張 科，趙汝敏，齊 凱，李?lèi)?ài)山，呂 棟

(中海油研究總院，北京 100027)

1 深度預(yù)測(cè)常用方法及不足之處

預(yù)探井深度預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確程度直接關(guān)系到鉆井方案的設(shè)計(jì)，作業(yè)周期和成本的控制。如果速度分析誤差較大，設(shè)計(jì)深度與實(shí)際深度就有較大偏差;過(guò)于偏淺，可能會(huì)漏掉目的層，使得后續(xù)鉆井過(guò)程中容易產(chǎn)生高額的等待費(fèi)用。因此，預(yù)探井深度準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的重要性，要求鉆前研究要落實(shí)好預(yù)探井地層速度和深度。但是此類(lèi)低勘探區(qū)往往鉆井較少，可參考資料少，地震資料速度準(zhǔn)確度低，缺乏規(guī)律可循，這就導(dǎo)致了速度預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確，無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)深度。

因此，速度是否準(zhǔn)確關(guān)乎鉆井地質(zhì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與否和鉆井方案實(shí)施的成敗。

近年來(lái)，針對(duì)上述問(wèn)題，許多學(xué)者提出了多種針對(duì)不同研究目的和地質(zhì)概況的對(duì)策，取得了較好的應(yīng)用效果［1－5］?？偟膩?lái)看，這些方法都是基于井速度和地震疊加速度譜進(jìn)行的數(shù)學(xué)或者物理轉(zhuǎn)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(diǎn)深度預(yù)測(cè)，尤其是在不同層位不同深度預(yù)測(cè)中，由于宏觀的平滑過(guò)濾算法往往會(huì)忽略局部的精度要求，導(dǎo)致實(shí)際鉆井中就偏差很大而無(wú)法接受。筆者在實(shí)際工作中結(jié)合前人研究及本區(qū)實(shí)際情況，總結(jié)出一套比較實(shí)用的低勘探區(qū)預(yù)探井深度預(yù)測(cè)技術(shù)序列，同時(shí)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(chǔ)

X區(qū)塊位于緬甸中央盆地北部睡寶坳陷［13－14］，區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜，地層橫向變化大，同時(shí)代地層因?yàn)樯细渤练e層的厚度不同而經(jīng)受不同的壓實(shí)作用，速度橫向變化明顯。

X區(qū)塊內(nèi)現(xiàn)有不同時(shí)期采集的二維地震資料，有部分疊前時(shí)間偏移速度譜;已鉆井3口，均有聲波、密度測(cè)井和VSP資料，合成記錄標(biāo)定較好，但是井點(diǎn)位置分布不均勻，各井鉆遇地層深度不同。新設(shè)計(jì)預(yù)探井為X井，需要預(yù)測(cè)X井的速度來(lái)進(jìn)行鉆前的壓力預(yù)測(cè)和深度預(yù)測(cè)。由于3口井間距較大，VSP時(shí)深曲線沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)深關(guān)系，因此無(wú)法用擬合曲線法預(yù)測(cè)X井的時(shí)深關(guān)系。由于地層橫向變化較大，井點(diǎn)分布不均勻，無(wú)法對(duì)速度場(chǎng)進(jìn)行有效的控制和校正，變速成圖法預(yù)測(cè)精度達(dá)不到鉆井要求。

3 解決對(duì)策

本文提出一種基于常規(guī)速度預(yù)測(cè)改進(jìn)的多元綜合速度分析法，對(duì)解決該問(wèn)題有較好的效果，并經(jīng)過(guò)鉆井證實(shí)誤差較小，滿足精度要求。該方法基于實(shí)際已鉆井資料(測(cè)井和地震速度譜)，結(jié)合地層橫向分布特征進(jìn)行地層對(duì)比、速度分析，進(jìn)而利用已知鉆井速度和由地震偏移速度計(jì)算的層速度之間的經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)層速度，以局部構(gòu)造形態(tài)做控制，結(jié)合實(shí)際鉆井計(jì)算地層速度，最終精確預(yù)測(cè)鉆井深度。

3.1 優(yōu)選參考井

一般來(lái)講，預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)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(duì)位置來(lái)看，B井與設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)間深度基本相當(dāng)(時(shí)間深度為2 230 ms)，但是兩井之間距離較遠(yuǎn)，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(gòu)造帶，因此排除C井;A井位于X井正北約50 km處，中間無(wú)大型斷裂，地層橫向連續(xù)性較好，屬于同一構(gòu)造帶，設(shè)計(jì)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(shí)深關(guān)系，初步預(yù)測(cè)X井完鉆時(shí)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(diǎn)聯(lián)井地質(zhì)剖面

3.2 優(yōu)選經(jīng)驗(yàn)公式

根據(jù)研究區(qū)3口井的時(shí)深關(guān)系進(jìn)行分析，認(rèn)為C井距離A和B井較遠(yuǎn)，不屬于同一個(gè)構(gòu)造帶，且C井地層時(shí)代較新，因此相同時(shí)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(gòu)造單元，時(shí)深關(guān)系基本一致。因此，可以從A、B井速度關(guān)系中找出經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)同一構(gòu)造體系中的X井進(jìn)行速度預(yù)測(cè)。具體公式如下:

式中:VA-VSP、VB-VSP分別為A、B井用VSP速度計(jì)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(zhuǎn)換得到的平均速度有較明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)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(cè)井速度和地震速度之間架起一座橋梁，可以預(yù)測(cè)相同構(gòu)造單元下設(shè)計(jì)井的速度。運(yùn)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(lái)預(yù)測(cè)X井的擬VSP速度。

根據(jù)式(1)，進(jìn)一步預(yù)測(cè)出X井完鉆時(shí)間深度2 100 ms處的地層深度為3 120 m，與上面選參考井時(shí)采用的方法初步預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比可以看出，如果只是簡(jiǎn)單借用A井時(shí)深關(guān)系預(yù)測(cè)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(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)，只考慮相同時(shí)間深度的變化對(duì)應(yīng)相等地層深度的變化，因此對(duì)應(yīng)X井速度偏高，深度偏大;在選經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)，未考慮構(gòu)造的橫向變化導(dǎo)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(zhuǎn)向研究構(gòu)造特征造成的地層橫向變化帶來(lái)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(shí)代地層厚薄不均勻，導(dǎo)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(shí)代沉積地層變化較大，同一套地層如果地層太厚會(huì)因壓實(shí)作用造成速度隔層，因此精細(xì)速度分析需要對(duì)地層進(jìn)行小層劃分。

前人對(duì)速度分析的極限厚度進(jìn)行了研究，對(duì)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(shí)間在1 s內(nèi)最多變5次，0.1 s變化半個(gè)周期。若小于100 ms，疊加速度無(wú)變化，則無(wú)需取樣求層速度變化。因此得出常規(guī)速度分析的極限時(shí)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(shí)際地層厚度和極限時(shí)間厚度進(jìn)行小層劃分，結(jié)合已知A井資料細(xì)化小層速度，進(jìn)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(huì)在A井剝蝕。因此，研究中采取的原則是以時(shí)間厚度為100 ms為標(biāo)準(zhǔn)，參考地震波組特征進(jìn)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(duì)比地質(zhì)剖面圖

小層劃分之后對(duì)層速度進(jìn)行賦值，先根據(jù)A井VSP資料計(jì)算各小層速度，對(duì)X井和A井共有的地層選用A井已有的速度，對(duì)于A井所缺失的地層，通過(guò)式(1)計(jì)算對(duì)應(yīng)的層速度。

通過(guò)計(jì)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(fù)雜，地表情況特殊，鉆井工程要求深度預(yù)測(cè)精度較高。在隨鉆跟蹤過(guò)程中同鉆井現(xiàn)場(chǎng)緊密結(jié)合，不斷根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)反饋資料進(jìn)行分析，更好地預(yù)測(cè)待鉆深度，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

X井鉆井工程設(shè)計(jì)的是4完井，在3完時(shí)進(jìn)行了聲波測(cè)井和VSP測(cè)井。根據(jù)合成記錄標(biāo)定結(jié)果來(lái)看，實(shí)鉆地層速度偏高，1 375 ms處實(shí)鉆深度為1 615 m，比預(yù)測(cè)深度1 586 m偏大29 m。在此基礎(chǔ)上，調(diào)整設(shè)計(jì)深度2 100 ms處地層深度為3 015 m。最終實(shí)際鉆井結(jié)果在時(shí)間深度2 100 ms處地層深度為3 040 m，調(diào)整后的深度與實(shí)鉆深度相差25 m，準(zhǔn)確度很高。

在本區(qū)后續(xù)的3口鉆井中，結(jié)合已鉆井資料，利用上述方法，較好地預(yù)測(cè)了設(shè)計(jì)井深度。從實(shí)際鉆井結(jié)果來(lái)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(jié)論及建議

(1)結(jié)合X區(qū)塊復(fù)雜地質(zhì)條件，創(chuàng)新提出綜合運(yùn)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(cè)井速度的縱向高精度兩大優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行精細(xì)速度分析;并考慮構(gòu)造控制下的速度變化規(guī)律，達(dá)到準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鉆井深度的目的。

表1 X區(qū)塊新鉆井深度誤差對(duì)比

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

(3)通過(guò)精細(xì)的地層劃分和巖性對(duì)比，準(zhǔn)確的地層速度是可以預(yù)測(cè)的，地層速度的變化規(guī)律是可以尋找的，在這個(gè)過(guò)程中不但要考慮巖性因素，構(gòu)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(gòu)造的穩(wěn)定性、速度的可比性。標(biāo)準(zhǔn)層選取及小層厚度和數(shù)量劃分可靈活運(yùn)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(dāng)減薄地層厚度，增加小層數(shù)量。

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