海外低勘探區(qū)預探井深度預測難點及對策

張 科，趙汝敏，齊 凱，李愛山，呂 棟

(中海油研究總院，北京 100027)

1 深度預測常用方法及不足之處

預探井深度預測的準確程度直接關系到鉆井方案的設計，作業(yè)周期和成本的控制。如果速度分析誤差較大，設計深度與實際深度就有較大偏差;過于偏淺，可能會漏掉目的層，使得后續(xù)鉆井過程中容易產(chǎn)生高額的等待費用。因此，預探井深度準確預測的重要性，要求鉆前研究要落實好預探井地層速度和深度。但是此類低勘探區(qū)往往鉆井較少，可參考資料少，地震資料速度準確度低，缺乏規(guī)律可循，這就導致了速度預測不準確，無法準確預測深度。

因此，速度是否準確關乎鉆井地質(zhì)目標的實現(xiàn)與否和鉆井方案實施的成敗。

近年來，針對上述問題，許多學者提出了多種針對不同研究目的和地質(zhì)概況的對策，取得了較好的應用效果［1－5］。總的來看，這些方法都是基于井速度和地震疊加速度譜進行的數(shù)學或者物理轉換演繹所得。主要有擬合曲線法［6－7］和井控變速成圖法［8－12］。上述方法在具體的井點深度預測，尤其是在不同層位不同深度預測中，由于宏觀的平滑過濾算法往往會忽略局部的精度要求，導致實際鉆井中就偏差很大而無法接受。筆者在實際工作中結合前人研究及本區(qū)實際情況，總結出一套比較實用的低勘探區(qū)預探井深度預測技術序列，同時創(chuàng)新了隨鉆分析流程，取得較好效果。

2 研究背景及資料基礎

X區(qū)塊位于緬甸中央盆地北部睡寶坳陷［13－14］，區(qū)域構造復雜，地層橫向變化大，同時代地層因為上覆沉積層的厚度不同而經(jīng)受不同的壓實作用，速度橫向變化明顯。

X區(qū)塊內(nèi)現(xiàn)有不同時期采集的二維地震資料，有部分疊前時間偏移速度譜;已鉆井3口，均有聲波、密度測井和VSP資料，合成記錄標定較好，但是井點位置分布不均勻，各井鉆遇地層深度不同。新設計預探井為X井，需要預測X井的速度來進行鉆前的壓力預測和深度預測。由于3口井間距較大，VSP時深曲線沒有統(tǒng)一的時深關系，因此無法用擬合曲線法預測X井的時深關系。由于地層橫向變化較大，井點分布不均勻，無法對速度場進行有效的控制和校正，變速成圖法預測精度達不到鉆井要求。

3 解決對策

本文提出一種基于常規(guī)速度預測改進的多元綜合速度分析法，對解決該問題有較好的效果，并經(jīng)過鉆井證實誤差較小，滿足精度要求。該方法基于實際已鉆井資料(測井和地震速度譜)，結合地層橫向分布特征進行地層對比、速度分析，進而利用已知鉆井速度和由地震偏移速度計算的層速度之間的經(jīng)驗公式預測層速度，以局部構造形態(tài)做控制，結合實際鉆井計算地層速度，最終精確預測鉆井深度。

3.1 優(yōu)選參考井

一般來講，預測設計井速度首先要參考鄰近已鉆井。研究區(qū)共有A、B和C 3口井，鉆井深度和分布位置均不相同(圖1)，且差異較大。從3口井平面分布的相對位置來看，B井與設計的X井相距最近，位于X井北偏東約37 km處，但是從聯(lián)井剖面圖上可以看出，B井鉆尺較淺(時間深度為1 800 ms)，且完鉆地層不同，因此排除B井;C井位于X井南偏東約70 km處，與X井時間深度基本相當(時間深度為2 230 ms)，但是兩井之間距離較遠，中間有多組深大斷裂分隔，橫隔于較深凹陷兩端，不屬于同一構造帶，因此排除C井;A井位于X井正北約50 km處，中間無大型斷裂，地層橫向連續(xù)性較好，屬于同一構造帶，設計鉆井地層與已鉆地層一致，因此優(yōu)選A井作為參考井，并參考A井時深關系，初步預測X井完鉆時間深度2 100 ms處的地層深度為3 265 m。

圖1 研究區(qū)各井點聯(lián)井地質(zhì)剖面

3.2 優(yōu)選經(jīng)驗公式

根據(jù)研究區(qū)3口井的時深關系進行分析，認為C井距離A和B井較遠，不屬于同一個構造帶，且C井地層時代較新，因此相同時間深度速度比A和B井低;A、B 2口井距離較近，屬于同一構造單元，時深關系基本一致。因此，可以從A、B井速度關系中找出經(jīng)驗公式，對同一構造體系中的X井進行速度預測。具體公式如下:

式中:VA-VSP、VB-VSP分別為A、B井用VSP速度計算的平均地層速度，m/s;VA－DIX、VB－DIX分別為A、B 井地震速度譜用DIX公式求的平均地層速度，m/s。

由式(1)可知，A、B 2口井的VSP速度和地震速度譜用DIX公式轉換得到的平均速度有較明顯的對應關系，即A、B井用VSP求出的平均速度的比值和用地震速度譜求出的平均速度比值相等。

式(1)不但考慮了速度的變化規(guī)律，而且在測井速度和地震速度之間架起一座橋梁，可以預測相同構造單元下設計井的速度。運用式(1)，可以借助A井的VSP、地震速度譜及X井地震速度譜來預測X井的擬VSP速度。

根據(jù)式(1)，進一步預測出X井完鉆時間深度2 100 ms處的地層深度為3 120 m，與上面選參考井時采用的方法初步預測結果對比可以看出，如果只是簡單借用A井時深關系預測X井完鉆深度，2種方法得到的深度相差145 m。

從圖1中A和X井聯(lián)井剖面可知，X井設計目的層與A井地層一致，橫向連續(xù)性較好，自淺層地表至深層基底共發(fā)育6套地層。橫向上地層厚度不同，其中T0、T2和T43套地層厚度基本一致，T1和T32套地層厚度變化較大。淺層的T1層時間厚度從A井到X逐漸增加，由160 ms增為680 ms;中層的T3層時間厚度從A向X井逐漸減小，由525 ms減為205 ms。X井大套低速層T1和較薄的高速層T3整體的速度偏低，這是2種方法產(chǎn)生深度差的原因。在選參考井時，只考慮相同時間深度的變化對應相等地層深度的變化，因此對應X井速度偏高，深度偏大;在選經(jīng)驗公式時，未考慮構造的橫向變化導致地層厚薄不均現(xiàn)象，仍有較大誤差。

3.3 層速度賦值

在充分考慮了鉆井巖性和速度資料后，我們轉向研究構造特征造成的地層橫向變化帶來的速度差異。從A、X聯(lián)井剖面可以看出，雖然地層橫向連續(xù)一致，但由于不同時代地層厚薄不均勻，導致上述方法的誤差較大。研究表明，地層速度隨深度增加而增加，不同時代沉積地層變化較大，同一套地層如果地層太厚會因壓實作用造成速度隔層，因此精細速度分析需要對地層進行小層劃分。

前人對速度分析的極限厚度進行了研究，對速度譜疊加曲線作傅里葉變換，求得其頻譜范圍為0～5 Hz，意味著最高頻率為5 Hz，即速度隨時間在1 s內(nèi)最多變5次，0.1 s變化半個周期。若小于100 ms，疊加速度無變化，則無需取樣求層速度變化。因此得出常規(guī)速度分析的極限時間厚度為100 ms。

由圖1可知，T1、T3和T4地層較厚，厚度范圍分別為100～800、100～500和100～600 ms。參考實際地層厚度和極限時間厚度進行小層劃分，結合已知A井資料細化小層速度，進一步精確層速度的橫向變化。在這種情況下，X井有可能缺失A井的某些小層;反之，X井的某些小層也會在A井剝蝕。因此，研究中采取的原則是以時間厚度為100 ms為標準，參考地震波組特征進行小層劃分，共劃分出11套層系(圖2)。

圖2 X井與A井聯(lián)井小層對比地質(zhì)剖面圖

小層劃分之后對層速度進行賦值，先根據(jù)A井VSP資料計算各小層速度，對X井和A井共有的地層選用A井已有的速度，對于A井所缺失的地層，通過式(1)計算對應的層速度。

通過計算，最終確定了X井2 100 ms處地層深度為2 962 m。

3.4 隨鉆調(diào)整

如前所述，此次研究區(qū)地質(zhì)情況復雜，地表情況特殊，鉆井工程要求深度預測精度較高。在隨鉆跟蹤過程中同鉆井現(xiàn)場緊密結合，不斷根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場反饋資料進行分析，更好地預測待鉆深度，指導現(xiàn)場作業(yè)。

X井鉆井工程設計的是4完井，在3完時進行了聲波測井和VSP測井。根據(jù)合成記錄標定結果來看，實鉆地層速度偏高，1 375 ms處實鉆深度為1 615 m，比預測深度1 586 m偏大29 m。在此基礎上，調(diào)整設計深度2 100 ms處地層深度為3 015 m。最終實際鉆井結果在時間深度2 100 ms處地層深度為3 040 m，調(diào)整后的深度與實鉆深度相差25 m，準確度很高。

在本區(qū)后續(xù)的3口鉆井中，結合已鉆井資料，利用上述方法，較好地預測了設計井深度。從實際鉆井結果來看(表1)，整體效果較好，誤差率控制在1%以內(nèi)，低于通常所能接受的探井誤差率。

4 結論及建議

(1)結合X區(qū)塊復雜地質(zhì)條件，創(chuàng)新提出綜合運用鉆井速度和地震速度資料，將地震速度的橫向高密度與測井速度的縱向高精度兩大優(yōu)點有機結合，進行精細速度分析;并考慮構造控制下的速度變化規(guī)律，達到準確預測鉆井深度的目的。

表1 X區(qū)塊新鉆井深度誤差對比

(2)在隨鉆跟蹤過程中積極與作業(yè)現(xiàn)場溝通，結合新增資料及時調(diào)整待鉆深度，最終圓滿完成深度預測和鉆井跟蹤工作。經(jīng)該區(qū)4口井實鉆證實，該方法具有易操作、精度高的特點，在地質(zhì)勘探中達到了預期目標，在鉆井工程上達到了安全施工、保證工期和節(jié)約成本的效果。

(3)通過精細的地層劃分和巖性對比，準確的地層速度是可以預測的，地層速度的變化規(guī)律是可以尋找的，在這個過程中不但要考慮巖性因素，構造特征更是影響速度變化的重要因素。

(4)參考井的優(yōu)選主要考慮地層的統(tǒng)一性、構造的穩(wěn)定性、速度的可比性。標準層選取及小層厚度和數(shù)量劃分可靈活運用，如果橫向連續(xù)性好，巖性變化較小，速度變化不大，可減少小層數(shù)量;反之，地層橫向變化較大，巖性和速度變化大的地層，可適當減薄地層厚度，增加小層數(shù)量。

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