一種針對勘探成熟區(qū)半潛式井場的快速勘察方法及其應用

龍 黎，劉 賓，劉 錚，軒義華，薛志剛，孫永全

（中海石油（中國）有限公司 深圳分公司，廣東深圳 518067）

井場調查是海上油氣田開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，其目的是為了勘察井場范圍內地形起伏、水深變化情況和海底淺層土層力學特性，分析井場范圍內中淺部地層內可能對鉆井平臺產生危害的地質災害因素（如斷層、滑坡、淺層氣、異常反射等），評估井場內土層是否滿足承鉆平臺的定位要求，為鉆井平臺的安全作業(yè)提供可靠的地質評價資料[1-9]。根據水深及鉆井平臺類型的不同，一般可將井場分為四類：淺水半潛式井場、淺水自升式井場、深水半潛式井場、深水動力定位井場。

一個標準的井場調查作業(yè)包括十個項目，可根據實際需求選擇作業(yè)內容（表1）。

1 問題提出

南海東部海域位于南海北部陸架-陸坡區(qū)，包括珠江口盆地的大部分區(qū)域及臺西南盆地的一部分區(qū)域，其水深小于300 m，屬于淺水勘探成熟區(qū)，也是我國海洋油氣勘探的主戰(zhàn)場之一[10-15]。近年來，隨著南海東部海域勘探投入力度的加大，從井位確定到鉆井平臺拖航開鉆的時間間隔越來越短，留給井場調查的作業(yè)時窗也越來越短，這給井場調查現(xiàn)場工作的作業(yè)效率提出了更高的要求（圖1）。

表 1 井場調查作業(yè)可選項目Table 1 Optional items for wellsite survey operations

圖 1 2015—2019年南海東部海域井場調查作業(yè)時窗統(tǒng)計Fig. 1 The time window statistical histogram of the well site investigation in eastern South China Sea during 2015—2019

在南海東部海域的勘探成熟區(qū)，工作人員提出“以點帶面”的工作思路，充分利用已有的井場資料，加強桌面研究的力度，對現(xiàn)有井場調查現(xiàn)場作業(yè)內容進行全面評估，通過合理調整現(xiàn)場作業(yè)內容，優(yōu)化作業(yè)順序，在保證井場安全的同時，減少現(xiàn)場工作量，提出了一套針對位于勘探成熟區(qū)淺水半潛式井場的快速井場調查方法，達到了提升作業(yè)效率的目的。

2 案例分析

以近期在南海東部海域進行的XJ-A和XJ-B淺水半潛式井場調查作業(yè)為例。前期研究掌握的資料表明，兩井井位相距3 547 m，井位處水深皆為82 m左右，井場內海底地勢平坦，周邊井場的調查報告中均未提及存有淺層地質災害風險，故判斷上述兩井場屬位于勘探成熟區(qū)的常規(guī)淺水半潛式井場。根據當時的鉆探安排，承鉆XJ-A、XJB井的半潛式鉆井平臺將于3天后上鉆，留給井場調查的作業(yè)時窗非常窄，若按常規(guī)淺水半潛式井場設計作業(yè)方案則會致使現(xiàn)場作業(yè)耗時太長，難以趕上承鉆鉆井平臺的上鉆時間節(jié)點。

因此，在XJ-A井和XJ-B井的井場調查現(xiàn)場作業(yè)設計方案中，每個井場布置10條模擬物探測線，其中主測線7條，聯(lián)絡測線3條，同時增加一條穿越兩井場且連通兩井位點的聯(lián)井測線，測線長度5 762 m，用于對比兩井場內橫向地層變化。根據國家標準[16]，半潛式井場調查范圍應為水深的5～9倍，最小范圍為2.5 km×2.5 km，但可根據錨泊區(qū)域的實際情況進行適當的調整?？紤]到承鉆平臺實際定位系泊需求，XJ-A井場主測線和聯(lián)絡測線長均設計為2.5 km，XJ-B井場因有XJA井場和聯(lián)井測線資料作為參考，同時考慮到現(xiàn)場作業(yè)船舶上下線調頭方便，因此設計XJ-B井場主測線長2.0 km，聯(lián)絡測線長2.5 km；海底表層取樣方面，通過對比參考周邊井場的取樣結果，判斷XJ-A、XJ-B井的海底表層土層應與周邊井場相似，因此僅安排在上述兩個井場的井位中心處取一個樣品以供對比（表2）。又因兩井距離較近，若分別安排勘察作業(yè)，則耗時較長，現(xiàn)場通過聯(lián)井作業(yè)（一艘調查船舶同時對兩井進行勘察作業(yè)），可縮短作業(yè)船舶的調頭時間，達到提升作業(yè)效率的目的（圖2、圖3）。

表 2 井場調查現(xiàn)場作業(yè)內容對比表Table 2 The comparison table of the field work content of well site investigation

圖 2 常規(guī)淺水半潛式井場施工設計圖示Fig. 2 Construction design diagram of conventional shallow water semi-submersible well site

圖 3 XJ-A、XJ-B井場作業(yè)施工設計圖示Fig. 3 The working design drawing of the XJ-A & XJ-B well site investigation

3 應用效果及啟示

根據上述施工設計完成XJ-A、XJ-B井場調查現(xiàn)場作業(yè)后，可取得兩口井深水、地貌、中淺地層和海底表層樣品的數據，由此做出井場水深圖（圖4、圖5）、井場海底地貌圖（圖6、圖7）。

3.1 水深、地貌數據

圖 4 XJ-A井場水深圖Fig. 4 The water depth diagram of the XJ-A well site

圖 5 XJ-B井場水深圖Fig. 5 The water depth diagram of the XJ-B well site

由圖4、圖5可知，XJ-A、XJ-B兩井水深都在80～83 m之間，且水深等值線較為稀疏，說明兩井場內水深變化不劇烈，兩井井位處水深分別81.9 m、82.7 m；由圖6、圖7可知，兩井場內海底地貌圖灰度大致均勻，說明海底地勢平坦，適合半潛式鉆井平臺定位系泊作業(yè)。同時，在井場區(qū)域內發(fā)現(xiàn)一些錨溝、拖痕，推測為漁業(yè)活動遺留下的痕跡。

圖 6 XJ-A井場海底地貌圖Fig. 6 The submarine geomorphology diagram of the XJ-A well site

圖 7 XJ-B井場海底地貌圖Fig. 7 The submarine geomorphology diagram of the XJ-B well site

3.2 中淺地層剖面

通過對中淺地層剖面資料（圖8、圖9）的綜合分析、對比，以及中淺地層內部的反射結構及沉積特征的變化情況，可對井場中淺部沉積地層進行地層劃分和解釋，用以分析井場內海底及其中淺部地層潛在的地質災害的活動性、規(guī)模、發(fā)育特征和危害性。

圖 8 XJ-A井中淺地層剖面Fig. 8 The survey results of sub-bottom profile of the XJ-A

圖 9 XJ-B井中淺地層剖面Fig. 9 The survey results of sub-bottom profile of the XJ-B

由圖8、圖9可知，XJ-A、XJ-B兩井中淺地層剖面資料可以看出，在調查區(qū)域內，兩井井位海底至海底以下約100 m深度范圍內，存在局部地層反射結構雜亂，地層連續(xù)性差，反射特征變化大的現(xiàn)象，推測是因為河流相沉積導致的局部沉積物成分不均勻。除此之外，未發(fā)現(xiàn)其它如斷層、淺層氣等對鉆井船就位及鉆井作業(yè)有潛在危害的災害地質現(xiàn)象和制約因素。

3.3 井位處表層取樣

半潛式平臺是采用拋錨實現(xiàn)定位系泊，不同土層條件下，其拋錨方式、錨體貫入深度、錨鏈拖曳距離都有所差異。因此，一般需要了解井場內每個錨系點的海底表層土質類型。井位表層取樣目的是通過分析海底表層土層的成分及其物理力學性質，為半潛式鉆井平臺拋錨作業(yè)提供用于計算錨系固力的基礎資料。根據周邊井場資料，推測XJ-A、XJ-B兩井海底表層土質類型差別不大，因此本次作業(yè)僅在XJ-A、XJ-B兩井預定井位處海底取表層土樣2份用于對比，結果表明兩井井位處海底0.7 m以下土層成分一致：0～0.6 m主要為非常軟的褐灰色粉質黏土含較多粉質細砂包，0.6～0.7 m主要為松散的淺棕色細砂（表3）。同時結合兩井場水深、地貌、淺剖等物探資料及周邊井場的取樣結果，可以認為XJ-A、XJ-B兩井場內海底表層土層成分變化不大，井位處海底所取樣品成分可代表整個井場海底表層土層特性。

表 3 井位處表層取樣土質參數Table 3 The characteristic of the surface soil samples of the XJ-A & XJ-B well site

根據計算，XJ-A和XJ-B井海底土層能提供的錨系固力為146～165 t，可滿足承鉆半潛式鉆井平臺的定位系泊需求。

3.4 小結

綜上所述，通過合理布設模擬物探測線，XJA井和XJ-B井模擬物探測線有資料面積分別為3.17 km2和2.68 km2，相對常規(guī)淺水半潛式井場模擬物探測線有資料面積6.25 km2（2.5×2.5 km），占比分別為51%和43%。在模擬物探測線有資料面積減少的情況下，獲得了井場調查的關鍵數據，為鉆井船的定位系泊作業(yè)提供了可靠的技術參考（表4）。

表 4 模擬物探測線有資料面積對比表Table 4 The comparison table of the available data of the conventional well and XJ-A & XJ-B

與此同時，根據作業(yè)后時效統(tǒng)計，XJ-A、XJB井場調查單井作業(yè)時間為10.5 h，遠低于當年井場現(xiàn)場作業(yè)的平均時間，其單井作業(yè)費用也僅為常規(guī)淺水半潛式井場的1/3，達到了現(xiàn)場作業(yè)“提質增效”的效果（圖10）。

圖 10 2015—2019年南海東部海域井場調查單井作業(yè)時效統(tǒng)計Fig. 10 The statistical histogram of the efficiency of the single-well site investigation in eastern South China Sea during 2015—2019

4 認識

（1）隨著近年來南海東部海域勘探力度的加大，留給井場調查工作的時窗越來越窄，充分做實前期的研究工作是保障油氣田有序開發(fā)的重要法寶之一。

（2）通過借鑒周邊已有井場的資料，優(yōu)化設計施工內容，對于淺層地質災害發(fā)生概率較小的常規(guī)井場可通過如稀疏模擬物探測線密度、削減海底表層取樣數等方法達到節(jié)約作業(yè)時間、節(jié)省作業(yè)費用的目的。

（3）對距離不遠的井場可靈活安排作業(yè)順序，通過如聯(lián)井作業(yè)等方法減少作業(yè)船舶調頭時間，提升現(xiàn)場工作效率。