引用本文
雷平, 王艳丽, 池晓舟, 夏国峰, 刘辉, 张超. 地震响应在玉东地区膏盐岩底部卡层中的应用[J]. 录井工程, 2023,34(1): 130-136.
LEI Ping, WANG Yanli, CHI Xiaozhou, XIA Guofeng, LIU Hui, ZHANG Chao. Application of seismic response to horizon determination for bottom of gypsum-salt rocks in Yudong area[J]. Mud Logging Engineering, 2023,34(1): 130-136.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2023.01.020  
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地震响应在玉东地区膏盐岩底部卡层中的应用
雷平①, 王艳丽②, 池晓舟①, 夏国峰①, 刘辉①, 张超①
①中国石油塔里木油田分公司油气田产能建设事业部
②中国石油塔里木油田分公司克拉油气开发部

作者简介：雷平 工程师,1989年生,2013年毕业于中国石油大学（华东）资源勘查工程专业,主要从事油气勘探地质技术和生产管理工作。通信地址：841000 新疆库尔勒市石化大道26号塔指小区油气田产能建设事业部乙段111室。电话：13345331989。E-mail：leiping-tlm@petrochina.com.cn

收稿日期: 2023-02-11
摘要

塔里木盆地玉东地区膏盐岩底部卡层难度较大,近年来卡层事故频发,严重制约该区域勘探开发进度,盐底卡层系列技术亟待完善。通过分析该区域的钻井、录井和测井等资料,将盐底划分为常规模式与非常规模式,其区别在于非常规模式盐底多发育一套10~30 m厚的膏盐岩。结合地震资料分析和正演模拟结果,确定了盐底模式与地震响应特征的关系,并通过提取均方根振幅属性刻画出不同盐底模式的分布范围。研究表明：常规模式盐底呈较强-强振幅特征,主要分布在玉东地区东部,非常规模式盐底呈弱振幅特征,分布在玉东地区西部;地震弱振幅响应平面图可预判盐底模式,完善盐底卡层技术,方便钻井现场应用。该项成果已在21口井中得到了应用,盐底模式均预判准确,钻井现场盐底卡层准确率100%,可进一步推广应用。

关键词: 膏盐岩; 卡层; 地震响应; 盐底模式; 正演模拟; 预测分布
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Application of seismic response to horizon determination for bottom of gypsum-salt rocks in Yudong area
LEI Ping①, WANG Yanli②, CHI Xiaozhou①, XIA Guofeng①, LIU Hui, ZHANG Chao①
①Oil and Gas Field Capacity Construction Division of PetroChina Tarim Oilfield Company, Korla, Xinjiang 841000, China
②Kela Oil and Gas Development Department of PetroChina Tarim Oilfield Company, Korla, Xinjiang 841000,China
Abstract

It is difficult to determine horizons for bottom of gypsum-salt rocks in Yudong area of Tarim Basin, and horizon determination accidents have occurred frequently in recent years, which seriously restricts the progress of exploration and development in the area, and the series of techniques for the salt bottom horizon determination need to be improved. By analyzing the drilling, mud logging and well logging data of the area, this paper divides the salt bottom into conventional mode and unconventional mode, the difference is that the unconventional mode salt bottom develops a set of gypsum-salt rock with 10-30 m thickness. Combined with seismic data analysis and forward modeling results, this paper determines the relationship between salt bottom model and seismic response characteristics, and depicts the distribution range of different salt bottom models by extracting root mean square amplitude attributes. The results show that the salt bottom of conventional model is characterized by strong-stronger amplitude, mainly distributed in the east of Yudong area, while the salt bottom of unconventional model is characterized by weak amplitude, distributed in the west of Yudong area. Seismic weak amplitude response plane map can predict salt bottom mode, improve salt bottom horizon determination technology, and facilitate drilling field application. This achievement has been applied in 21 wells, and the pre-judgment of drilling salt bottom model is accurate, and the accuracy of on-site salt bottom horizon determination is 100%, which can be further popularized and applied.

Keyword: gypsum-salt rock; horizon determination; seismic response; salt bottom model; forward modeling; prediction distribution
0 引言

塔里木盆地塔北西部玉东地区古近系膏盐岩普遍发育, 膏盐岩地层压力系数一般为1.50~1.70, 下伏砂泥岩地层压力系数为1.10~1.20, 膏盐岩明显控制着地层压力的纵向分布[1], 两套压力系统差距较大, 故膏盐岩底部为套管的必封点。该区域地表条件多样、地震速度场复杂, 膏盐岩在地震剖面上多呈杂乱、弱反射、连续性较差的地震响应特征, 同时膏盐岩地层中不同的岩性组合也会造成地震响应特征的多样性[2, 3, 4], 导致钻井设计与实钻情况差距较大。玉东地区膏盐岩底部横向变化较大、没有明显标志层、岩屑代表性差、盐间发育类盐底泥岩, 使得膏盐岩底部卡层（简称盐底卡层, 下同）难度增加。在盐底卡层过程中, 多钻会导致井漏、卡钻甚至溢流, 少钻则会漏封膏盐岩, 故精确卡准盐底至关重要[5]。例如, YDA井盐底卡层不准导致后续钻井复杂, 共计钻出3个井眼, 漏失钻井液超过2 700 m3, 损失周期186 d, 直接经济损失超过1 700万元。

常规盐底卡层技术主要是通过实钻与设计对比、邻井地层对比、地震标定、标志层识别、钻井参数变化、岩屑特征识别、XRF元素录井等方法进行卡层, 各方法均有其优点和局限性, 卡层时需综合各项技术特点进行判定。但玉东地区盐间发育类盐底泥岩, 其钻井参数变化、返出岩屑特征、碳酸盐含量、XRF元素录井等指标与盐底泥岩相似, 加之地震资料纵向分辨率较差、地震标定误差较大等情况, 常规盐底卡层技术无法区别盐间的类盐底泥岩和盐底泥岩, 导致部分井卡层失利。为满足油气勘探和开发的需要, 亟需完善盐底卡层系列技术。通过实钻和邻井对比发现, 玉东地区古近系膏盐岩地层底部不同岩性组合在地震响应上具有一定规律性。基于区域地质新认识和地球物理响应特征, 建立了盐底模式与地震响应关系图, 确定不同盐底模式的分布范围, 将盐底变化特征直观简洁地展现于平面上, 对新井的设计编制和实钻中盐底卡层具有重要指导作用。

1 区域地质概况

玉东地区位于塔里木盆地塔北隆起西段英买力低凸起喀拉玉尔滚构造带上（图1）, 喀拉玉尔滚构造带主要形成于海西晚期, 定型于喜山期[6, 7]。该区在海西期受强烈的挤压作用, 发育了一系列逆冲断裂及受这些断裂控制的褶皱体系[8], 中生代接受沉积, 喜山晚期强烈的挤压作用使构造进一步被改造并定型[9]。

图1 玉东地区区域构造位置

古近系膏盐岩埋藏深（4 500~5 000 m）, 受沉积环境、构造挤压双重影响, 厚度变化大（40~200 m）, 总体上由北西向南东方向减薄, 是区域优质盖层。古近系库姆格列木群（E1-2km）是膏盐岩的发育层位, 根据岩性组合可细分为4段：上膏泥岩段、膏盐岩段、下膏泥岩段、底砂岩段。上膏泥岩段以泥岩为主, 夹泥质粉砂岩、膏质泥岩; 膏盐岩段为白色巨厚层状盐岩, 夹膏盐岩、泥膏岩、泥岩, 压力系数较大, 易发生蠕变缩径导致卡钻; 下膏泥岩段主要以泥岩、膏质泥岩、泥质粉砂岩呈略等厚互层, 局部发育高压盐水, 易发生溢流; 底砂岩段局部与下伏白垩系砂岩连通, 压力系数较小, 易发生井漏, 该层位已发现凝析气藏。

2 膏盐岩底部特征分析

通过对本区域钻井、录井、测井、地震等资料进行分析, 建立了古近系膏盐岩段岩电组合特征、盐底模式与地震响应特征的相关性[10]。

2.1 岩电组合特征及划分模式

对玉东地区22口已钻井进行对比分析, 古近系膏盐岩段整体可划分为上、中、下、底4个亚段。膏盐岩段上亚段主要为盐岩, 钻时低, 在水基钻井液条件下, 盐岩发生溶解作用, 真岩屑难以见到, 其井径曲线表现为明显扩径, 自然伽马曲线较平缓, 呈微-小齿状, 其值极低, 一般为20~40 API, 电阻率曲线呈块齿状, 深、浅电阻率之间呈巨幅度正差异, 深电阻率值一般为10~300 Ω · m; 中亚段一般为两套泥岩夹一套膏盐岩, 钻时较低, 泥岩岩屑多分散而不成形, 自然伽马曲线呈双峰状, 电阻率曲线呈“ W” 型; 下亚段为泥岩、石膏岩、盐岩互层, 泥岩岩屑呈厚块状, 可见白色块状石膏, 岩性组合和电测曲线无明显规律; 部分井在底部多发育一套膏盐岩, 其电测曲线特征与膏盐岩段上亚段类似。

通过分析总结膏盐岩段岩电组合特征, 将盐底划分为常规模式与非常规模式（图2）, 其区别为非常规模式井底部多发育一套10~30 m厚的膏盐岩, 玉东地区已钻井统计有5口井盐底为非常规模式（表1）。

图2 玉东地区已钻井盐底模式划分

表1 玉东地区已钻井统计
2.2 地震响应特征

玉东地区地震速度场复杂, 且层位埋藏较深, 地震标定与实际层位误差较大。通过观察多套连井地震剖面发现, 非常规模式井（如YDA井）盐底附近地震振幅值明显比邻井小（图3）, 呈弱振幅响应特征, 且地震轴连续性较差, 5口盐底非常规模式井在地震剖面上均有此类特征（图4）。

图3 YDN井-YDU井连井地震剖面

图4 玉东地区部分非常规模式井地震剖面

分析认为, 盐底之上以盐岩为主, 盐底之下为压实性强的泥岩, 盐岩密度较低, 在地震波传播速度上与砂泥岩差别明显, 波阻抗差异较大, 故常规模式井盐底呈较强-强振幅特征; 非常规模式井底部多发育一套巨厚层膏盐岩, 与上覆盐岩、膏盐岩的波阻抗差异较小, 故在地震上呈弱振幅特征。可见, 地震弱振幅响应特征与其盐底多发育的巨厚层膏盐岩具有相关性。

2.3 正演模拟验证

地震正演模拟是在对实钻井资料分析的基础上, 通过设定地质体的参数, 对预测的地质模型进行地震模拟, 以此分析地层的地震响应特征[11, 12]。

为证明其相关性, 选取代表井YDA井（非常规模式）、YDU井（常规模式）进行地震模拟。首先, 根据实钻测录井资料建立地质模型, 利用零相位子波进行地震正演, 其模拟成果与实际地震剖面相似度很高, YDA井盐底表现为强振幅特征, YDU井盐底表现为弱振幅特征（图5）。因此可以判定, 玉东地区地震弱振幅区域的盐底要多发育一套巨厚层膏盐岩。

图5 地震模拟验证流程

3 盐底模式分布特征和应用效果
3.1 盐底模式分布特征

地震属性预测是在层位标定准确的基础上, 根据地层物性变化会导致地震波反射速度、振幅、相位、波形等一系列地震属性参数的变化, 利用对目标地层反应敏感的地震属性参数来预测目标地层的平面分布范围[13, 14]。盐底卡层重点是要确保井底之下再无盐层, 故岩性识别至关重要, 岩性不仅是盐底模式划分的关键, 也是本地区地震属性变化的主导因素[15], 因此可建立盐底模式与地震属性关系。

基于上述认识及研究成果, 可通过提取地震弱振幅属性来表征盐底区域横向变化特征, 预测未钻井区域的盐底模式, 确定不同盐底模式的分布范围。通过优选, 认为采用均方根提取地震振幅属性方法更为敏感、准确、实用, 可实现对玉东地区盐底变化特征的识别和刻画, 即地震弱振幅响应平面图（图6）。如图6所示, 蓝色区域的盐底为非常规模式（盐底多发育一套膏盐岩）, 分布在玉东地区西部; 绿-黄色区域的盐底为常规模式, 主要分布在玉东地区东部。落图发现, 22口已钻井盐底模式与地震弱振幅响应平面图完全匹配。

图6 地震弱振幅响应平面图

在新井部署或现场盐底卡层时, 将坐标落图即可判别盐底模式, 若投点在蓝色区域, 表明该井盐底多发育一套膏盐岩, 故在设计和现场卡层时要考虑相关风险。

3.2 应用效果

本项成果初步成型后, 立即在当时的正钻井YDW井进行了尝试性应用。该井是位于YDA井西南端的一口评价井, 设计膏盐岩段厚度110 m, 地震弱振幅响应平面图显示该井位于地震弱振幅响应区域, 预判其盐底为非常规模式, 预测其膏盐岩段比设计厚25 m, 而实钻比设计厚21 m, 较钻井设计多一套膏盐岩地层, 地震弱振幅响应平面图预判准确, 指导本井实现盐底精准卡层, 保障本井安全快速钻进, 比计划提前7 d进行中完作业。此后, 本项成果在玉东地区后续20口新井中进行了推广应用, 盐底模式均预判准确（共识别出4口非常规模式井）, 为盐底卡层提供强有力支撑, 卡层准确率100%。

本项成果的成功应用, 不仅有效地解决了玉东地区盐底卡层难题, 也再一次证明了该成果的准确性、实用性和可推广性。它突破了传统盐底卡层点、线界限, 将盐底变化特征直观简洁地展现于平面上, 明确了盐底变化范围, 为新井安全快速钻进提供了强有力支撑。

4 结论

（1）根据玉东地区膏盐岩底部岩电组合特征, 将盐底划分为常规模式和非常规模式, 其区别在于非常规模式盐底多发育一套10~30 m厚的膏盐岩。

（2）通过地震资料分析和正演模拟结果, 确定了盐底模式与地震响应特征的关系：常规模式盐底在地震剖面上呈较强-强振幅特征, 而非常规模式盐底呈弱振幅特征。

（3）利用均方根振幅属性刻画出地震弱振幅区域在平面上的展布特征, 即地震弱振幅响应平面图, 从而确定不同盐底模式在平面上的分布范围, 用于钻井设计编制及钻井现场盐底卡层。

（4）本项成果在玉东地区21口新井上的成功应用, 证明其可预判盐底模式和完善盐底卡层技术, 它突破了传统盐底卡层点、线界限, 将盐底变化特征直观简洁地展现于平面上, 明确了盐底变化范围, 为新井安全快速钻进提供了强有力支撑。可以避免工程复杂的发生, 保证钻井时效性, 是实现提质增效有力手段, 可在其他类似区域推广应用。

(编辑 李特)

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