莺歌海盆地中深层高温高压领域井震标定难点及对策_黄玉.pdf

2023 年第 38 卷 第1期2023，38(1):0466-0473地球物理学进展Progress in Geophysicshttp:/wwwprogeophyscnISSN 1004-2903CN 11-2982/P黄玉，潘光超 2023 莺歌海盆地中深层高温高压领域井震标定难点及对策 地球物理学进展，38(1):0466-0473，doi:106038/pg2023FF0245HUANG Yu，PAN GuangChao 2023 Well calibration difficulties and countermeasures of high temperature and high pressure in deep layers of Yinggehaibasin Progress in Geophysics(in Chinese)，38(1):0466-0473，doi:106038/pg2023FF0245莺歌海盆地中深层高温高压领域井震标定难点及对策Well calibration difficulties and countermeasures of high temperature and highpressure in deep layers of Yinggehai basin黄玉，潘光超HUANG Yu，PAN GuangChao收稿日期2022-01-23;修回日期2022-06-15投稿网址http:/www progeophys cn基金项目中海石油有限公司科研项目(CNOOC-KJ135ZDXM38ZJ01ZJ)资助第一作者简介黄玉，女，1984 年生，硕士研究生，工程师，主要从事石油勘探地球物理研究工作 E-mail:8249078 qq com中海石油(中国)有限公司海南分公司，海口570000Hainan Branch of CNOOC Ltd，Haikou 570000，China摘要随着勘探的不断深入，天然气勘探目标向深层高温高压领域拓展 莺歌海盆地是世界上罕见的高温高压盆地，天然气资源丰富，盆地中深层具有绝对压力大、压力窗口小的特点，给钻井工程安全实施带来极大的挑战 随钻过程中精确的井震标定，是确保钻井作业安全实施及钻井取芯等地质作业精准实施的关键而深层高温高压地层岩石物理特征复杂，出现暗点型气藏导致的井震标定不一致的问题;钻井作业难度大，往往缺失声波或密度曲线，这都给精细的井震标定带来挑战 本文针对这几个难点，分别提出相应的井震标定方法 对密度曲线缺失、岩石物理规律复杂的井段利用相控密度预测的方法预测密度曲线;在中深层声波曲线缺失井段利用电阻率与声波的拟合关系进行声波预测;对于暗点型井震不一致的问题利用近道地震资料开展井震标定 将这些方法应用在莺歌海盆地乐东区中深层的勘探随钻中，取得了较好的预测效果，为随钻卡层、钻井取芯提供了准确的深度和厚度数据，证明了方法的可行性，可为类似地质条件区域的井震标定提供借鉴关键词莺歌海盆地;高温高压;钻井作业;井震标定;勘探随钻中图分类号P631，P738文献标识码Adoi:10 6038/pg2023FF0245AbstractWith the deepening of the exploration，gasexploration targets to develop the field of high temperatureand highpressure Yinggehaibasinisararehightemperature and high pressure basin in the world It is richin natural gas resources The middle and deep layers of thebasin have the characteristics of large absolute pressureand small pressure window，which brings great challengesto the safe implementation of drilling engineering Precisecalibration during the drilling process is the key to ensurethe safe implementation of drilling operations and accurateimplementation of geological operations such as drilling andcoring ock physics characteristics are complex in hightemperature and high pressure formation Well-to-seismiccalibration is inconsistent in dark point type gas reservoir;drilling operation is difficult，sound waves or densitycurves areoftenmissingAlltheseproblemsbringchallenges to fine well-to-seismic calibration For each ofthese difficulties，this paper puts forward the correspondingwell seismic calibration methods respectively For the wellsectionwithmissingdensitycurveandcomplexpetrophysical laws，the phase controlled density predictionmethod is used to predict the density curve;for the middleand deep well section with missing acoustic curve，thefitting relationship between resistivity and acoustic wave isused to predict the acoustic wave;for the problem ofinconsistency well-to-seismic calibration in dark point typegas reservoir，the near channel seismic data are used tocarry out well-to-seismic calibration These methods havebeen applied to the exploration while drilling of the middleand deep layers in the Ledong area of Yinggehai basin，and good prediction results have been obtainedIt canprovide accurate depth and thickness data for stickingwhile drilling and coring，which proves the feasibility ofthe methods，andcanprovidereferenceforseismiccalibration in areas with similar geological conditionsKeywordsYinggehai basin;High temperature and highpressure;Drilling operation;Well-to-seismic calibration;Exploration drilling2023，38(1)黄玉，等:莺歌海盆地中深层高温高压领域井震标定难点及对策(www progeophys cn)0引言莺歌海盆地位于印支地块与华南地块之间，是受印藏陆-陆碰撞与南海海底扩张等多重因素控制而形成的 NW 向新生代大型走滑-伸展盆地，天然气资源丰富(张启明，1999;邓勇等，2018).20 世纪 90年代，在盆地中央底辟带浅层常温常压领域先后发现了多个大中型气田，随着浅层常温常压领域勘探程度的逐渐提高，盆地勘探方向逐渐向中深层高温高压领域迈进(胡高伟等，2019;周凡等，2020)莺歌海盆地是世界上罕见的高温高压盆地，盆地中深层普遍具有绝对压力大，压力窗口小的特点，这一特点给钻井工程安全实施带来极大的挑战 目前，高温高压地层引起的复杂情况导致盆地中深层多个部位的钻探中途夭折，未能实现钻前的地质目的 面对中深层高温高压且压力窗口小的现实情况，作为勘探研究人员除了要提供准确的压力预测，更重要的是要实现精确的储层厚度及深度预测，从而为合理的井身结构设计提供数据基础，确保钻探过程的安全实施，同时保证钻井取芯等地质作业任务精准实施，避免不必要的工程浪费，节约勘探成本精细的井震标定是实现精确的储层厚度及深度预测的关键 而深层高温高压地层岩石物理特征复杂，出现暗点型气藏井震标定不一致的问题;钻井作业难度大，往往缺失声波或密度曲线，这都给精细的井震标定带来挑战 本文针对以上难点，提出利用近道地震资料开展井震标定、利用电阻率进行声波预测以及基于岩石物理分析的相控密度预测方法 经实践证明以上方法可为实时决策提供准确的储层深度和厚度数据，从而保证钻井作业的安全实施，确保钻井取芯等地质任务精准实施1中深层井震标定对策1.1密度曲线缺失井段的随钻标定在密度曲线缺失，岩石物理规律复杂的井段，单用声波测井曲线无法完成精细的井震标定 在沉积相及区域地质规律认识指导下，在周围已钻井揭示的储层先验模型约束下，通过人为预测并反复调整密度曲线，借助地震正演手段模拟出与实际地震反射特征相似的地震响应，最终完成井震标定 具体技术路线见图 1(1)通过区域地质规律研究，结合研究工区周围已钻井单井相及联井相分析，明确研究目标区的沉积相类型，对目标沉积体储层类型、岩性组合、储层韵律等地层要素作出预测，从而为地震正演提供相对接近真实情况的正演初始模型(2)通过研究工区内或围区内已钻井岩石物理分析，确定正演模型内砂泥岩的岩石物理参数(3)通过频谱分析，研究工区内地震资料的地震主频，确定用于地震正演的理论子波主频(4)在沉积相及区域地质规律认识指导下，在周围已钻井揭示的储层模型约束下，在预探位置设计一口虚拟井，然后借助虚拟井位置处时深关系，通过关键层序界面的标定，对目的层深度进行初步预测，然后根据先验认识初步预测虚拟井的初始阻抗曲线(裴健翔等，2015)，这里的先验认识包括研究者对研究区沉积相类型所对应的地质模型的经验认识，同时包括地震相类型对应地质模型的经验认识，尤其后者的经验性积累对初始模型的建立至关重要在阻抗曲线预测中，阻抗的取值大小直接影响着厚度的变化:对于砂岩储层，阻抗取值偏小会使得预测厚度变小，反之，厚度变大;对于泥岩，阻抗取值偏大会使得预测厚度变小，反之，厚度变大;因此砂、泥岩阻抗取值一定要与本区已钻井一一对应，预测阻抗曲线形态严格受控于沉积相带砂岩的沉积律序图 1相控密度预测井震标定技术路线Fig.1Forward modeling technology route ofreservoir controlled facies764地球物理学进展www progeophys cn2023，38(1)图 2莺歌海盆地上中新统黄流组一段沉积相图(红框所示研究区所在位置)Fig.2Diagram of deposition facies of the 1st Member of Huangliu Formation，Yinggehai basin(the red box shows the research area)(5)在初始模型建立的基础上，通过不断调整储层厚度、岩石物理参数，反复进行基于自激自收的地震正演，并与虚拟井附近井旁地震道地震响应进行比对，直到实现虚拟井正演地震响应和井旁实际地震道在波形及能量上的匹配，从而得到虚拟井的最终波阻抗曲线(裴健翔等，2015)，最后通过正演模型所对应的阻抗曲线根据岩石物理分析结果实现他、66 储层的顶底深度及厚度预测在随钻过程中，可根据随钻测井资料实时标定，然后根据实时更新的时深关系，实时调整模型数据8642023，38(1)黄玉，等:莺歌海盆地中深层高温高压领域井震标定难点及对策(www progeophys cn)图 3LD10-X 井岩石物理分析Fig.3Petrophysical analysis of LD10-X well内的厚度及岩石物理参数，从而实现随钻过程中高精度的目的层深度和厚度预测，实时为钻井作业提供决策依据，保证钻井工程的安全推进及钻井取芯等地质作业精准实施莺歌海盆地渐新世以来整体上为浅海、半深海沉积环境，中央底辟带泥多砂少，储层通常以“泥包砂”形式存在(裴健翔等，2015)，研究表明盆地在中新世左旋走滑向右旋走滑转换活动期间，盆地东、西边界隐伏断裂持续非均衡活动，导致沿断裂不同位置沉降速率产生重大差异，从而形成局部挠曲坡折，触动东、西两侧斜坡近岸三角洲沿盆地短轴方向坳陷内产生重力流沉积，形成横向连片、纵向多期叠置的海底扇 目标区海底扇成因特殊，为发育于 T31 层序界面之上、越东构造坡折之下、靠近盆地中心、浅海背景下、重力流成因的海底扇(图 2)，属于事件性沉积钻探表明该重力流储层具有规模大、储层厚等特点，主要目的层砂岩以箱状沉积为主，局部有砂泥岩互层沉积 对邻井 LD10-X 井钻后测井资料进行分析，深度 3460 3730 m 层段，砂泥岩速度差异小，为 3900 m/s 左右，泥岩密度为 2.62 kg/m3左右，砂岩密度为 2.46 kg/m3左右，储层表现为低密度、低纵(横)波阻抗、低纵横波速度比特征(图 3)在LD3-A 井随钻过程中，深度 2880 3450 m 层段只带声波测井资料，只基于声波反算的阻抗关系不合理，合成地震记录与井旁道地震反射特征差异大，无法实现正确标定(图 4)使用相控密度预测的方法，基于邻井 LD10-X井岩石物理分析结果对 LD3-A 井曲线缺失井段进行密度预测后，所得合成地震记录与井旁地震在能量和相位上均匹配良好，且阻抗特征符合区域岩石物理规律(图 5)964地球物理学进展www progeophys cn2023，38(1)图 4LD3-A 井合成地震记录标定(只用声波)Fig.4Calibration of synthetic seismogram in well LD3-A(acoustic only)1.2声波曲线缺失井段的随钻标定而在中深层声波曲线缺失井段，通过电阻率速度预测技术，可实现钻头位置的精细预测，预测精度高，误差小，可为后续钻探决策提供可靠依据基于石英等岩石骨架不导电，对于越致密的岩层电阻率越高，岩层的声波速度越小的原理，结合本区钻井特点，曲线缺失井段不含流体或者含流体极少，利用电阻率和声波的拟合关系进行声波曲线预测 通过已知统计数据拟合声波与电阻率的二项式关系曲线 y=ax2+bx+c，其中 y 为声波曲线，x 为电阻率曲线 从声波与电阻的拟合关系(图 6)看，拟合相关性高，可利用此拟合公式预测声波曲线拟合的曲线与钻后电缆声波曲线大致重合，实现了拟合声波与原声波曲线的完美拼接，实现了高质量的随钻合成地震记录标定以及钻头位置的精准预测(图 7)1.3暗点型井震不一致情况下的随钻标定对于类 AVO 储层(图 8)，可细分为两类，一类为近道具有较小的负法向入射反射系数，振幅随炮检距增大正常增加(第 2 类)，另一类为近道具有正法向入射反射系数，振幅随炮检距增大而减小，当炮检距增加到一定程度时，会出现相位反转(第 2p类)，an和 af分别为近道、远道的振幅;n、f和 max分别为限定的角孔径，由响应类型和相位反转的位置所确定(潘光超等，2018)对于第 2p 类响应由于在小入射角和大入射角处有相反的极性，因此近道部分叠加数据，振幅肯定是正反射系数，但在全叠加剖面中，振幅可能是正反射系数，也可能是负反射系数，振幅为正还是为负取决于相位反转时的角度，而对于自激自收正演模拟为对应零入射角地震响应，0742023，38(1)黄玉，等:莺歌海盆地中深层高温高压领域井震标定难点及对策(www progeophys cn)图 5LD3-A 井合成地震记录标定(使用预测密度曲线)Fig.5Calibration of synthetic seismogram in well LD3-A(using predicted density curve)图 6LX3-B 井声波与电阻率拟合关系图Fig.6The fitting diagram of acousticwave and resistivity of well LX3-B因此对于类 AVO 储层利用本方法进行正演模拟结果和全叠加数据地震反射特征进行比对时，可能会存在较大的误差或无法比对的情况 因此，对于这种情况，本文提出利用正演模拟结果和近道部分叠加数据进行比对的思路，理论和实践证明这种思路是正确和可行的图 9 为莺歌海盆地 YL10-X 井随钻相控储层正演模拟，该井在钻探过程中未带密度测井仪器，由于该井在本井段岩石物理规律极其复杂，单用声波测井曲线无法对该井进行标定，因此在该井的随钻过程中利用本文方法通过预测密度曲线进行阻抗曲线预测的思路进行标定，但在标定过程中发现当标志层对准后，图中类 AVO 层段需要进行较大的拉伸后，合成地震记录与井旁全叠加地震的同相轴才能对准，在井况环境较好、声波测井资料较可靠的情况下，这种拉伸显然是不允许的 强行拉伸标定很可能导致下部目的层深度预测出现严重误差，为此，在该井标定过程中，基于对本区区域岩石物理规律的认识，结合井旁叠前数据分析，判断该层段可能是类AVO 层段，最终决定利用近道部分叠加数据进行标174地球物理学进展www progeophys cn2023，38(1)图 7LX3-B 井随钻合成地震记录标定Fig.7Calibration of synthetic seismogramwhile drilling in LX3-B well图 9莺歌海盆地 YL10-X 井随钻相控储层正演模拟Fig.9Forward modeling of facies controlled reservoir while drilling in well YL10-X in Yinggehai basin图 8类 AVO 反射系数随入射角变化关系Fig.8elationship between reflection coefficient andincident angle of type AVO定 从图中可以看出，近道部分叠加数据与相控储层正演模拟结果有很好的对应关系，而通过拉伸标定方案与通过相控储层正演模拟近道标定方案相比，二者对下部目的层的预测误差相差 40 m，对于高温超高压地层的钻探，这种深度预测是不允许的，最终的钻探结果也证实了相控储层正演模拟近道标定方案是正确的2结论与建议高温高压钻井作业的安全实施及钻井取芯等地质作业的精准实施需要准确的储层深度及厚度预测，精细的井震标定是随钻过程中深度预测的关键针对莺歌海盆地中深层勘探随钻中的难点，本文针对性提出近道地震标定及声波和密度曲线的预测方2742023，38(1)黄玉，等:莺歌海盆地中深层高温高压领域井震标定难点及对策(www progeophys cn)法，取得了较好的预测结果，为随钻卡层、钻井取芯提供准确的深度、厚度数据，证明了方法的可行性致谢感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持!eferencesDeng Y，Li Y S，Liu S Y，et al 2018 Formation and identification ofdark-spot gas reservoirs in Yinggehai basin Progress in Geophysics(in Chinese)，33(6):2535-2540，doi:10.6038/pg2018CC0210Hu G W，Fan C W，Pan G C，et al 2019 Application of high densityseismic exploration technology for Dongfang 13-2gas field inYinggehai basin Progress in Geophysics(in Chinese)，34(5):2037-2045，doi:10.6038/pg2019CC0231Pan G C，Deng Y，Fan C W，et al 2018Dim 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