科研创新助推超高温高压领域勘探高质量发展

  [中国海洋石油报2018-08-13]
  编前的话:8月8日，中国地质大学、中国石油大学等单位专家来到湛江与南海西部石油研究院科研人员开展了“十三五”国家科技重大专项《莺琼盆地高温高压天然气富集规律与勘探开发关键技术》课题中期阶段成果验收活动。通过探讨交流，大家进一步深化了对莺歌海盆地乐东区中深层沉积储层、运聚成藏等方面的认识，将推动超高温高压领域勘探迈上高质量发展新台阶。
  在此之前，南海西部石油研究院通过科研攻关形成一套创新性地质认识和技术方法，并指导乐东X气田F评价井的钻探部署。今年6月，F井成功钻遇厚层优质砂岩，单井探明储量提升196%，气田储量规模扩大463%，为建设南海西部万亿方大气区立新功。
  莺歌海盆地是南海西部天然气勘探的主战场，随着浅层勘探程度的提高，中深层超高温高压领域已成为莺歌海盆地勘探的重点领域。经过一代又一代海油人不断地探索，海油人对超高温高压领域的地质认识取得重大突破，并在乐东区中深层发现了乐东X商业气田。然而，由于超高温高压领域勘探成本高，亟须大规模的储量发现来实现提质增效，提升勘探价值。
  为寻求储量突破，南海西部石油研究院通过科研攻关形成一套创新性地质认识和技术方法，成功攻克优质储层识别、深度及压力精准预测等勘探难题，并指导乐东X气田F评价井的钻探部署。2018年6月，F井成功钻遇厚层优质砂岩，单井探明储量提升196%，气田储量规模扩大463%，为建设南海西部万亿方大气区立新功。
  深化认识，识别厚层优质砂岩
  乐东X气田已钻遇到的气藏单砂体储量规模小，且较为分散，不能满足开发的经济效益，严重制约了勘探的进展。只有找到储量规模大、分布集中的厚层优质砂岩，才能盘活整个气田的开发前景，推动立架建产。大型储集体在哪里发育？这一直是困扰研究人员的难题。
  在南海西部石油研究院党委统筹安排下，勘探研究一路组建了一支以勘探项目组牵头、集合各专业骨干力量的联合攻关小组，攻关小组涵盖沉积储层、地球化学、油藏工程、测井解释等多个专业。攻关小组采取每周研讨会制度，针对关键问题集中力量，重点攻坚，并组织专家对研究的每个环节层层把关，最终大家对研究区的沉积模式有了新认识。
  考虑到钻井揭示莺歌海盆地东方区弱振幅水道内部发育泥岩沉积，研究人员猜想乐东区乐东X-1水道内部的弱振幅是不是也是如此。通过反复和东方区弱振幅地质体对比，研究人员发现乐东X-1限制性水道形态上具有明显的中间厚、两端薄的“透镜体”特征，这是由于砂泥岩差异压实形成的，且水道呈“V”字形态下切，表明“透镜体”内部沉积水动力强，为厚层富砂沉积。然而，已钻井揭示砂岩为强振幅特征，研究人员面临解释为何乐东X-1水道内部富砂沉积为弱振幅特征的难题？为此，他们通过划分体系域和建立水道沉积模式，结合岩石物理方面进行深入分析，发现水道低位期砂岩沉积厚度大，储层物性好，泥岩不发育，地震上表现为弱振幅特征；而海侵高位期砂岩与泥岩互层，地震上表现为强振幅特征。在这种地质模型指导下，研究人员认为水道内部弱振幅不仅不是泥岩沉积，而且是比已揭示砂岩物性更好的厚层砂岩，预测厚层箱状砂岩集中分布于水道交汇处。
  该项研究成果不仅明确了厚层砂岩发育位置，为部署F井提供依据，而且推翻了“砂体对应强振幅反射”的传统认识，证实莺歌海盆地还发育利用地震假象“藏”起来的隐蔽型圈闭，为下一步勘探开辟了一条新道路。
  创新技术，精准预测标志层深度
  标志层深度预测是随钻过程中最重要的一项工作，深度预测如果出现偏差，会影响套管下深，轻则出现井漏、井涌等复杂情况，重则导致卡钻甚至被迫弃井。该区前两口探井均由于套管下深过早而未完成地质任务，其重要性可想而知。
  实现深度预测的“转换器”是地层速度，乐东X区钻井少、资料少、地层速度横向变化快，如何确定未钻地层的速度是精准深度预测的关键。这个艰巨的任务落到年轻的地球物理工程师刘田的肩上。虽然参加工作只有4年，但刘田凭着胆大心细的钻研劲儿，已出色完成6口超高温高压井段随钻地球物理工作，积累了丰富的深度预测经验。
  为了用最接近“真实”的地层速度预测钻头以下标志层深度，刘田搜集了整个莺歌海盆地超高温高压井的钻井资料，挨个儿对比不同区块、不同层系岩性组合、沉积环境对速度的影响，发现在宏观构造背景下，速度和地质体的砂泥岩组合息息相关。根据这一认识，他建立乐东X-1水道内部砂泥岩发育的地质模型，利用已钻井砂泥岩速度给定模型的地层速度，进行合成地震记录标定，依据标定的效果再反复修改地质模型，直到标定结果和实际地震记录相匹配。通过这种“正演标定卡层法”，成功预测乐东X-1水道内部为厚层的箱状砂岩，并精准预测砂岩的厚度和深度，有效保障了钻井的高效钻进。
  模型约束，压力预测更精确
  与东方、陵水超高温高压井相比，乐东X区目的层埋深更大、压力更高、作业窗口更窄。以前受钻井资料限制，对乐东X区地质模型认识不清，导致对该区超高温高压井的地层压力预测误差偏大。
  “现在有了地质模型的约束，我们对地层压力的认识越来越深刻，可以把压力预测做得更精确。”压力研究工程师刘爱群说。通过建立乐东X-1水道发育箱状砂岩的地质模型，认为水道内部往下砂体变厚，各套砂体互相连通，因此为统一的压力系统。在该地质模型的约束下精准预测了F井的地层孔隙压力，钻井作业窗口误差率由前几口井的13%降低到了3.5%，对合理设计井身结构和作业窗口提供了资料支持和技术保障。
  F井的成功钻探是众多科研人员扎实研究、辛勤付出的成果，该井不负众望地揭开近两百米厚层优质的箱状砂岩，极大地扩展了乐东X超高温高压气田的储量规模，加快实现有效经济效益，为南海西部超高温高压勘探高质量发展积累了宝贵经验。