一种针对勘探成熟区半潜式井场的快速勘察方法及其应用

龙 黎，刘 宾，刘 铮，轩义华，薛志刚，孙永全

（中海石油（中国）有限公司 深圳分公司，广东深圳 518067）

井场调查是海上油气田开发的重要环节，其目的是为了勘察井场范围内地形起伏、水深变化情况和海底浅层土层力学特性，分析井场范围内中浅部地层内可能对钻井平台产生危害的地质灾害因素（如断层、滑坡、浅层气、异常反射等），评估井场内土层是否满足承钻平台的定位要求，为钻井平台的安全作业提供可靠的地质评价资料[1-9]。根据水深及钻井平台类型的不同，一般可将井场分为四类：浅水半潜式井场、浅水自升式井场、深水半潜式井场、深水动力定位井场。

一个标准的井场调查作业包括十个项目，可根据实际需求选择作业内容（表1）。

1 问题提出

南海东部海域位于南海北部陆架-陆坡区，包括珠江口盆地的大部分区域及台西南盆地的一部分区域，其水深小于300 m，属于浅水勘探成熟区，也是我国海洋油气勘探的主战场之一[10-15]。近年来，随着南海东部海域勘探投入力度的加大，从井位确定到钻井平台拖航开钻的时间间隔越来越短，留给井场调查的作业时窗也越来越短，这给井场调查现场工作的作业效率提出了更高的要求（图1）。

表 1 井场调查作业可选项目Table 1 Optional items for wellsite survey operations

图 1 2015—2019年南海东部海域井场调查作业时窗统计Fig. 1 The time window statistical histogram of the well site investigation in eastern South China Sea during 2015—2019

在南海东部海域的勘探成熟区，工作人员提出“以点带面”的工作思路，充分利用已有的井场资料，加强桌面研究的力度，对现有井场调查现场作业内容进行全面评估，通过合理调整现场作业内容，优化作业顺序，在保证井场安全的同时，减少现场工作量，提出了一套针对位于勘探成熟区浅水半潜式井场的快速井场调查方法，达到了提升作业效率的目的。

2 案例分析

以近期在南海东部海域进行的XJ-A和XJ-B浅水半潜式井场调查作业为例。前期研究掌握的资料表明，两井井位相距3 547 m，井位处水深皆为82 m左右，井场内海底地势平坦，周边井场的调查报告中均未提及存有浅层地质灾害风险，故判断上述两井场属位于勘探成熟区的常规浅水半潜式井场。根据当时的钻探安排，承钻XJ-A、XJB井的半潜式钻井平台将于3天后上钻，留给井场调查的作业时窗非常窄，若按常规浅水半潜式井场设计作业方案则会致使现场作业耗时太长，难以赶上承钻钻井平台的上钻时间节点。

因此，在XJ-A井和XJ-B井的井场调查现场作业设计方案中，每个井场布置10条模拟物探测线，其中主测线7条，联络测线3条，同时增加一条穿越两井场且连通两井位点的联井测线，测线长度5 762 m，用于对比两井场内横向地层变化。根据国家标准[16]，半潜式井场调查范围应为水深的5～9倍，最小范围为2.5 km×2.5 km，但可根据锚泊区域的实际情况进行适当的调整。考虑到承钻平台实际定位系泊需求，XJ-A井场主测线和联络测线长均设计为2.5 km，XJ-B井场因有XJA井场和联井测线资料作为参考，同时考虑到现场作业船舶上下线调头方便，因此设计XJ-B井场主测线长2.0 km，联络测线长2.5 km；海底表层取样方面，通过对比参考周边井场的取样结果，判断XJ-A、XJ-B井的海底表层土层应与周边井场相似，因此仅安排在上述两个井场的井位中心处取一个样品以供对比（表2）。又因两井距离较近，若分别安排勘察作业，则耗时较长，现场通过联井作业（一艘调查船舶同时对两井进行勘察作业），可缩短作业船舶的调头时间，达到提升作业效率的目的（图2、图3）。

表 2 井场调查现场作业内容对比表Table 2 The comparison table of the field work content of well site investigation

图 2 常规浅水半潜式井场施工设计图示Fig. 2 Construction design diagram of conventional shallow water semi-submersible well site

图 3 XJ-A、XJ-B井场作业施工设计图示Fig. 3 The working design drawing of the XJ-A & XJ-B well site investigation

3 应用效果及启示

根据上述施工设计完成XJ-A、XJ-B井场调查现场作业后，可取得两口井深水、地貌、中浅地层和海底表层样品的数据，由此做出井场水深图（图4、图5）、井场海底地貌图（图6、图7）。

3.1 水深、地貌数据

图 4 XJ-A井场水深图Fig. 4 The water depth diagram of the XJ-A well site

图 5 XJ-B井场水深图Fig. 5 The water depth diagram of the XJ-B well site

由图4、图5可知，XJ-A、XJ-B两井水深都在80～83 m之间，且水深等值线较为稀疏，说明两井场内水深变化不剧烈，两井井位处水深分别81.9 m、82.7 m；由图6、图7可知，两井场内海底地貌图灰度大致均匀，说明海底地势平坦，适合半潜式钻井平台定位系泊作业。同时，在井场区域内发现一些锚沟、拖痕，推测为渔业活动遗留下的痕迹。

图 6 XJ-A井场海底地貌图Fig. 6 The submarine geomorphology diagram of the XJ-A well site

图 7 XJ-B井场海底地貌图Fig. 7 The submarine geomorphology diagram of the XJ-B well site

3.2 中浅地层剖面

通过对中浅地层剖面资料（图8、图9）的综合分析、对比，以及中浅地层内部的反射结构及沉积特征的变化情况，可对井场中浅部沉积地层进行地层划分和解释，用以分析井场内海底及其中浅部地层潜在的地质灾害的活动性、规模、发育特征和危害性。

图 8 XJ-A井中浅地层剖面Fig. 8 The survey results of sub-bottom profile of the XJ-A

图 9 XJ-B井中浅地层剖面Fig. 9 The survey results of sub-bottom profile of the XJ-B

由图8、图9可知，XJ-A、XJ-B两井中浅地层剖面资料可以看出，在调查区域内，两井井位海底至海底以下约100 m深度范围内，存在局部地层反射结构杂乱，地层连续性差，反射特征变化大的现象，推测是因为河流相沉积导致的局部沉积物成分不均匀。除此之外，未发现其它如断层、浅层气等对钻井船就位及钻井作业有潜在危害的灾害地质现象和制约因素。

3.3 井位处表层取样

半潜式平台是采用抛锚实现定位系泊，不同土层条件下，其抛锚方式、锚体贯入深度、锚链拖曳距离都有所差异。因此，一般需要了解井场内每个锚系点的海底表层土质类型。井位表层取样目的是通过分析海底表层土层的成分及其物理力学性质，为半潜式钻井平台抛锚作业提供用于计算锚系固力的基础资料。根据周边井场资料，推测XJ-A、XJ-B两井海底表层土质类型差别不大，因此本次作业仅在XJ-A、XJ-B两井预定井位处海底取表层土样2份用于对比，结果表明两井井位处海底0.7 m以下土层成分一致：0～0.6 m主要为非常软的褐灰色粉质黏土含较多粉质细砂包，0.6～0.7 m主要为松散的浅棕色细砂（表3）。同时结合两井场水深、地貌、浅剖等物探资料及周边井场的取样结果，可以认为XJ-A、XJ-B两井场内海底表层土层成分变化不大，井位处海底所取样品成分可代表整个井场海底表层土层特性。

表 3 井位处表层取样土质参数Table 3 The characteristic of the surface soil samples of the XJ-A & XJ-B well site

根据计算，XJ-A和XJ-B井海底土层能提供的锚系固力为146～165 t，可满足承钻半潜式钻井平台的定位系泊需求。

3.4 小结

综上所述，通过合理布设模拟物探测线，XJA井和XJ-B井模拟物探测线有资料面积分别为3.17 km2和2.68 km2，相对常规浅水半潜式井场模拟物探测线有资料面积6.25 km2（2.5×2.5 km），占比分别为51%和43%。在模拟物探测线有资料面积减少的情况下，获得了井场调查的关键数据，为钻井船的定位系泊作业提供了可靠的技术参考（表4）。

表 4 模拟物探测线有资料面积对比表Table 4 The comparison table of the available data of the conventional well and XJ-A & XJ-B

与此同时，根据作业后时效统计，XJ-A、XJB井场调查单井作业时间为10.5 h，远低于当年井场现场作业的平均时间，其单井作业费用也仅为常规浅水半潜式井场的1/3，达到了现场作业“提质增效”的效果（图10）。

图 10 2015—2019年南海东部海域井场调查单井作业时效统计Fig. 10 The statistical histogram of the efficiency of the single-well site investigation in eastern South China Sea during 2015—2019

4 认识

（1）随着近年来南海东部海域勘探力度的加大，留给井场调查工作的时窗越来越窄，充分做实前期的研究工作是保障油气田有序开发的重要法宝之一。

（2）通过借鉴周边已有井场的资料，优化设计施工内容，对于浅层地质灾害发生概率较小的常规井场可通过如稀疏模拟物探测线密度、削减海底表层取样数等方法达到节约作业时间、节省作业费用的目的。

（3）对距离不远的井场可灵活安排作业顺序，通过如联井作业等方法减少作业船舶调头时间，提升现场工作效率。