陳啟文 董瑜 王飛 葉超 王贊
中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第四采氣廠
蘇里格氣田水平井開發(fā)技術(shù)優(yōu)化
陳啟文 董瑜 王飛 葉超 王贊
中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第四采氣廠
陳啟文等.蘇里格氣田水平井開發(fā)技術(shù)優(yōu)化.天然氣工業(yè),2012,32(6):39-42.
隨著水平井開發(fā)規(guī)模在鄂爾多斯盆地蘇里格氣田的不斷擴(kuò)大,一些新的特殊情況又逐漸顯現(xiàn)出來,不同程度地影響著水平井開發(fā)綜合效益。為此,在前期形成的水平井配套技術(shù)的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)分析了水平井施工過程中出現(xiàn)的各類特殊情況和影響因素,重新對(duì)水平井選井、入靶和水平段地質(zhì)導(dǎo)向等部分關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,即:①水平井井口應(yīng)選在目標(biāo)層所處構(gòu)造低部位,設(shè)計(jì)水平段延伸方向?yàn)檠鼐植可绑w構(gòu)造上傾的方向;②對(duì)于目標(biāo)層由多個(gè)單砂體組成的砂層組,應(yīng)根據(jù)實(shí)際鉆遇情況靈活調(diào)整入靶位置;③水平段鉆遇巖性相變,應(yīng)按“先上后下”原則追蹤砂層;④水平段井斜控制合理,30m水平段井斜變化不應(yīng)超過±2°;⑤水平段地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)以“先追蹤砂體,后參考構(gòu)造”為原則?,F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明,所實(shí)施水平井(包括5組叢式水平井)全獲成功,完鉆水平井平均砂層鉆遇率達(dá)到88.2%,水平井施工單隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)6開6完,創(chuàng)下1 000m水平段最短鉆井時(shí)間(3d)記錄,平均鉆井周期為48.27d。
鄂爾多斯盆地 蘇里格氣田 水平井 開發(fā) 技術(shù) 選井 入靶 地質(zhì)導(dǎo)向 優(yōu)化
鄂爾多斯盆地蘇里格氣田儲(chǔ)層地質(zhì)條件異常復(fù)雜,雖然河道砂巖大面積連片分布,但物性普遍差,多為非有效砂巖,有效儲(chǔ)層分布多呈窄條帶狀、孤立狀,分布局限,連續(xù)性和連通性差。近年來水平井實(shí)施也基本證實(shí)了目標(biāo)層砂體物性、含氣性橫向變化快的這種特征,即便在400m左右靶前距范圍之內(nèi),作為參照井目標(biāo)層在水平井入靶位置儲(chǔ)層橫向變化也非常明顯[1-5]。
目前,以提高單井產(chǎn)量、提高氣田采收率為重要手段的水平井開發(fā)方式在蘇里格氣田得到規(guī)模推廣和應(yīng)用,單井產(chǎn)量超過了同等儲(chǔ)層條件直井的3倍[6]。以水平井選井、水平井入靶、水平段地質(zhì)導(dǎo)向等為核心的技術(shù)系列業(yè)已形成。隨著水平井開發(fā)進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn),水平井開發(fā)技術(shù)也相應(yīng)得到了逐步完善。
事實(shí)上,正是由于蘇里格氣田復(fù)雜的地質(zhì)條件,水平井施工不可避免會(huì)遇見一些之前沒有考慮到的特殊問題,不同程度影響著水平井開發(fā)綜合效益,既要提高開發(fā)效果又要降低開發(fā)成本,對(duì)水平井實(shí)施提出了更高的要求。因此,有必要對(duì)一些技術(shù)方案和技術(shù)措施進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。
1.1 水平井入靶
蘇里格氣田儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng),作為水平井目標(biāo)層大多由多套含氣單砂體所組成,它們之間或由泥質(zhì)薄夾層所分隔,或由儲(chǔ)層物性變化所形成的致密夾層所隔離,時(shí)常遇見靶點(diǎn)A處目標(biāo)砂層組與參照井不一樣的特殊情況,即同一單砂體厚度變薄或增厚,含氣性變差或變好,泥質(zhì)夾層變厚或減薄等。而設(shè)計(jì)一般都選擇參照井厚度大、含氣性好的單砂體作為入靶位置。如果遇見入靶點(diǎn)位置目標(biāo)層發(fā)生較大變化,不進(jìn)行調(diào)整仍按原設(shè)計(jì)靶點(diǎn)入靶,則存在原目標(biāo)砂體相變或尖滅風(fēng)險(xiǎn)(圖1),如何保證水平井入靶是優(yōu)化的內(nèi)容之一。
1.2 水平段施工
水平段施工需要根據(jù)井斜變化情況及時(shí)調(diào)整,采取定向滑動(dòng)增斜或降斜,但定向滑動(dòng)鉆時(shí)慢,井斜調(diào)整頻率越高費(fèi)時(shí)越多,因此,應(yīng)盡量增加復(fù)合鉆井比例以提高機(jī)械鉆速,縮短鉆井周期。如何最大限度減少定向滑動(dòng)頻次,提高水平段施工效率,是優(yōu)化的內(nèi)容之一。
圖1 水平井目標(biāo)層橫向變化示意圖
1.3 水平段側(cè)鉆
當(dāng)水平段鉆遇大段泥巖導(dǎo)致鉆井無法正常施工的情況下,一般都采取側(cè)鉆的辦法在巖性變化點(diǎn)重新尋找砂層。側(cè)鉆分填井側(cè)鉆和懸空側(cè)鉆,懸空側(cè)鉆工序簡(jiǎn)單,而填井側(cè)鉆則工序復(fù)雜,浪費(fèi)時(shí)間。如何采用最佳導(dǎo)向策略優(yōu)化側(cè)鉆方式或盡量減少側(cè)鉆率是優(yōu)化內(nèi)容之一。
1.4 水平段井眼軌跡控制
水平段施工,現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)導(dǎo)向時(shí)常單以達(dá)到地質(zhì)目的而隨意調(diào)整井斜,導(dǎo)致井眼軌跡大幅度起伏。實(shí)際上,井眼軌跡不規(guī)則或不平滑,造成水平段施工困難或無法正常施工的情況經(jīng)常發(fā)生,尤其是水平段施工后期,有時(shí)即便鉆遇含氣砂體顯示良好,也會(huì)因井眼軌跡原因?qū)е聼o法施工而提前完鉆,因此,合理調(diào)整井斜保持井眼軌跡平滑對(duì)水平井順利施工意義重大。水平段施工如何控制井眼軌跡是優(yōu)化內(nèi)容之一。
1.5 水平段地質(zhì)導(dǎo)向
水平段施工一般按照沿水平段方向前后兩口參照井目標(biāo)氣層海拔高度設(shè)計(jì)井眼軌跡。由于蘇里格氣田復(fù)雜的儲(chǔ)層地質(zhì)條件,水平段鉆遇巖性變化不可避免,或鉆遇粒度變化、或鉆遇泥質(zhì)夾層、或鉆遇巖性相變等,水平段如何最佳導(dǎo)向也是優(yōu)化內(nèi)容之一。
2.1 水平井選井優(yōu)化
基于水平段施工多采用增斜鉆具,復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)多數(shù)情況下存在井斜微增等情況,所以在水平井選井、水平段方向選擇時(shí)應(yīng)考慮水平井部署區(qū)域砂體局部構(gòu)造變化特征。水平井井口應(yīng)選在目標(biāo)層所處構(gòu)造低部位,設(shè)計(jì)水平段方向與砂體構(gòu)造上傾方向基本一致,水平段整體井斜趨勢(shì)始終在90°以上,如此可借助鉆進(jìn)自然增斜而減少人為調(diào)整頻率,以提高機(jī)械鉆速。再者,在發(fā)生巖性相變時(shí)還可直接向下懸空側(cè)鉆[7]。
2.2 水平井入靶優(yōu)化
水平井入靶應(yīng)首先考慮目標(biāo)層是否為單一砂體或由多個(gè)單砂體所組成。如果水平井目標(biāo)層是由多個(gè)單砂體組成的砂層組,厚度應(yīng)在15m左右,三元結(jié)構(gòu)明顯,入靶目標(biāo)單砂體厚度不小于6m,單砂體之間泥質(zhì)夾層不超過2m。這種特征的目標(biāo)層可按以下兩種方式入靶。
2.2.1 入靶點(diǎn)上調(diào)
如果設(shè)計(jì)目標(biāo)單砂體處于砂層組中部或下部,在未鉆達(dá)設(shè)計(jì)目標(biāo)靶點(diǎn)A前,鉆遇目標(biāo)砂層組上部單砂體變厚、含氣性變好,可調(diào)整設(shè)計(jì)不在原靶點(diǎn)位置入靶。在當(dāng)前井斜滿足工程入靶條件的前提下,采取強(qiáng)增斜在上部單砂體入靶,可防止因原目標(biāo)砂體厚度變薄、含氣性變差而入靶困難,或無法入靶,或勉強(qiáng)入靶也會(huì)因砂層條件逐漸變差而給后續(xù)水平段施工帶來不可預(yù)見的麻煩。
目前,水平井斜井段施工最大增斜率可達(dá)3°/10m,而要保證技術(shù)套管順利下入,增斜率控制在2°~2.5°/10m較為合理。當(dāng)增斜至90°入靶,垂深下降不超過5m,完全滿足提前入靶要求而不鉆穿目標(biāo)層[8]。
在鉆遇上部砂體頂部時(shí)井斜一般在80°左右,需要穩(wěn)斜基本查明上部氣層情況,如果上部砂層與參照井一致,可繼續(xù)快速下探按原設(shè)計(jì)入靶,而不至于造成過長(zhǎng)的無效靶前距。典型井如蘇6-18-20H2井,在鉆遇目標(biāo)砂層組上部單砂體時(shí),砂體厚度變厚,由干層變?yōu)闅鈱?,后調(diào)整入靶位置在上部單砂體入靶(圖2)。
2.2.2 入靶點(diǎn)下調(diào)
如果設(shè)計(jì)目標(biāo)單砂體處于砂層組上部或中部,在鉆達(dá)設(shè)計(jì)目標(biāo)層位置砂體厚度變薄,甚至相變或尖滅而很快鉆遇泥質(zhì)巖,這種情況顯然不必考慮在原位置入靶,應(yīng)繼續(xù)穩(wěn)斜向下追蹤下部單砂體,井斜控制可以根據(jù)預(yù)測(cè)下部砂體位置而設(shè)定,一般保持在84°或略低于該值即可[9]。
2.3 水平段側(cè)鉆方式優(yōu)化
2.3.1 水平段趨勢(shì)水平或上翹
如果水平段井眼軌跡整體井斜趨勢(shì)大于等于90°,鉆遇巖性相變應(yīng)先向上繼續(xù)增斜追砂層,因目前入靶位置多在目標(biāo)砂層中上部,井眼軌跡上方始終留有3~5m空間,一方面,充分利用增斜鉆具自然增斜功能,減少定向滑動(dòng)頻次;另一方面,即使向上追蹤砂體無果,可以退回巖性變化點(diǎn)直接向下懸空側(cè)鉆而不用填井側(cè)鉆。
圖2 蘇6-18-20H2井隨鉆剖面圖
2.3.2 水平段趨勢(shì)下傾
當(dāng)水平段井眼軌跡整體井斜趨勢(shì)小于90°,鉆遇泥巖時(shí)如果井斜角不低于88°,且增斜較為容易仍可先向上或平追上部砂層;如果向上增斜困難,可將井斜再適當(dāng)降低向下探砂層(井斜調(diào)整以滿足追上砂層后仍能繼續(xù)施工為原則)。如果向下追蹤砂層失敗,則填井在巖性變化處側(cè)鉆向上追砂體。
正常情況下,如果向下鉆遇泥巖垂厚在2~3m,泥巖段長(zhǎng)度在100m以上,考慮到向上追蹤仍要重復(fù)鉆遇大段泥巖,只有填井側(cè)鉆才容易追上上部砂體。填井側(cè)鉆是不得已而為之。
因此,水平段鉆遇巖性相變時(shí)應(yīng)盡量按照“先上后下”的原則追蹤砂層,這樣可以減少填井工序(特殊情況除外),可節(jié)省鉆井時(shí)間3d以上。
2.4 水平段井眼軌跡控制優(yōu)化
施工經(jīng)驗(yàn)表明,水平段井斜控制應(yīng)保持合理的井斜變化率,相應(yīng)井段內(nèi)井斜不宜變化過大,一般30m水平段控制在±2°范圍之內(nèi)即可。假如設(shè)計(jì)要求水平段按90°水平鉆進(jìn),則控制井斜在88°~92°之間較為合理,超出該井斜范圍,隨著井斜偏差的增大鉆具摩阻越大,水平段施工將越來越困難,因此,水平段施工應(yīng)盡量不要超出該范圍,除非在即將完成水平段施工時(shí)發(fā)生巖性相變,可以按照±5°偏差的大井斜探明地質(zhì)情況,以達(dá)到地質(zhì)認(rèn)識(shí)的目的。
2.5 水平段地質(zhì)導(dǎo)向優(yōu)化
由于蘇里格氣田復(fù)雜的砂體疊置關(guān)系,常見以交錯(cuò)單砂體所引起的“假構(gòu)造”,因此,水平段地質(zhì)導(dǎo)向關(guān)鍵是對(duì)水平井部署區(qū)域目標(biāo)層“真假構(gòu)造”的識(shí)別。但無論是同一砂體真構(gòu)造,還是由不同砂體形成的假構(gòu)造,水平段施工都不應(yīng)過分注重設(shè)計(jì)構(gòu)造趨勢(shì)而忽視巖性變化,應(yīng)以“先追蹤砂體、后參考構(gòu)造”的原則靈活調(diào)整導(dǎo)向。以蘇里格氣田中區(qū)水平井施工為例,采取該導(dǎo)向方法取得了顯著效果,全年有5口井采取追蹤砂體導(dǎo)向而偏離設(shè)計(jì)井眼軌跡獲得成功,砂層鉆遇率明顯提高。典型井如蘇東67-07H1井,水平段末端與設(shè)計(jì)井眼軌跡偏差達(dá)11m,而砂層鉆遇率達(dá)到84.4%(圖3)。
通過水平井開發(fā)技術(shù)優(yōu)化,水平井配套技術(shù)更加完善,應(yīng)用效果更加明顯,水平井施工出現(xiàn)復(fù)雜情況頻次明顯減少,多項(xiàng)開發(fā)、技術(shù)指標(biāo)再次被刷新。
1)全年所實(shí)施水平井(包括5組叢式水平井)全獲成功,叢式水平井比例占全年水平井總井?dāng)?shù)近一半(47.6%)。
2)全年完鉆水平井平均砂層鉆遇率達(dá)到88.2%,較上年提高近15%;有效儲(chǔ)層鉆遇率66.9%,較上年提高了約6%。其中蘇6-20-14H井水平段長(zhǎng)1 100m,鉆遇砂層1 100m,砂層鉆遇率100%;蘇6-15-7H井水平段長(zhǎng)1 095m,創(chuàng)最高有效儲(chǔ)層鉆遇率(93.4%)。
3)水平井施工單隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)6開6完。
4)創(chuàng)1 000m水平段最短鉆井時(shí)間(3d)。
5)全年完鉆21口井,平均鉆井周期48.27d,創(chuàng)最短鉆井周期(26.96d),其中4口井鉆井周期縮短在30d以內(nèi),創(chuàng)同等水平段長(zhǎng)度(1 319m)最短施工時(shí)間(4.21d)。
圖3 蘇東67-07H1井隨鉆剖面圖
1)水平井井口應(yīng)選在目標(biāo)層所處構(gòu)造低部位,設(shè)計(jì)水平段延伸方向沿局部砂體構(gòu)造上傾方向,可利用水平段鉆進(jìn)自然增斜效果,減少井斜調(diào)整頻率,提高施工效率。
2)對(duì)于目標(biāo)層由多個(gè)單砂體組成的砂層組,應(yīng)根據(jù)實(shí)際鉆遇情況靈活調(diào)整入靶位置,可有效避免因目標(biāo)層橫向變化導(dǎo)致入靶效果不佳或無法入靶。
3)水平段鉆遇巖性相變,應(yīng)按“先上后下”原則追蹤砂層,可減少填井側(cè)鉆施工工序,節(jié)省鉆井時(shí)間,提高施工效率,縮短鉆井周期。
4)水平段井斜控制合理可以降低施工難度,30m水平段井斜變化不應(yīng)超過±2°。
5)水平段地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)以“先追蹤砂體,后參考構(gòu)造”為原則,有利于提高砂層鉆遇率。
[1]張明祿,李進(jìn)步,安文宏,等.蘇里格氣田盒8段氣藏有效砂體成因模式[J].天然氣工業(yè),2008,28(增刊2):14-17.
[2]張吉,達(dá)世攀,張志剛.蘇里格氣田有效儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)[J].天然氣工業(yè),2008,28(增刊2):28-30.
[3]李進(jìn)步,張吉,張清,等.蘇里格氣田盒8段儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)[J].天然氣工業(yè),2008,28(增刊2):9-13.
[4]祝金利,艾芳,王繼平,等.蘇里格氣田蘇10區(qū)塊優(yōu)化布井技術(shù)[J].天然氣工業(yè),2007,27(12):111-113.
[5]李會(huì)軍,張文才,朱雷.蘇里格氣田優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層控制因素[J].天然氣工業(yè),2007,27(12):16-18.
[6]何光懷,李進(jìn)步,王繼平,等.蘇里格氣田開發(fā)技術(shù)新進(jìn)展及展望[J].天然氣工業(yè),2011,31(2):12-16.
[7]靳秀菊,畢建霞,劉紅磊,等.水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)在普光氣田產(chǎn)能建設(shè)中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè),2011,31(5):58-60.
[8]佟長(zhǎng)海,魯港,譚靜,等.水平井的中靶分析[J].天然氣工業(yè),2008,28(3):64-66.
[9]李建奇,楊志倫,陳啟文,等.蘇里格氣田水平井開發(fā)技術(shù)[J].天然氣工業(yè),2011,31(8):60-64.
(修改回稿日期 2012-03-31 編輯 韓曉渝)
DOI:10.3787/j.i s s n.1000-0976.2012.06.009
C h e n Q i w e n,e n g i n e e r,b o r n i n 1964,i s m a i n l y e n g a g e d i n t h e d e v e l o p m e n t g e o l o g y o f n a t u r a l g a s a n d g a s r e s e r v o i r e n g i n e e r i n g a n d m a n a g e m e n t.
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(N o.4 G a s P r o d u c t i o n P l a n t,C h a n g q i n g O i l f i e l d C o m p a n y,P e t r o C h i n a,X i'a n,S h a a n x i 710021,C h i n a)
N A T U R.G A S I N D.V O L UME32,I S S U E6,p p.39-42,6/25/2012.(I S S N1000-0976;I n C h i n e s e)
A l o n g w i t h t h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f t h e S u l i g e G a s F i e l d,O r d o s B a s i n,s o m e s p e c i a l p r o b l e m s o c c u r r e d,w h i c h h a s a f f e c te d t h e c o m p r e h e n s i v e b e n e f i t o f a h o r i z o n t a l w e l l t o s o m e d e g r e e.I n v i e w o f t h i s,b a s e d o n t h e e x i s t i n g h o r i z o n t a l w e l l t e c h n i q u e s,v a r i o u s s p e c i a l c i r c u m s t a n c e s a n d i n f l u e n c i n g f a c t o r s a r e s y s t e m a t i c a l l y a n a l y z e d.M o r e o v e r,s u c h c r u c i a l t e c h n i q u e s a s w e l l s e l e c t i o n,t a r g e t-e n t e r i n g,h o r i z o n t a l s e c t i o n g e o s t e e r i n g e t c.a(chǎn) r e r e-o p t i m i z e d.F i r s t,t h e w e l l h e a d s h o u l d b e p o s i t i o n e d a t a l o w p o s i t i o n o f t h e s t r u c t u r e w h e r e t h e t a r g e t e d s t r a t u m i s l o c a t e d,a n d t h e d i r e c t i o n o f t h e h o r i z o n t a l s e c t i o n e x t e n s i o n i s j u s t t h e d i r e c t i o n o f l o c a l u p d i p s t r u c t u r e.S e c o n d,f o r t h e t a r g e t e d s t r a t u m c o m p o s i n g o f m u l t i p l e s i n g l e s a n d b o d i e s,t h e l o c a t i o n o f t h e t a r g e t-e n t e r i n g s h o u l d b e m e d i a t e d f l e x i b l y a c c o r d i n g t o t h e p r a c t i c a l d r i l l i n g s i t u a t i o n.T h i r d,i f t h e l i t h o f a c i e s c h a n g e i s m e t a t t h e h o r i z o n t a l s e c t i o n,a r u l e o f f i r s t-u p-t h e n-d o w n s h o u l d b e a p p l i e d t o t r a c k t h e s a n d b e d.F o u r t h,t h e w e l l d e v i a t i o n o f h o r i z o n t a l s e c t i o n s h o u l d b e r e a s o n a b l y c o n t r o l l e d a n d t h e c h a n g e o n t h e 30mh o r i z o n t a l s e c t i o n s h o u l d b e w i t h i n±2°.F i f t h,t h e h o r i z o n t a l s e c t i o n g e o s t e e r i n g s h o u l d f o ll o w t h e r u l e o f t r a c k i n g t h e s a n d b e d b e f o r e r e f e r e n c i n g t h e s t r u c t u r e.F i e l d a p p l i c a t i o n s s h o w t h a t a l l t h e h o r i z o n t a l w e l l s,i n c l u d i n g t h e 5g r o u p s o f c l u s t e r h o r i z o n t a l w e l l s,a r e s u c c e s s f u l l y d e v e l o p e d.T h e d r i l l i n g r a t i o o f t h e s a n d b e d o f t h e d r i l l e d h o r i z o n t a l w e l l r e a c h e s 88.2%.T h e h o r i z o n t a l w e l l d r i l l i n g c r e w h a s f i n i s h e d w e l l s e r v i c e s i x t i m e s f r o m s p u d-i n t o w e l l c o m p l e t i o n f o r t h e f i r s t t i m e,s e t t i n g u p a n e w r e c o r d o f 3d a y s a s t h e s h o r t e s t d r i l l i n g t i m e f o r t h e 1000mh o r i z o n t a l s e c t i o n w i t h t h e a v e r a g e d r i l l i n g c y c l e o f 48.27d a y s.T h i s s t u d y p r o v i d e s t e c h n i c a l s u p p o r t f o r t h e h i g h-e f f i c i e n c y d e v e l o p m e n t o f t h e S u l i g e G a s F i e l d.
O r d o s B a s i n,S u l i g e G a s F i e l d,h o r i z o n t a l w e l l,d e v e l o p m e n t,t e c h n o l o g y,w e l l s e l e c t i o n,t a r g e t-e n t e r i n g,g e o s t e e r i n g,o p t i m i z a t i o n
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10.3787/j.i s s n.1000-0976.2012.06.009
陳啟文,1964年生,工程師;主要從事天然氣開發(fā)地質(zhì)與氣藏工程研究和管理工作。地址:(710021)陜西省西安市長(zhǎng)慶未央湖花園未央大廈1302室。電話:(029)86580109。E-m a i l:c q w_c q@p e t r o c h i n a.c o m.c n