對海上油氣田開發，利用地震信息得到的地層對比信息相當重要，地質隨鉆人員在掌握鉆井資料的基礎上，必須將地質地震信息完美結合，才能使地層深度預測更加精確，降低油田的開發風險。

(4)南海西部油氣田大量開發井的鉆井證明，考慮到各種地質因素的影響后，地層深度預測相對誤差基本上控制在1%以內，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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