深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)方法和流程研究?

張異彪， 黃 濤,2， 李 斌， 李玉劍,2， 楊文達(dá)

(1.中石化海洋石油工程有限公司上海物探分公司，上海201208； 2.同濟(jì)大學(xué)，上海200092)

深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)方法和流程研究?

張異彪1， 黃 濤1,2， 李 斌1， 李玉劍1,2， 楊文達(dá)1

(1.中石化海洋石油工程有限公司上海物探分公司，上海201208； 2.同濟(jì)大學(xué)，上海200092)

本文總結(jié)了深水區(qū)12種主要災(zāi)害地質(zhì)因素的成因、危害及其識(shí)別方法，介紹了深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)的主要方法，包括：水文氣象桌面研究、利用油氣勘探三維地震資料進(jìn)行深水淺層地質(zhì)致災(zāi)因素評(píng)價(jià)、水文氣象現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、深水工程物探調(diào)查和深水工程地質(zhì)勘察等，建立了深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)的總體流程。有別于淺水鉆井井場(chǎng)調(diào)查，深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)應(yīng)遵循“從區(qū)域到局部，由面到點(diǎn)，先概略后精細(xì)”的原則，從海區(qū)、勘查區(qū)、三維地震調(diào)查區(qū)、井場(chǎng)區(qū)、井位等不同層次，分別采用分析文獻(xiàn)資料、利用油氣勘探三維地震資料進(jìn)行淺層地質(zhì)致災(zāi)因素評(píng)價(jià)以及進(jìn)行井場(chǎng)外業(yè)調(diào)查等方式進(jìn)行研究，充分利用上一層次的研究成果，用于指導(dǎo)下一層次的研究。采用這種方法，既能不失全貌，滿足對(duì)較大范圍環(huán)境因素概貌的掌握，又能經(jīng)濟(jì)地、有針對(duì)性的實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域、部位的精細(xì)調(diào)查評(píng)價(jià)。同時(shí)，要特別重視利用油氣勘探三維地震資料進(jìn)行淺層地質(zhì)致災(zāi)因素評(píng)價(jià)，它是研究深水地質(zhì)災(zāi)害的重要手段，而且根據(jù)實(shí)際情況，能替代部分甚至全部的井場(chǎng)外業(yè)調(diào)查。

深水；鉆井；井場(chǎng)調(diào)查；地質(zhì)災(zāi)害

海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)中的“深水”是一個(gè)相對(duì)的、動(dòng)態(tài)的概念。以往認(rèn)為超過(guò)大陸架平均深度200 m的海域即為深水，1998年左右認(rèn)為水深超過(guò)300 m海域是為深水[1]，2002年在巴西召開(kāi)的世界石油大會(huì)將水深400 m以內(nèi)的海域稱為常規(guī)水深，400～1 500 m水深稱為深水，超過(guò)1 500 m為超深水[2]。深水油氣和天然氣水合物的勘探開(kāi)發(fā)是未來(lái)的熱點(diǎn)。

深水鉆井作業(yè)除了巨大水深帶來(lái)的挑戰(zhàn)外，還有一點(diǎn)就是深水區(qū)復(fù)雜的環(huán)境因素。主要原因就是油氣勘探的深水區(qū)，一般位于陸坡上和陸坡外緣，其地質(zhì)條件遠(yuǎn)比大陸架淺水區(qū)復(fù)雜。深水區(qū)環(huán)境復(fù)雜程度是淺水陸架區(qū)所不能比擬的，深水鉆井相比淺水區(qū)面臨著更多的風(fēng)險(xiǎn)因素。深水鉆井事故常常會(huì)引起巨大財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，甚至造成人員傷亡，產(chǎn)生極大的社會(huì)影響。在鉆井之前，對(duì)擬鉆探的井場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，探測(cè)識(shí)別井場(chǎng)工區(qū)存在的災(zāi)害性地質(zhì)和水文氣象環(huán)境因素，就可以調(diào)整井位規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)或是提前作出預(yù)案和應(yīng)對(duì)措施。深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)是保障深水鉆井安全的關(guān)鍵技術(shù)。

國(guó)內(nèi)深水井場(chǎng)調(diào)查起步較晚，深水工程物探調(diào)查以深拖拖體搭載為主，較少利用自有AUV(水下自主機(jī)器人)進(jìn)行調(diào)查，技術(shù)方法上以文獻(xiàn)跟蹤研究為主[3]。作為一項(xiàng)重要技術(shù)方法，國(guó)外較早開(kāi)展了利用油氣勘探三維地震資料進(jìn)行深水淺層地質(zhì)致災(zāi)因素評(píng)價(jià)[4-21]。國(guó)內(nèi)目前缺少對(duì)深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)的系統(tǒng)性總結(jié)。中石化在國(guó)內(nèi)較早開(kāi)展了利用油氣勘探三維地震資料進(jìn)行深水淺層地質(zhì)致災(zāi)因素評(píng)價(jià)[22-25]。本文在中石化國(guó)內(nèi)外深水區(qū)塊鉆井環(huán)境因素評(píng)價(jià)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)的方法和流程進(jìn)行總結(jié)。

1 影響深水鉆井安全的主要環(huán)境因素

水面、水體、海床、淺部地層直至深部地層，對(duì)鉆井平臺(tái)自身安全和鉆井作業(yè)產(chǎn)生危害的潛在致災(zāi)因素有：水面以上的氣象致災(zāi)因素，如臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)等災(zāi)害性天氣；與海水水層有關(guān)的海洋水文致災(zāi)因素，如波浪、潮汐、海流、海嘯、內(nèi)波、等深流、近底強(qiáng)流等；海床及地層中的地質(zhì)致災(zāi)因素，對(duì)于深水區(qū)而言，主要的地質(zhì)致災(zāi)害因素包括：海底不規(guī)則地形地貌、海底障礙物、海床的沖刷侵蝕、淺表地層的不良工程地質(zhì)條件、斜坡失穩(wěn)和海底重力流、淺水流砂體、天然氣水合物、淺層氣、古河谷、淺部斷層、底辟和氣液逸出。表1從地質(zhì)成因、對(duì)鉆井作業(yè)的危害和地球物理探測(cè)識(shí)別三個(gè)方面對(duì)上述12種深水區(qū)主要災(zāi)害地質(zhì)因素進(jìn)行了總結(jié)。其中，淺水流砂體、天然氣水合物和斜坡失穩(wěn)是深水區(qū)特有或常見(jiàn)的，需要重點(diǎn)關(guān)注。

表1深水區(qū)12種主要災(zāi)害地質(zhì)因素類型、成因、危害和識(shí)別
Table 1 The mechanism, harm and identification of the 12 main geohazards in deep water

Note:①Type；②Cause；③Harmfulness；④Identification；⑤Abnormal topographic features；⑥Seabed obstacles；⑦Seabed scour and erosion；⑧Slope failure and submarine mass movement；⑨SWF,Shallow water flow；⑩Gas hydrate；Sallow gas；Sallow active faults；Buried channels；Mud or salt diapir；Seabed fluid flow；Seabed sediments and sallow soils layers with poor geotechnical properties

按照環(huán)境因素的類型，可以將以上這些致災(zāi)因素分為災(zāi)害地質(zhì)因素、災(zāi)害氣象因素和災(zāi)害水文因素。大氣、水體和海底是一個(gè)相互作用的整體系統(tǒng)，在對(duì)工區(qū)進(jìn)行潛在災(zāi)害評(píng)價(jià)時(shí)，不能將各種致災(zāi)因素割裂開(kāi)來(lái)，需要綜合考慮。

2 深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)的主要方法

深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)是對(duì)工區(qū)內(nèi)水面以上、海水層、海床、海底以下地層中可能存在的、所有有可能影響平臺(tái)本身安全和鉆井安全的致災(zāi)因素以及影響工程施工的限制性條件進(jìn)行調(diào)查分析，包括氣象、物理海洋及地質(zhì)等各個(gè)專業(yè)，貫穿于平臺(tái)就位、鉆井等油氣勘探開(kāi)發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)。深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)主要包括地質(zhì)因素調(diào)查評(píng)價(jià)和水文氣象因素調(diào)查評(píng)價(jià)，其中災(zāi)害地質(zhì)因素評(píng)估是深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容。

深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)的主要方法有兩種：一是在收集、分析已有資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行室內(nèi)的桌面研究，包括水文氣象桌面研究和利用油氣勘探三維地震資料進(jìn)行淺層地質(zhì)致災(zāi)因素評(píng)價(jià)等；二是進(jìn)行外業(yè)調(diào)查(包括工程物探調(diào)查、工程地質(zhì)勘察和海洋水文氣象現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè))，進(jìn)一步獲取實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和樣品后對(duì)井場(chǎng)的致災(zāi)地質(zhì)因素、工程地質(zhì)條件和水文氣象條件進(jìn)行精細(xì)評(píng)估。

2.1 水文氣象桌面研究

主要內(nèi)容包括收集工區(qū)所在海域的歷史水文氣象資料，分析井場(chǎng)區(qū)海域的氣象、水文背景條件；分析工區(qū)特征性的氣象和水文致災(zāi)因素(如臺(tái)風(fēng)、內(nèi)波等)；計(jì)算分析井場(chǎng)區(qū)海域不同季節(jié)風(fēng)、波浪和海流的平均值及極值。

2.2 利用油氣勘探三維地震資料進(jìn)行淺層地質(zhì)致災(zāi)因素評(píng)價(jià)

通常在水深較大的工區(qū)，才能使用三維地震資料進(jìn)行淺部地層的解釋。水深在750 m以上時(shí)，利用常規(guī)三維地震資料評(píng)估淺層地質(zhì)災(zāi)害取得的效果比較好。其主要原因是水深較淺時(shí)，海水中的一次交混回響在地震道上會(huì)和淺部地層的信號(hào)疊加在一起。在地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估中，主要關(guān)注的是海底以下1 000 m以內(nèi)地層，海底淺部地層的聲速一般在2 000 m/s左右，海水中的聲速一般在1 500 m/s左右，為此水深一般應(yīng)在750 m以上，這樣海水的一次交混回響才能在時(shí)間上滯后于淺部地層的有效信號(hào)，從而不對(duì)淺部地層的有效信號(hào)造成干擾。

以油氣勘探為目的的三維地震所用震源容量大、電纜排列長(zhǎng)、沉放深度深，相對(duì)井場(chǎng)高分辨率地震而言，所獲資料普遍存在偏移距大、分辨率低的現(xiàn)象。所以，應(yīng)對(duì)三維地震資料進(jìn)行針對(duì)淺層的高分辨率處理。根據(jù)三維地震資料的品質(zhì)，采用的淺層高分辨率處理方法、流程、參數(shù)可能不同，但“高分辨率、高保真度、高信噪比”的“三高”處理應(yīng)是原則。

針對(duì)淺層的高分辨率處理一般在三維疊前時(shí)間偏移道集數(shù)據(jù)上進(jìn)行。主要方法有：適當(dāng)選取近道近偏移距數(shù)據(jù)處理以提高分辨率；加強(qiáng)處理中的反褶積、子波處理、譜白化等合理擴(kuò)展有效頻帶、提高分辨率；合理應(yīng)用疊后去噪手段，盡可能地提高資料的信噪比；注意相對(duì)振幅保持(見(jiàn)圖1)。

圖1 淺部地層高分辨處理前后剖面對(duì)比(左：處理前，右：處理后)Fig.1 A seismic profile before(left) and after(right) processing of resolution improving

利用三維地震資料，可以達(dá)到以下目的：一是通過(guò)拾取海底反射時(shí)間，經(jīng)時(shí)深轉(zhuǎn)換得到水深數(shù)據(jù)，制作海底地形圖，用以評(píng)價(jià)工區(qū)內(nèi)有無(wú)明顯的不穩(wěn)定斜坡和不利于施工的地形地貌(見(jiàn)圖2)；二是識(shí)別淺部地層(主要為泥線以下1 000 m深度內(nèi))中規(guī)模較大的災(zāi)害地質(zhì)因素。

圖2 尼日利亞某深水區(qū)塊利用三維地震 資料評(píng)價(jià)海底地形地貌Fig.2 Using 3D seismic to evaluate seabed topography (a block in Nigeria )

2.3 水文氣象現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)

當(dāng)認(rèn)為海洋氣象、水文桌面研究獲得的結(jié)論，不滿

足需要時(shí)；或是發(fā)現(xiàn)工區(qū)氣象、水文條件復(fù)雜，在鉆井期間有可能出現(xiàn)災(zāi)害性的氣象、水文因素時(shí)，有必要布點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的外業(yè)觀測(cè)。

通過(guò)較長(zhǎng)周期(一般需一年或以上)的現(xiàn)場(chǎng)定點(diǎn)觀測(cè)，獲得實(shí)測(cè)氣象水文數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和模擬分析，精確計(jì)算工區(qū)風(fēng)、浪、流等要素的平均值、極值等，研究掌握工區(qū)災(zāi)害性氣象水文因素的規(guī)律。

2.4 工程物探調(diào)查

工程物探調(diào)查的目的是：調(diào)查井場(chǎng)水深、地形地貌，了解井場(chǎng)內(nèi)有無(wú)影響正常鉆井的異常地貌和海底障礙物；探測(cè)淺部地層中有可能產(chǎn)生鉆井災(zāi)害的地質(zhì)因素。

深水井場(chǎng)調(diào)查所采用的物探調(diào)查內(nèi)容和淺水區(qū)并無(wú)太大差異，但一般需要采用深拖拖體或AUV(水下自主機(jī)器人)作為載體，將各種物探設(shè)備組合在其中，以靠近海底的方式進(jìn)行勘察，以獲取高分辨率、高信噪比的調(diào)查數(shù)據(jù)(見(jiàn)表2)。深拖的作業(yè)效率較低，是一種過(guò)渡型的調(diào)查方式。

表2 深水工程物探調(diào)查方法的作業(yè)方式和儀器要求Table 2 Deep water geophysical survey methods, main requirements on instruments and their characteristics

Note:①Surveying methods；②Ways of operation；③Requirements on instruments；④Characteristics；⑤Multi-bean echo-sounder；⑥Side-scan sonar；⑦M(jìn)agnetic surverying；⑧Sub-bottom profiler；⑨2D high-resolution seismic survey

深水井場(chǎng)調(diào)查中，有兩種多波束測(cè)深作業(yè)方式：一是船載多波束測(cè)深。通過(guò)船底或船舷方式安裝深水多波束測(cè)深系統(tǒng)。二是將高分辨率多波束測(cè)深系統(tǒng)安裝在深拖或AUV中作業(yè)，施放至距海底數(shù)十米的高度貼近海底作業(yè)。后者的水深測(cè)量精度高于前者，是深水井場(chǎng)調(diào)查中水深測(cè)量的主要方式。前者，主要用于正式作業(yè)前踏勘或水深不太大(數(shù)百米)時(shí)的井場(chǎng)調(diào)查。

深水井場(chǎng)調(diào)查中，側(cè)掃聲吶有兩種作業(yè)方式：一是聲吶拖魚加裝重型沉深器，利用長(zhǎng)纜單獨(dú)拖曳作業(yè)。二是將側(cè)掃聲吶置于AUV或深拖拖體中以貼近海底方式作業(yè)，相對(duì)前者可獲得較高分辨率的聲納影像，作業(yè)效率更高。

深水井場(chǎng)調(diào)查中使用的地層剖面儀主要由以下幾種：一是船載式的深水地層剖面儀，其探測(cè)深度有限；二是拖曳式的地層剖面儀，采用電火花或氣槍震源，能獲得海底以下數(shù)十幾米至百米的地層剖面資料，但分辨率有限；三是置于AUV或深拖拖體中的地層剖面儀，可獲得海底以下十幾米至數(shù)十米的高分辨率地層剖面資料，是深水井場(chǎng)調(diào)查中的主要的地層剖面調(diào)查方法。

在無(wú)三維地震資料或經(jīng)三維地震資料進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害解釋后，仍不能滿足要求的井場(chǎng)區(qū)，應(yīng)進(jìn)行專門針對(duì)淺部地層的二維高分辨率多道地震調(diào)查。在深水井場(chǎng)調(diào)查中，利用二維高分辨率多道地震調(diào)查可以獲得海底以下千米以內(nèi)地層的高分辨地震剖面。為了激發(fā)和獲取更多的高頻地震信號(hào)，一般采用小容量氣槍震源，且震源和接收電纜采用淺沉放的作業(yè)方式，一般沉放深度不超過(guò)4 m。

如發(fā)現(xiàn)海底出露或淺埋的鐵磁性障礙物或疑存物時(shí)(海底管道、電纜、光纜、鐵質(zhì)沉船等)，可通過(guò)磁力儀進(jìn)行探測(cè)。深水井場(chǎng)調(diào)查中的磁力調(diào)查，主要有長(zhǎng)纜單獨(dú)拖曳和在深拖拖體的尾部拖曳兩種作業(yè)方式，作業(yè)效率均較低。采用長(zhǎng)纜單獨(dú)拖曳的作業(yè)方式時(shí)，由于要求采用深拖的作業(yè)方式，拖體一般離船較遠(yuǎn)，故無(wú)需考慮船舶磁性的影響；采用在深拖拖體的尾部拖曳的作業(yè)方式時(shí)，一般與深拖拖體的距離應(yīng)在8 m以上，以降低深拖拖體對(duì)磁力儀的干擾。

2.5 工程地質(zhì)勘察

工程地質(zhì)勘察的目的是：調(diào)查海床及淺表地層的土的物理力學(xué)性質(zhì)，以對(duì)鉆井平臺(tái)水下設(shè)施的基礎(chǔ)或浮式平臺(tái)錨泊系統(tǒng)的基礎(chǔ)進(jìn)行穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)。

深水工程地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容和淺水區(qū)基本上是一樣的。主要方法有：一是海底底質(zhì)取樣：采用重力、重力活塞、振動(dòng)活塞、蚌式、箱式等取樣器；二是工程地質(zhì)鉆探取芯：采用旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)繩索取芯方式，全取芯或按一定間距獲取巖土樣品；三是土工原位測(cè)試：主要有靜力觸探(CPT)、十字板剪切試驗(yàn)等方法,最常用的是靜力觸探(CPT)試驗(yàn)；四是土工試驗(yàn)：在現(xiàn)場(chǎng)或陸地實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土工試驗(yàn)，獲取巖土物理及力學(xué)參數(shù)。除此以外，必要時(shí)需要采集底層水和土樣品進(jìn)行腐蝕性參數(shù)測(cè)定。

和淺水區(qū)不同的是，由于水深巨大，取樣或原位測(cè)試設(shè)備在海面釋放后，經(jīng)過(guò)巨大的海水，在海床上的落點(diǎn)與釋放點(diǎn)會(huì)有較大偏侈。需要在取樣或原位測(cè)試設(shè)備上安裝水下聲學(xué)定位系統(tǒng)，才能獲得采樣或原位測(cè)試點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。同時(shí)深水取樣和原位測(cè)試設(shè)備的體積、重量均較大，對(duì)絞車功率、纜繩張力均有較高要求，同時(shí)巨大的水深對(duì)纜繩長(zhǎng)度也有較高要求。

3 深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)的實(shí)施流程

深水鉆井災(zāi)害地質(zhì)因素調(diào)查評(píng)價(jià)主要可分為以下幾個(gè)步驟：

(1) 收集工區(qū)所在海域的地質(zhì)、構(gòu)造等資料進(jìn)行桌面研究，概略了解工程地質(zhì)條件、災(zāi)害地質(zhì)因素類型、分布等。

(2) 評(píng)估、處理三維地震資料，分析其是否滿足進(jìn)行災(zāi)害地質(zhì)因素評(píng)價(jià)的條件，若是滿足，則以三維地震資料為基礎(chǔ)，進(jìn)行水深、地形地貌、淺層災(zāi)害地質(zhì)解釋以初步了解工區(qū)范圍災(zāi)害地質(zhì)因素分布特征和復(fù)雜程度。

(3)在第二步得到的災(zāi)害地質(zhì)因素約束條件下，決定是否對(duì)已確定的井位進(jìn)行微調(diào)。在最終井位確定后，以三維地震資料為基礎(chǔ)對(duì)每個(gè)井場(chǎng)進(jìn)行較為細(xì)致的災(zāi)害地質(zhì)因素解釋評(píng)估。

(4)根據(jù)三維地震資料進(jìn)行災(zāi)害地質(zhì)因素評(píng)價(jià)，能否建立起對(duì)鉆井安全方面的足夠信心。若是不能，則進(jìn)一步進(jìn)行外業(yè)深水井場(chǎng)調(diào)查。設(shè)計(jì)深水井場(chǎng)調(diào)查方案時(shí)，要充分利用已掌握的工區(qū)災(zāi)害地質(zhì)因素特征，有針對(duì)性的進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)行深水井場(chǎng)調(diào)查時(shí)，工程物探和工程地質(zhì)勘察應(yīng)分步進(jìn)行，有先有后。在工程物探結(jié)束后，進(jìn)行處理解釋，對(duì)工區(qū)地質(zhì)情況有更深了解后，再更有針對(duì)性的設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘察的方案。

(5)對(duì)采集的工程物探、工程地質(zhì)資料進(jìn)行處理解釋，進(jìn)行綜合分析，形成最終評(píng)估報(bào)告，評(píng)估井場(chǎng)的工程地質(zhì)條件和災(zāi)害地質(zhì)因素，指導(dǎo)平臺(tái)就位和鉆井。

同樣，深水鉆井水文氣象因素調(diào)查評(píng)價(jià)也是在收集井場(chǎng)所在海域的水文氣象前人資料基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析工區(qū)有無(wú)災(zāi)害性水文氣象因素如臺(tái)風(fēng)、內(nèi)波等，分析其時(shí)空分布特征，或根據(jù)需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，最后編制報(bào)告和相關(guān)圖件。

圖3建立了深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)的流程。

4 結(jié)論

(1)利用油氣勘探采集的三維地震資料評(píng)估深水井場(chǎng)災(zāi)害地質(zhì)因素是深水區(qū)特有的技術(shù)，能夠經(jīng)濟(jì)、高效地評(píng)價(jià)井場(chǎng)區(qū)淺部地層地質(zhì)致災(zāi)因素和海底地形地貌。大部分情況下，運(yùn)用此方法后無(wú)需再進(jìn)行針對(duì)淺部地層地質(zhì)致災(zāi)因素分析的二維高分辨率多道地震調(diào)查；在勘探階段，如果工區(qū)地質(zhì)背景比較簡(jiǎn)單，有時(shí)可只利用此技術(shù)即可，而無(wú)需再進(jìn)行外業(yè)調(diào)查。

圖3 深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)流程圖Fig.3 Flow chart of deep water drilling site survey and evaluation

(2)深水地質(zhì)災(zāi)害往往規(guī)模大、延伸廣，如果僅從小范圍的井場(chǎng)區(qū)去解釋可能只涉及到一個(gè)大的災(zāi)害性地質(zhì)體的冰山一角。這對(duì)鉆井是非常危險(xiǎn)的。深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)應(yīng)遵循“從區(qū)域到局部，由面到點(diǎn)，先概略后精細(xì)”的總體思路，從海區(qū)、勘查區(qū)、三維地震調(diào)查區(qū)、井場(chǎng)區(qū)、井位等不同層次，分別采用分析文獻(xiàn)資料、利用常規(guī)三維地震資料以及進(jìn)行井場(chǎng)外業(yè)調(diào)查等方式進(jìn)行研究，充分利用上一層次的研究成果，用于指導(dǎo)下一層次的研究。采用這種思路，能既不失全貌，滿足對(duì)海底較大范圍概貌的掌握，又能經(jīng)濟(jì)地、有針對(duì)性的實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)部位的精細(xì)調(diào)查。

[1] 田洪亮, 楊金華. 全球深海油氣勘探開(kāi)發(fā)形勢(shì)分析與展望[J]. 國(guó)際石油經(jīng)濟(jì), 2006(9): 1-3. Tian Hongliang, Yang Jinhua. Status of and prospects for global deep-sea oil & gas exploration and development [J]. International Petroleum Economics, 2006(09): 1-3.

[2] 呂福亮, 賀訓(xùn)云, 武金云, 等. 全球深水油氣勘探簡(jiǎn)論[J]. 海相油氣地質(zhì), 2006(4): 22-28. Lv Fuliang, He Xunyun, Wu Jinyun, et al. Review of global deepwater oil and gas exploration. Marine Origin Petroleum Geology, 2006 (4): 22-28.

[3] 王明田. 深水井場(chǎng)工程勘察技術(shù)探討[J ]. 中國(guó)造船, 2005(46): 62-70. Wang Mingtian. Research on engnieering sruveying technique in deepwater site[J]. Shipbuilding of China, 2005(46): 62-70.

[4] Doyle E H. Deepwater geohazard evaluations and integrated geotechnical studies[J]. International Petroleum Conference and Exhibition of Mexico, 1998(1): 165-171.

[5] Day K, Haigh A, Thomas S. Potential deepwater geohazards offshore west Africa: a review of data examples[C]. Houston： Offshore Technology Conference, 2000(1): 355-376.

[6] Willis N R T, Parker E J, Johnson W J. Geohazard Assessment and Avoidance on the Gaza Marine Subsea Development[C]. Houston: Offshore Technology Conference, 2008.

[7] Peuchen L J, Raap C. Logging, Sampling and Testing for Offshore Geohazards[C]. Houston： Offshore Technology Conference, 2007.

[8] Campbell, K J. Marine engineering geology and the challenge of offshore geohazards[J]. Annual Meeting - American Association of Petroleum Geologists, 2006(15): 17.

[9] Barton B. Integration to bring integrity to geohazard investigations[J]. Offshore, 2003, 28(2): 33-35.

[10] Milkov A V, Sassen R, Novikova I, Mikhailov E. Gas Hydrates at Minimum Stability Water Depths in the Gulf of Mexico: Significance to Geohazard Assessment[C]. Houston: Gulf Coast Association of Geological Societies Transactions, 2000(50): 217-224.

[11] Smith, M A, Shedd, W W. Effects of Gas Hydrate on Seafloor and Borehole Stability in the Deepwater Gulf of Mexico - Seismic Prediction and Drilling Results[C].Dallas: Annual Meeting -American Association of Petroleum Geologists, 2004(1): 130.

[12] Sonnier C, Gerlach G. Deepwater hazard detection with high-resolution 3D seismic[J]. Offshore, 1999, 59(3): 54-56.

[13] Trabant P K. Single Fold 3D Seismic: Optimum Tool for Deepwater Geohazards[C]. Houston: Offshore Technology Conference, 1997(1): 293-298.

[14] Trabant, P K. Use of 3-d Exploration Seismic Data for Geohazards Analysis[C]. Houston： Offshore Technology Conference, 1996(1): 319-326.

[15] Gafford, W T. The Use of Exploration 3D Seismic Data for Geohazards Assessment in the Gulf of Mexico[C]. Houston： Offshore Technology Conference, 1996(1): 277-281.

[16] Mosher D, Bigg S, Lapierre A. 3D seismic versus multibeam sonar seafloor surface renderings for geohazard assessment: case examples from the central Scotian slope[J]. The Leading Edge, 2006, (25): 1484-1486.

[17] Mcconnell D R. New Tools for Geohazards - Combining Reservoir Evaluation Tools and Seismic Geomorphology to Improve the Interpretation of the Shallow Section[C]. Houston：Offshore Technology Conference, 2004.

[18] Dutta N C. Geohazard Detection in Deepwater Clastics Basins Using a Seismic Technique Guided by Geology and Rock Physics Model: Methodology and Examples[C]. Houston：Offshore Technology Conference, 2003.

[19] Campbell K J, Fast-Track Development: the Evolving Role of 3D Seismic Data in Deepwater Hazards Assessment and Site Investigation[C]. Houston: Offshore Technology Conference, 1997(1): 277-292.

[20] Hamilton I W, Hartley B, Angheluta C, et al. Turning High Resolution Geophysics Upside-Down: Application of Seismic Inversion to Site Investigation and Geohazard Problems[C]. Houston: Offshore Technology Conference, 2004.

[21] Dutta N C. Application of New Seismic Technology in Deepwater Geohazard Detection Prior to Drilling[C]. [s.1.]: International Geophysical Conference, 2004.

[22] 楊文達(dá), 李斌, 胡津熒, 等. 三維地震資料在深水油氣勘探井場(chǎng)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)中的運(yùn)用——以南海瓊東南海區(qū)為例[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2013(1): 83-90. Yang Wenda, Li Bin, Hu Jinyin, et al. Using 3D seismic data to evaluate deepwater geohazards for well sites investigation: a case of qiongdongnan block in South China Sea[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2013(1): 83-90.

[23] 楊文達(dá), 李斌, 張異彪. 深水油氣田井場(chǎng)調(diào)查內(nèi)容及方法技術(shù)研究[J]. 海洋石油, 2011(2): 1-7. Yang Wenda, Li Bin, Zhang Yibiao. Study on well site investigation contents and techniques in deepwater oil and gas field. Offshore Oil, 2011(2): 1-7.

[24] 楊文達(dá), 張異彪, 李斌. 南海瓊東南深水海區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型與特征[J]. 海洋石油, 2011(1): 1-7. Yang Wenda, Zhang Yibiao, Li Bin. Types and characteristics of deepwater geohazard in Qiongdongnan of the South China Sea[J]. Offshore Oil, 2011(1): 1-7.

[25] 李斌, 楊文達(dá), 李培廉. 利用三維地震資料評(píng)估深水井位工程地質(zhì)災(zāi)害[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2009(1): 121-127. Li Bin, Yang Wenda, Li Pielian. Deepwater wells site engineering geohazard evaluation using 3D seismic data[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2009(1): 121-127.

Abstract: Geological, meteorological and metaocean hazards are the main environmental factors that affect drilling safety. 12 types of geohazards and its forming mechanism, harm and geophysical characteristics are studied. The main deep water environmental surveying and evaluation methods are studied, including: meteorological and metaocean desktop study, geohazards study using 3D seismic data for petroleum exploration, meteorological and metaocean in-situ surveying, drilling site geophysical surveying and engineering geological investigation. A procedure for deep water drilling site environmental hazards surveying and evaluation is established. Unlike shallow water drilling site investigation, deep water drilling site investigation shall be conducted following the principle offromregionaltolocal,fromwholeareatoapoint,firstoverviewtheninsight. Different levels of study in sea area, block, 3D seismic area, drilling area and drilling site shall be conducted using documents, 3D seismic data and field survey data. By using this procedure, the overall situation of the drilling site can be grasped, and the key area can be specifically studied. Study geohazards using 3D seismic data is an economic geohazards evaluation method in deep water and it can replace some field survey in some conditions.

Key words: deep water； drilling； drilling site investigation； geohazards

責(zé)任編輯 徐 環(huán)

Procedure and Methods of Deep Water Drilling Site Environmental Hazards Surveying and Evaluation

ZHANG Yi-Biao1， HUANG Tao1,2， LI Bin1， LI Yu-Jian1,2， YANG Wen-Da1

(1 Shanghai Geophysical Branch, Sinopec Offshore Oilfield Services Company，Shanghai 201208, China；2 Tongji University，Shanghai 200092, China)

TE52

A

1672-5174(2017)10-154-08

10.16441/j.cnki.hdxb.20160482

張異彪，黃濤，李斌，等.深水鉆井環(huán)境因素調(diào)查評(píng)價(jià)方法和流程研究[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2017, 47(10): 154-161.

ZHANG Yi-biao， HUANG Tao，LI Bin，et al.Procedure and methods of deep water Drilling site environmental hazards surveying and evaluation [J].Periodical of Ocean University of China, 2017, 47(10): 154-161.

中石化科研項(xiàng)目“深水井場(chǎng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查技術(shù)與評(píng)價(jià)方法研究”(JP10003)資助 Supported by Sinopec Research Project:Surveying and Evaluation of Deepwater Drilling Site Geohazards(JP10003)

2017-05-21；

2017-07-18

張異彪(1969-)，男，高級(jí)工程師。E-mail：zyb@sopgc.com