海上油气田开发钻井地层深度预测技术探讨

张国栋，韩立国，周家雄，马光克，蒋 成

(1.吉林大学，吉林 长春 130026;2.中海油湛江分公司，广东 湛江 524057)

0 引言

地层深度预测是油气田开发过程中最常见却必须面对的问题，影响深度预测精度的因素分2个:一是地震资料分辨率的原因，地震波传播过程中，波的反射、折射及散射引起地震波能量及频率的衰减会导致地震分辨率的降低，随着埋深的增加，地层深度预测的精度会越来越低;二是受地层速度的影响，地震速度求取不准，直接导致深度预测误差的增大。针对速度横向变化问题，众多学者针对影响地层速度变化的各种地质类型，开展过相应的研究[1－14]，如受浅层气或速度异常体造成时间剖面上的假构造问题[8－9，14]，针对复杂构造的时深转换问题[2，4]。低幅度构造及高陡构造的时深转换方法问题[3，6，10，12]，针对崎岖海底的时深转换问题[5]等，多数研究是针对油气田的勘探阶段或储量评价阶段，而针对油气田开发阶段的地层深度预测研究甚少，但对于油气田开发阶段，尤其是海上油气田，这方面的研究却相当重要。

海上油气田的开发方式与陆上不同，由于其在交通运输、作业空间、现场条件等方面受到较大限制，加之工程技术的要求、投资费用、油气田开发寿命等多方面因素的影响，相对陆上油气田开发具有风险大、投资高、钻井少、技术难度大等特点，长距离水平井或大斜度定向井开发是海上油气田开发常用的开发方式，水平井水平段长度根据开发的产能需求经常设计在几百米甚至上千米，对地层深度预测精度提出很大的挑战。因此非常有必要开展针对油气田开发阶段的实时深度预测研究，尽量降低由于地层深度预测偏差过大引起的开发风险。

1 异常体干扰问题

异常体干扰即开发目的层上方含有一套或多套异常低速体或高速体[8－9]，例如浅层气云或侵入体造成相同深度的地层，在时间域与深度域构造形态上存在差异，造成视觉上的构造假象。由于受上部低速体的影响，低速体下方水平地层在时间域表现出层位下拉的现象，导致地层平均速度在平面上存在差异;针对此类问题，鲁全贵等[8]的解决思路如下:一方面进行异常体平面范围的刻画，异常体干扰区域通常会在浅层表现为强振幅特征，一般通过地震属性提取的方法确定异常体影响范围;另一方面则是异常体纵向干扰量的求取，将发育异常体气组的顶面拉平，由下伏地震相位的“下拉”幅度，可视为上部异常体的“下拉”值，通过平面内插得到平面上的浅层异常体的影响时差，借助已钻井钻遇气层的速度变化，计算平面上的异常体对下伏地层的影响时差。最后利用下伏地层的层面解释加上浅层异常体的影响量，借用无异常体干扰井的时深关系进行时深转换，得到目的层的深度构造图。上述方法一般在油气田储量评价阶段应用，仅适用于已有探井钻遇异常体的情况，然而多数情况下地质异常体经常没有井钻遇，且异常体的速度未知，地层沉积厚度并不稳定，通过层位拉平的方式很难得到异常体的影响量。可以通过以下2种方式尝试解决:如果没有井钻遇异常体，但地层厚度分布稳定，可以通过地层正演模拟，调整异常体的速度，模拟出与实际情况相对一致的地震记录，在异常体范围内增加异常体的校正量，达到深度校正的目的;如果地层厚度分布不稳定，则应加密地震处理速度谱的平面解释精度，采用地震处理的叠加速度或偏移速度经过DIX公式转换为平均速度进行时深转换，在受异常体干扰区域，则按速度的平面变化趋势加入控制点约束，建立三维的速度校正系数体，利用原始的速度体与校正系数体相乘，得到合理的空间速度体。

异常体对下伏地层速度影响的情况，各种处理方法关键点均在于异常体的速度准确求取问题，现实情况往往是目的层段上方含有多套气层，纵向上相互连通，导致气层范围内地震成像模糊不清，造成地层速度很难准确得到。而在开发阶段，由于通过实钻井的气测信息能够准确得到浅层异常体及各套地层的速度，建议在油气田钻井过程中，利用实钻得到的异常体速度，实时校正工区内的三维速度体，调整下伏目的层的构造深度，指导井轨迹的优化调整，提高有效层段的钻遇率。

图1为南海西部A气田某气层的时间构造形态及校正后的深度域构造形态，可以看出，由于受上部异常体的干扰，在时间域，地层由上到下均表现为向斜形态，校正到深度域后，构造形态变成了背斜。利用本方法校正后，各口开发井各气层的深度预测误差基本上控制在10 m以内，达到了高精度的深度预测，节约了钻井费用。

图1 深度校正前(左)后(右)层位三维构造形态

2 断层遮挡问题

断层遮挡是很多断块油气藏的圈闭类型。断层遮挡一方面会给地震资料成像带来困难，影响地震解释和储层预测，另一方面由于断层两盘的地层速度不一致，受断层遮挡的地层由于受上盘相对低速层的影响，在时间域剖面上常会出现同相轴“下拉”的现象。这对海上油气田水平井开发影响相当严重。

针对此类问题，一方面应从提高地震资料品质入手，采用宽方位角、海底电缆等先进采集技术，利用叠前时间偏移或深度偏移技术，精确落实断层的位置;另一方面，由于海上油气田地震速度的平面解释精度多数为500 m左右，因此，很难采用地震处理的速度体进行时深转换，在落实断层的影响区域基础上，应充分考虑到深度预测误差量从浅层至深层会逐渐累积增大。图2为南海西部B油田的开发井A1井过井剖面，A1井位于探井W1井的右侧大断层的下盘，如果借用W1井的时深关系对A1井的地层深度进行预测，相对W1井而言，由于受断层的影响，同一套地层A1井有更多的地震旅行时，难免会造成预测深度变深。钻井实施时，一定要考虑地层变浅的风险，在深度预测时在断层下盘区域适当增加校正量，如果地层厚度分布稳定，未钻遇地层参考相邻井地层厚度，按等厚原则推算未钻遇目的层的深度，实时调整目的层深度，优化调整井轨迹。考虑到断层遮挡等各种因素的影响后，A1井成功钻遇多 套油层，满足了油田的开发产能需求。

图2 南海B油田断层遮挡典型地震剖面

3 地层缺失问题

地层缺失是影响地层深度预测的另一种常见问题。由于受地层剥失、断层等因素的影响，造成开发井与探井钻遇地层不一致。未钻遇目的层之前，从钻井曲线上进行地层对比，预测下部目的层深度，很容易造成地层对比错误，深度预测误差增大，增加了钻井难度。

图3 北部湾盆地C油田开发井的过井地震剖面

图4 北部湾盆地C油田地层深度预测模型

图3为南海西部C油田开发井B1井的过井地震剖面，图4为根据该油田的实际情况建立的地震深度预测模型剖面。由图3可知B1井位于探井E1井左侧，开发目的层为H层，剖面对比可以发现B1井实际钻遇的X3油组在探井E1中基本没有钻 遇，即根据已钻井 E1井的钻井曲线，预测不到X3—X4地层的存在，钻遇X3—X4之间地层时，根据上节所述的地层的等厚原则推算目的层H的深度是错误的，会出现深度预测的严重误差。

针对此类问题，建议采用井震结合的方式，在井震精细标定的基础上，分析开发井钻遇的地层缺失或增加的情况，如图3，在上部地层深度落实的基础上，充分考虑2口井钻遇地层厚度不一致的问题，在钻遇X4层之后，再进行井资料的对比，可以看出X4层与H层之间的地层厚度基本是一致的，借助X4层的厚度推算H层的深度，深度误差会降低很多，进而达到精确预测目的层H层深度的目的。根据图4，由几何关系导出X4层的地层厚度为:

式中:h为地层厚度，m;β为 B1井井斜角，(°);α为地层倾角，(°)。

4 结论

(1)首次针对海上油气田开发阶段开展实时地层深度预测方面的研究，总结了影响海上油气田开发钻井地层深度预测的几类地质问题，提出具体解决思路和方法，形成了一套针对海上油气田开发钻井的实时地层深度预测技术。

(2)不同的油气田存在不同地质类型的问题，实际应用中，应认真分析各类问题的成因及影响程度，有针对性地采用具体的方法进行地层深度预测。

(3)地层深度预测关键在于井震结合，针对海上油气田开发，利用地震信息得到的地层对比信息相当重要，地质随钻人员在掌握钻井资料的基础上，必须将地质地震信息完美结合，才能使地层深度预测更加精确，降低油田的开发风险。

(4)南海西部油气田大量开发井的钻井证明，考虑到各种地质因素的影响后，地层深度预测相对误差基本上控制在1%以内，大幅提高了有效层钻遇率，达到了降本增效的目的。

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