譚忠健，李 輝，尚鎖貴，鄧津輝，馬金鑫，趙才順

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

渤海灣盆地新生代火成巖廣泛發(fā)育［1-2］，渤海油田最為典型的火成巖發(fā)育區(qū)塊為渤中34-9油田，火成巖主要分布在館陶組，東營組以及沙河街組，巖性為玄武巖、安山巖、凝灰?guī)r、輝綠巖、凝灰質(zhì)砂巖等，該類巖性具有可鉆性差、裂縫發(fā)育、易垮塌等特征，鉆井過程中機械鉆速較慢，且經(jīng)常發(fā)生井漏、卡鉆等井下復雜情況［3］，增加了作業(yè)成本，影響了油氣層的準確評價，嚴重制約了渤海探區(qū)部分油田的勘探開發(fā)進度［4］。目前對該類火成巖發(fā)育區(qū)的鉆井風險預測技術(shù)還不夠成熟，針對火成巖分布研究，只進行了一些較致密巖性的平面分布范圍和厚度的粗略預測，而對井漏等鉆井風險預測不夠深入，無法為鉆完井工程規(guī)避風險和提速增效提供有效指導，因此，需要對火成巖的分布特征及井漏等鉆井地質(zhì)風險進行更為深入的研究，建立火成巖發(fā)育區(qū)井漏風險評價方法，為鉆完井工程提供有效指導，實現(xiàn)地質(zhì)工程一體化的工作理念［5］，從而降低風險，提高作業(yè)效率。

1 火成巖巖相識別及避鉆措施

“相”是地質(zhì)體中能夠反映成因的地質(zhì)特征的總和，火山巖相能夠揭示火山巖空間展布規(guī)律和不同巖性組合之間的成因聯(lián)系，因此，巖相是火山巖成因研究的重要內(nèi)容［3］。渤中34-9油田鉆遇的火成巖巖石類型多樣達7類，分布復雜，跨越井段長達千余米，探井單井鉆遇火成巖超400 m。火成巖發(fā)育區(qū)多種類型的火成巖礦物脆性較高，易形成構(gòu)造縫，鉆井過程中易出現(xiàn)井漏等復雜情況，增加了鉆井難度，已鉆探井的火山沉積地層交互達26層，探井平均作業(yè)周期為30 d，整體提速難度大，故急需對火成巖巖相進行精確刻畫，為優(yōu)化火成巖鉆井作業(yè)方案提供地質(zhì)基礎。

1.1 火成巖巖相類型及地震識別

1.1.1 火成巖巖相類型及地震響應特征

綜合前人對火成巖巖相的研究成果［4-8］，結(jié)合研究區(qū)實際鉆井揭示的巖性及巖石組合特征，將研究區(qū)火成巖劃分為4種巖相類型，即火山通道相、溢流相、爆發(fā)相和火山沉積相，并總結(jié)歸納了各類火成巖巖相在地震剖面上的反射特征（表1）。

表1 渤中34-9油田火成巖巖相地震反射特征

1.1.2 火成巖巖相地震屬性

在分析已鉆遇火山巖巖相剖面結(jié)構(gòu)特征的基礎上，依據(jù)地震屬性的物理意義，選取了對火成巖巖性變化反應更敏感、更能清晰地反映火成巖巖相邊界的屬性［9-10］，包括相干屬性、方差屬性、均方根振幅屬性及相對波阻抗屬性，不同屬性對不同巖相的響應存在一定的差異（表2、圖1）。

表2 火成巖巖相地震屬性特征

相干屬性主要用于檢測地震波同相軸的不連續(xù)性，方差屬性是通過計算空間相鄰道的局部波形差異性來突出地層的突變部位，這兩種屬性均能清晰表征環(huán)帶狀火山通道相與外圍堆積物地震界線的地震特征。

均方根振幅屬性實際上是一定時窗范圍內(nèi)地震波振幅的一種加權(quán)算法得到的平均值，消除了振幅正負值的影響，其值的大小往往能反映巖性的變化和地層的橫向連續(xù)性。同樣，相對波阻抗屬性主要包含不同位置的相對波阻抗振幅信息，也是一種振幅類屬性。綜合兩種振幅類屬性特征，呈席狀分布于火山通道附近、連續(xù)性較好、高振幅異常區(qū)帶識別為以玄武巖為主要巖性的溢流相；分布于火山口附近、中等振幅、連續(xù)性較差的區(qū)帶識別為巖性復雜的爆發(fā)相；向四周過渡的低振幅、連續(xù)性較好的區(qū)帶識別為以火山碎屑巖為主的火山沉積相。

根據(jù)不同屬性對不同巖相的響應差異，應用相干、方差、均方根振幅及相對波阻抗等屬性對渤中34-9油田發(fā)育的4類火成巖巖相進行了精細刻畫，結(jié)果表明：研究區(qū)以火山通道相和火山沉積相為主，火山通道相較發(fā)育，火山通道寬度通常為110～660 m，主要表現(xiàn)為孤立發(fā)育的中心式火山通道；火山沉積相主要分布在北部和南部，橫向展布范圍大；溢流相主要發(fā)育在南部，分布規(guī)模較大；爆發(fā)相范圍相對較小（圖1）。根據(jù)實鉆井的壁心和薄片資料、測井曲線響應特征以及地震相得到火成巖巖相解釋結(jié)果，與對運用地震屬性識別方法預測的火成巖巖相分布結(jié)果進行對比驗證，吻合率達到92%。

圖1 火成巖巖相屬性平面切片特征（1 852 m s）

1.2 火成巖避鉆及井軌跡優(yōu)化技術(shù)

基于對地層深度和火成巖巖相及發(fā)育層段的準確預測，在滿足油藏需求的前提下，通過優(yōu)化定向井軌跡、微調(diào)靶點的方法來進行避鉆。首先優(yōu)化井位靶點和軌跡方位，“避”開火成巖發(fā)育區(qū)；其次針對可能穿越的薄層火成巖發(fā)育區(qū)，小井斜盡快鉆“穿”火成巖區(qū)域；再次針對可能鉆遇火山通道的情況，“繞”過火山通道并優(yōu)化軌跡。在實際鉆井過程中，通過隨鉆地震資料標定進行實時軌跡優(yōu)化調(diào)整，形成“避、穿、繞”優(yōu)化技術(shù)，盡可能避鉆或者少鉆火山通道。

2 裂縫識別及井漏風險評估

統(tǒng)計渤中34-9油田31口開發(fā)井發(fā)生45次漏失，其中，38次漏失均是由于裂縫引起的，裂縫性漏失占比80%以上，因此裂縫預測工作是地質(zhì)風險預測的關(guān)鍵和重點。

2.1 地震多屬性優(yōu)選有效識別裂縫

通過對疊加偏移剖面進行濾波+斷裂增強+地層傾角約束的預處理，可有效消除地層傾角引起的異常，在此預處理基礎上計算的裂縫相關(guān)屬性效果更明顯。基于曲率、相干、傾角、方位角及局部結(jié)構(gòu)熵等多種地震屬性進行螞蟻體計算，結(jié)果表明，在相干屬性基礎上計算的螞蟻體結(jié)果既保留了斷層縱向的延續(xù)性，同時與地震剖面同相軸的錯斷及扭動等又具有較高的吻合度，因此，該方法更能有效提高識別斷層的精度（圖2）。

圖2 基于不同地震屬性計算的螞蟻體結(jié)果

在螞蟻體屬性計算過程中，各相關(guān)參數(shù)組合的選取應視斷層識別的尺度進行優(yōu)選，屬性參數(shù)優(yōu)化可顯著提高裂縫識別的可靠性及落實程度［9-11］。主動螞蟻體參數(shù)組合下的計算結(jié)果可有效識別中小尺度裂縫，利用其結(jié)果進行裂縫預測形成了斷層及裂縫的三維空間顯示，可精細刻畫裂縫走向、展布及演化，對易漏斷層進行更直觀的提示（圖3）。

圖3 主動螞蟻體參數(shù)組合下的計算結(jié)果識別裂縫

2.2 井漏風險預測與隨鉆評估

火成巖的分布對儲層的影響明顯，易形成構(gòu)造縫，鉆井過程中出現(xiàn)井漏等復雜情況，增加了鉆井難度；火成巖地層變化快，鉆井過程中井壁穩(wěn)定性差，對油田資料的錄取帶來困難，其中，最關(guān)鍵的問題是如何解決鉆遇火成巖造成的風險問題［11-12］。根據(jù)鉆井軌跡在地震反射特征和地震屬性上的顯示，鉆前預測可能鉆遇裂縫的井段和鉆遇火成巖巖體的井段，并給予裂縫和火成巖風險評價，預測可能出現(xiàn)的井漏等鉆井地質(zhì)風險，形成了井漏風險評估方法（表3）。

表3 渤中34-9油田火成巖發(fā)育區(qū)井漏風險地震響應特征

以B-8井為例，常規(guī)地震剖面和波形剖面均顯示同相軸錯斷，相干剖面上差異明顯（圖4），說明該層段鉆遇斷層的可能性大，井漏風險高；常規(guī)剖面地震反射雜亂，相干剖面上顯示明顯的差異，說明該區(qū)段鉆遇火成巖巖體的可能性大，井漏風險高。因此給予裂縫和火成巖風險提示：鉆至該層段前，提前加入隨鉆堵漏材料，控制鉆井參數(shù)，備好堵漏材料，并持續(xù)關(guān)注井漏風險。

圖4 B-8井裂縫、火成巖鉆遇風險

3 應用效果

通過火成巖發(fā)育區(qū)地質(zhì)工程一體化評價技術(shù)研究與應用，有效解決了火成巖對作業(yè)帶來的諸多難題，實現(xiàn)了火成巖發(fā)育區(qū)油田高質(zhì)量開發(fā)，在渤中34-9油田應用50口井，漏失率由77%下降到16%；避鉆火山通道4口井，避鉆火成巖地層近千米，為鉆井地質(zhì)風險預測和鉆井工程安全提供了可靠的技術(shù)支撐。

4 結(jié)論

總結(jié)概括了火成巖巖性地震反射特征及屬性識別方法，對火山通道相進行了分布預測，為鉆井軌跡優(yōu)化提供了依據(jù)；通過地震多屬性優(yōu)選預測裂縫發(fā)育情況，對比已鉆井復雜情況，綜合評價井漏風險，建立了研究區(qū)井漏風險評估模板；基于火成巖分布及裂縫精細刻畫，總結(jié)了地震屬性與井漏的相關(guān)關(guān)系，針對井漏隨鉆問題類型制定了相應的調(diào)整策略，并對井位靶點和井軌跡進行優(yōu)化處理，規(guī)避了鉆井風險，縮短了生產(chǎn)周期，實現(xiàn)了降本增效。