縫洞型碳酸鹽巖油藏地震導向鉆井方法研究

洪英霖，楊志敏，何虎莊，劉煒博，陳軍

(中石油塔里木油田分公司塔中油氣開發部，新疆 庫爾勒 841000)

李輝

(中石油塔里木油田分公司勘探事業部，新疆 庫爾勒 841000)

地震導向鉆井技術是指在鉆井過程中，以隨鉆地震獲取的時深關系數據為基礎對地震偏移速度場進行校正，進而利用校正后的速度場對地面地震數據進行重新偏移成像，以達到對地面地震成像誤差修正的目的，從而獲取準確靶點信息，確保鉆探成功[1]。該技術主要由3個部分組成，即隨鉆VSP(垂直地震剖面)測量、快速地震數據處理及井軌跡調整。其中，隨鉆VSP測量是基礎，快速地震數據處理是核心，是井軌跡調整的依據，直接決定了靶點調整的成敗。

早在1936年Weatherby就第一次提出利用鉆頭(頓鉆鉆具組合)的振動作為震源進行 VSP 觀測[2～4]，以獲取鉆頭前方地震成像，從而達到鉆井導向的目的，但受方法限制，采集資料信噪比較低，效果較差，未能得到大規模應用。直到20世紀90年代，隨著隨鉆測井技術的飛速發展， Schlumberger提出了“鉆柱集成檢波器、地面設置震源”的解決方案，并以此為基礎形成了完善的地震導向鉆井技術系列，效果顯著[5～10]。但該方法存在測井儀器受復雜井況影響出現儀器失效， 甚至鉆具斷裂的風險。且該方法要實施隨鉆測量，耗時較長，費用較高，限制了其規模化的應用。

針對國內地震導向技術發展現狀及現有技術特點，筆者提出了用電纜VSP測井取代隨鉆VSP測量的方法，既有效提升了測量資料的信噪比，又顯著降低了使用成本，具有較大的推廣應用價值。

1 方法原理

地震導向技術的核心是利用正鉆井已測得的VSP速度信息對原始地震資料速度場進行校正，進而對地面地震數據進行重新偏移成像以獲得更加準確的歸位，從而指導井軌跡的調整。因此，整個技術流程主要有3個重要環節，即隨鉆VSP測量，快速地震數據處理以及井軌跡調整。

1.1 隨鉆VSP測量

眾所周知，地震成像的誤差往往是淺層地層速度不準造成的，那么，只要對淺層速度進行校正就能大大提高目的層的成像精度。因此，筆者提出的方法核心就是在鉆井中途完鉆之后，距目標300～500m左右實施一次常規VSP測井，以替代隨鉆VSP測量，從而獲取目的層以上地層的時深關系數據，以便對淺層速度場進行校正。

從實測數據對比來看，電纜VSP測量(圖1(a))由于具有更安靜的測量環境，信號的信噪比要比隨鉆VSP測量(圖1(b))更高，解釋所得的時深關系也更加準確。從VSP速度與測井聲波速度對比(圖2)可以看到，VSP速度與測井聲波速度一致性較高，細節也較符合，宏觀上的變化規律與該區地層分布特征一致，分析認為該速度信息準確可靠，可用于地震速度譜的修正。

圖1 電纜VSP測量(a)與隨鉆VSP測量(b)對比

圖2 Well B井VSP綜合速度標定圖比

1.2 快速地震數據處理

快速地震數據處理有2個關鍵環節，首先是利用VSP速度對原始地震速度場進行校正，其次是對井點周圍約25～36km2的地震數據進行快速偏移成像，以便對原始的成像誤差進行校正。

如圖3(a)所示，從速度對比來看，原始地震速度(校正前地震速度)整體變化規律與VSP速度基本一致，但在1500～2300m井段處略微偏高；而校正后的地震速度與VSP速度一致性更好，也更加準確。同時，從合成記錄與地震數據對比(圖3(b))來看，校正后的地震數據在灰巖頂面的反射特征與合成記錄完全一致，進一步證實了校正后的地震速度場更加準確。

圖3 校正前后地震速度與VSP速度對比(a)及合成記錄與校正后的地震數據對比(b)

1.3 井軌跡調整

通過上述分析可知，偏移速度的校正只在局部層段進行了小幅度調整，因此，基于VSP速度重處理前、后的“串珠”反射特征沒有發生較大變化，只是重處理后的“串珠”空間位置發生了小幅度的偏移。從圖4可以看到，縱向上“串珠”偏淺了45m；從圖5可以看到，平面上“串珠”中心向東偏北方向偏移了33m。通過鄰井對比分析認為，基于VSP速度校正后的地震資料偏移歸位更準確，因此，可以此為基礎對原始鉆井軌跡進行調整。

圖4 基于VSP速度處理前(a)、后(b)地震剖面對比圖

圖5 基于VSP速度處理前(a)、后(b)串珠平面對比圖

2 應用效果

塔中地區位于塔里木盆地腹地，奧陶系沉積了巨厚的灰巖地層，受溶蝕作用影響，形成了大規模的以洞穴、孔洞及裂縫為儲集空間的碳酸鹽巖油藏。儲層在地震上的響應以“串珠狀”反射為主，具有極強的非均質性，因此，每個油藏單元規模極小，靶點偏差幾十米即可造成鉆井失利，給精確鉆探帶來了極大的挑戰。如圖6所示，Well A井第一次鉆探僅僅偏離串珠中心13m，未鉆遇儲層，導致鉆探失利，后向北西方向約33m側鉆Well Ac井，累計漏失鉆井液225.21m3，試油獲高產。

圖6 Well A井地震剖面(a)及平面圖(b)

Well B井位于塔中10號帶中段，設計目的是為了落實“串珠狀”反射儲層的含油氣性，并獲得產能。2016年10月20日鉆遇奧陶系灰巖頂面，發現實鉆地層深度比預測深度偏淺32m，認為地震資料存在一定的偏移誤差，為確保鉆井能準確入靶，決定實施地震導向。10月27日，根據VSP速度處理結果，垂向上將設計靶點向上調整了28m，平面上向東偏北方向調整30m(圖7)。11月16日，鉆至5405.94m時發生井漏，堵漏后進行鉆進，至5415m持續漏失，累計漏失泥漿471.2m3。后試油獲得高產，日產油131m3，日產氣36989m3。

圖7 Well B井綜合調整方案

3 結語

實鉆表明，基于VSP速度校正后的地震成像更加準確，地震導向技術對于縫洞型碳酸鹽巖儲層的鉆探可大幅提高鉆井成功率。該地震導向鉆井方法具有簡單、高效、價格低廉的特征，適合規模化應用，且同樣適用于山前復雜構造、超薄儲層等的鉆探，具有非常廣泛的應用價值。