缝洞型碳酸盐岩油藏地震导向钻井方法研究

2018-12-12洪英霖杨志敏何虎庄刘炜博陈军

长江大学学报(自科版) 2018年23期

洪英霖，杨志敏，何虎庄，刘炜博，陈军

(中石油塔里木油田分公司塔中油气开发部，新疆库尔勒 841000)

李辉

(中石油塔里木油田分公司勘探事业部，新疆库尔勒 841000)

地震导向钻井技术是指在钻井过程中，以随钻地震获取的时深关系数据为基础对地震偏移速度场进行校正，进而利用校正后的速度场对地面地震数据进行重新偏移成像，以达到对地面地震成像误差修正的目的，从而获取准确靶点信息，确保钻探成功[1]。该技术主要由3个部分组成，即随钻VSP(垂直地震剖面)测量、快速地震数据处理及井轨迹调整。其中，随钻VSP测量是基础，快速地震数据处理是核心，是井轨迹调整的依据，直接决定了靶点调整的成败。

早在1936年Weatherby就第一次提出利用钻头(顿钻钻具组合)的振动作为震源进行 VSP 观测[2～4]，以获取钻头前方地震成像，从而达到钻井导向的目的，但受方法限制，采集资料信噪比较低，效果较差，未能得到大规模应用。直到20世纪90年代，随着随钻测井技术的飞速发展， Schlumberger提出了“钻柱集成检波器、地面设置震源”的解决方案，并以此为基础形成了完善的地震导向钻井技术系列，效果显著[5～10]。但该方法存在测井仪器受复杂井况影响出现仪器失效，甚至钻具断裂的风险。且该方法要实施随钻测量，耗时较长，费用较高，限制了其规模化的应用。

针对国内地震导向技术发展现状及现有技术特点，笔者提出了用电缆VSP测井取代随钻VSP测量的方法，既有效提升了测量资料的信噪比，又显著降低了使用成本，具有较大的推广应用价值。

1 方法原理

地震导向技术的核心是利用正钻井已测得的VSP速度信息对原始地震资料速度场进行校正，进而对地面地震数据进行重新偏移成像以获得更加准确的归位，从而指导井轨迹的调整。因此，整个技术流程主要有3个重要环节，即随钻VSP测量，快速地震数据处理以及井轨迹调整。

1.1 随钻VSP测量

众所周知，地震成像的误差往往是浅层地层速度不准造成的，那么，只要对浅层速度进行校正就能大大提高目的层的成像精度。因此，笔者提出的方法核心就是在钻井中途完钻之后，距目标300～500m左右实施一次常规VSP测井，以替代随钻VSP测量，从而获取目的层以上地层的时深关系数据，以便对浅层速度场进行校正。

从实测数据对比来看，电缆VSP测量(图1(a))由于具有更安静的测量环境，信号的信噪比要比随钻VSP测量(图1(b))更高，解释所得的时深关系也更加准确。从VSP速度与测井声波速度对比(图2)可以看到，VSP速度与测井声波速度一致性较高，细节也较符合，宏观上的变化规律与该区地层分布特征一致，分析认为该速度信息准确可靠，可用于地震速度谱的修正。

图1 电缆VSP测量(a)与随钻VSP测量(b)对比

图2 Well B井VSP综合速度标定图比

1.2 快速地震数据处理

快速地震数据处理有2个关键环节，首先是利用VSP速度对原始地震速度场进行校正，其次是对井点周围约25～36km2的地震数据进行快速偏移成像，以便对原始的成像误差进行校正。

如图3(a)所示，从速度对比来看，原始地震速度(校正前地震速度)整体变化规律与VSP速度基本一致，但在1500～2300m井段处略微偏高；而校正后的地震速度与VSP速度一致性更好，也更加准确。同时，从合成记录与地震数据对比(图3(b))来看，校正后的地震数据在灰岩顶面的反射特征与合成记录完全一致，进一步证实了校正后的地震速度场更加准确。

图3 校正前后地震速度与VSP速度对比(a)及合成记录与校正后的地震数据对比(b)

1.3 井轨迹调整

通过上述分析可知，偏移速度的校正只在局部层段进行了小幅度调整，因此，基于VSP速度重处理前、后的“串珠”反射特征没有发生较大变化，只是重处理后的“串珠”空间位置发生了小幅度的偏移。从图4可以看到，纵向上“串珠”偏浅了45m；从图5可以看到，平面上“串珠”中心向东偏北方向偏移了33m。通过邻井对比分析认为，基于VSP速度校正后的地震资料偏移归位更准确，因此，可以此为基础对原始钻井轨迹进行调整。

图4 基于VSP速度处理前(a)、后(b)地震剖面对比图

图5 基于VSP速度处理前(a)、后(b)串珠平面对比图

2 应用效果

塔中地区位于塔里木盆地腹地，奥陶系沉积了巨厚的灰岩地层，受溶蚀作用影响，形成了大规模的以洞穴、孔洞及裂缝为储集空间的碳酸盐岩油藏。储层在地震上的响应以“串珠状”反射为主，具有极强的非均质性，因此，每个油藏单元规模极小，靶点偏差几十米即可造成钻井失利，给精确钻探带来了极大的挑战。如图6所示，Well A井第一次钻探仅仅偏离串珠中心13m，未钻遇储层，导致钻探失利，后向北西方向约33m侧钻Well Ac井，累计漏失钻井液225.21m3，试油获高产。

图6 Well A井地震剖面(a)及平面图(b)

Well B井位于塔中10号带中段，设计目的是为了落实“串珠状”反射储层的含油气性，并获得产能。2016年10月20日钻遇奥陶系灰岩顶面，发现实钻地层深度比预测深度偏浅32m，认为地震资料存在一定的偏移误差，为确保钻井能准确入靶，决定实施地震导向。10月27日，根据VSP速度处理结果，垂向上将设计靶点向上调整了28m，平面上向东偏北方向调整30m(图7)。11月16日，钻至5405.94m时发生井漏，堵漏后进行钻进，至5415m持续漏失，累计漏失泥浆471.2m3。后试油获得高产，日产油131m3，日产气36989m3。