蘇53區(qū)塊低滲透砂巖氣藏水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)及應(yīng)用

井元帥

（中國石油長城鉆探工程有限公司，遼寧盤錦 124010）

蘇53區(qū)塊低滲透砂巖氣藏水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)及應(yīng)用

井元帥

（中國石油長城鉆探工程有限公司，遼寧盤錦 124010）

蘇53區(qū)塊是典型的低滲、低壓、低豐度巖性氣藏，單井產(chǎn)量低，建井?dāng)?shù)量多，直井開發(fā)經(jīng)濟效益差。為提高開發(fā)效益，采用水平井整體開發(fā)，并取得了良好應(yīng)用效果。整體開發(fā)過程中，長城鉆探形成了水平井整體優(yōu)化部署、隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向、安全快速鉆井和低滲氣藏裸眼分段壓裂等配套特色技術(shù)。其中，水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在開發(fā)過程中起到了重要的作用，也為同類氣藏水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向提供了有益借鑒和指導(dǎo)作用。

蘇里格氣田；蘇53區(qū)塊；低滲透砂巖氣藏；水平井地質(zhì)導(dǎo)向

蘇53區(qū)塊位于蘇里格氣田北部，主要目的層為二疊系石盒子組盒8段砂巖和山西組山1段砂巖，氣藏埋深3 200～3 500 m，含氣面積662.8 km2。儲層為河流相沉積，呈南北向條帶狀分布，巖性主要為巖屑砂巖，少量石英砂巖、巖屑石英砂巖。有效儲層為灰白色中粗砂巖、粗砂巖和含礫粗砂巖。儲集砂體非均質(zhì)性強、連續(xù)性較差［1］。2010年，蘇53區(qū)塊成為蘇里格地區(qū)唯一利用水平井進(jìn)行整體開發(fā)的區(qū)塊，目前區(qū)塊內(nèi)共完鉆水平井40口，平均砂巖鉆遇率87%，投產(chǎn)水平井38口，平均單井日產(chǎn)氣8×104m3，取得了良好開發(fā)效果。

1 水平井地質(zhì)導(dǎo)向模型建立

蘇里格氣田為河流相沉積，平面上受河道擺動影響，易出現(xiàn)巖性變化，地層具有多變性和復(fù)雜性［2］。為應(yīng)對這種復(fù)雜性，需對目的層在三維空間上進(jìn)行刻畫，建立精細(xì)地質(zhì)導(dǎo)向模型。首先，利用鄰井電測曲線進(jìn)行目的層段沉積微相劃分，精細(xì)刻畫水平井周圍小范圍內(nèi)的沉積相圖，預(yù)測目的層砂體在平面上的展布形態(tài)。其次，繪制水平井周圍隔夾層分布圖，研究水平井周圍隔夾層分布情況。最后，在垂向上對目的層砂體進(jìn)行刻畫，以過水平段氣藏剖面作為垂向地質(zhì)導(dǎo)向模型，通過地質(zhì)導(dǎo)向模型對目的層頂?shù)捉缑婕暗貙觾A角進(jìn)行預(yù)測。

2 水平井著陸前地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

在水平井鉆井過程中，著陸情況直接影響水平井的成敗，同時也將影響水平井的產(chǎn)能［3］。通過精細(xì)的地層對比優(yōu)選出有利標(biāo)志層，對目的層頂?shù)捉缑娲股钸M(jìn)行預(yù)測，以此為依據(jù)對井軌跡進(jìn)行控制，并引導(dǎo)水平井順利著陸。

2.1 標(biāo)志層選取

蘇里格氣田有效儲層展布形態(tài)復(fù)雜多變，非均質(zhì)性強，因此，在該區(qū)具有明顯標(biāo)志且全區(qū)分布穩(wěn)定的標(biāo)志層并不多。根據(jù)現(xiàn)場導(dǎo)向經(jīng)驗，總結(jié)出四種情況作為地層對比的標(biāo)志層。

2.1.1 石千峰組底界砂巖

二疊系石千峰組底部為淺紅色細(xì)砂巖，石盒子組頂部為紫紅色泥巖，二者巖性變化大，在測井曲線上，石千峰組底界與石盒子組頂界有自然伽瑪曲線整體抬升，電阻率曲線整體下降的突變現(xiàn)象，此現(xiàn)象在全區(qū)完鉆井中普遍存在，可用來確定石千峰組底界。

2.1.2 盒3、盒7底界砂巖

蘇里格地區(qū)盒3段、盒7段底界分別發(fā)育一套分布相對穩(wěn)定的砂巖，其上下多為大段泥巖，在巖屑錄井資料及測井資料上反映明顯，可以將這兩套砂巖底界作為標(biāo)志，引導(dǎo)水平井著陸。

2.1.3 特殊巖性標(biāo)志層

在蘇里格地區(qū)局部發(fā)育有特殊巖性的地層，常常導(dǎo)致電測曲線出現(xiàn)明顯異常，而且容易識別，例如異常高伽瑪泥巖，這種特殊巖性在小范圍內(nèi)分布比較穩(wěn)定。在對比過程中特殊巖性往往是很準(zhǔn)確的標(biāo)志層，利用特殊巖性進(jìn)行對比更有利于提高對比精度。

2.1.4 巖性組合及沉積特征

在軌跡進(jìn)入盒8段后，可供選擇的標(biāo)志層很少，通常會選擇一些有標(biāo)志性的砂泥巖組合、沉積旋回、純泥巖、薄層砂巖等作為標(biāo)志層。

2.2 目的層頂?shù)捉缑骖A(yù)測

通過精細(xì)地層對比優(yōu)選出標(biāo)志層后，就可根據(jù)對比結(jié)果來預(yù)測目的層的頂?shù)捉缑?，目前在蘇里格地區(qū)常用以下三種方法對目的層頂?shù)捉缑孢M(jìn)行預(yù)測。現(xiàn)場導(dǎo)向過程中，可應(yīng)用三種計算方法并相互驗證，以確保計算的準(zhǔn)確性。

2.2.1 海拔預(yù)測法

蘇53區(qū)塊的構(gòu)造形態(tài)為北西向南東傾斜的單斜構(gòu)造，平均構(gòu)造梯度為5m／km，局部存在微鼻狀構(gòu)造，因此，在井控程度較高、構(gòu)造比較落實的區(qū)域可利用鄰井目的層頂?shù)酌婧０?，對水平井目的層頂?shù)酌婧０芜M(jìn)行初步預(yù)測。

2.2.2 地層等厚預(yù)測法

地層等厚預(yù)測法是利用水平井隨鉆電測曲線與鄰井電測曲線進(jìn)行地層對比，然后優(yōu)選出可靠的標(biāo)志層，并以水平井及鄰井所選出的標(biāo)志層頂（底）界面到各自目的層頂（底）界面厚度相等為主要原則。預(yù)測過程中通常選取距離目的層最近的標(biāo)志層，距離目的層越近，產(chǎn)生的誤差越小。靶點處目的層頂面垂深可用公式1進(jìn)行計算（圖1）。

圖1 目的層頂面垂深計算示意圖

式中：TD——靶點處目的層頂面垂深，m；A——實鉆標(biāo)志層垂深，m；H——鄰井標(biāo)志層到目的層頂面的距離，m；h1——實鉆標(biāo)志層垂深與鄰井標(biāo)志層垂深的差值，m；h2——靶點處標(biāo)志層垂深與鄰井標(biāo)志層垂深的差值，m。

由于蘇53區(qū)塊水平段延伸方向構(gòu)造變化不大，地層傾角在0～1°之間，實際導(dǎo)向過程中可將公式（1）簡化成公式（2）：

簡化后的公式（2）存在一定的誤差，但誤差會在軌跡逐漸接近目的層的過程中減小，而且軌跡的調(diào)整也會消除一定的誤差?？傮w來說，公式（2）計算出的目的層頂?shù)捉缑妫谔K里格地區(qū)不會對水平井入靶造成較大影響，而且應(yīng)用起來比較方便。

2.2.3 地質(zhì)模型預(yù)測方法

鉆井過程中，將隨鉆資料加載到原有的地質(zhì)模型中，并及時進(jìn)行對比與修正。若模擬情況與實鉆結(jié)果不一致，及時修改模型參數(shù)，使之與實鉆結(jié)果相匹配，為下一步水平井準(zhǔn)確著陸提供依據(jù)。通過對導(dǎo)向模型的不斷修正，保證了模型與實鉆結(jié)果的一致性，使之對目的層位的預(yù)測更加準(zhǔn)確［4］。模型的修正，要考慮鄰井電纜測井和水平井隨鉆測井儀器測量誤差對標(biāo)志層垂深的影響（蘇53區(qū)塊實鉆目的層垂深要比測井得到的目的層垂深小3 m左右）。導(dǎo)向人員應(yīng)對測量誤差進(jìn)行分析計算，并在地質(zhì)模型中消除測量誤差。

2.3 井斜控制

蘇里格地區(qū)屬辮狀河沉積體系，河道的不穩(wěn)定擺動常導(dǎo)致目的層頂部的泥巖出現(xiàn)變薄或變厚的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會導(dǎo)致目的層頂面提前或滯后。為了不影響著陸效果，現(xiàn)場實施過程中需要對揭開目的層的井斜角進(jìn)行控制。根據(jù)蘇里格地區(qū)水平井導(dǎo)向經(jīng)驗，應(yīng)以最后一次目的層頂面預(yù)測結(jié)果提前1～2 m，將井斜角調(diào)整到83～84°，并且進(jìn)行穩(wěn)斜或緩增斜探頂。在對鉆時、氣測以及其它數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)分析確定進(jìn)入目的層后，在目的層有利位置將井斜增至設(shè)計要求入靶。

3 水平段導(dǎo)向技術(shù)

3.1 地質(zhì)模型修正及水平段端點調(diào)整

水平段導(dǎo)向的首要工作就是利用目的層頂面作為標(biāo)志層，對地質(zhì)模型進(jìn)行最后修正。通過修正后的地質(zhì)模型可得到目的層砂體在水平段方向上大致的展布情況，并可計算出地層傾角。在作出結(jié)論之后，應(yīng)對水平段端點進(jìn)行調(diào)整，使水平段軌跡盡可能在目的層有利位置鉆進(jìn)。這樣可有效降低鉆遇泥巖的風(fēng)險，提高氣層鉆遇率，但同時也應(yīng)考慮水平井軌跡的平滑程度，盡量做到井斜緩增緩降。

3.2 鉆遇泥巖情況分析及調(diào)整

盡管前期工作對目的層在地下的展布情況已經(jīng)有了很詳細(xì)的了解，但在水平段鉆進(jìn)的過程中，還會時有鉆遇泥巖的情況發(fā)生。泥巖會造成井眼不穩(wěn)定，如果鉆進(jìn)時間過長，有可能造成井眼坍塌掉塊，并引發(fā)工程問題［5］，同時也會影響水平井的產(chǎn)能。這時應(yīng)分析鉆遇泥巖的原因，以便及時對軌跡進(jìn)行調(diào)整。在蘇里格地區(qū)，鉆遇泥巖主要有軌跡鉆遇夾層或軌跡從目的層頂?shù)撞看┏鰞煞N情況。

夾層泥巖的伽馬曲線一般多為漸變形態(tài)，伽馬值逐漸增高，一般在130 API左右，并且在巖屑中泥質(zhì)含量逐漸增多。鉆遇夾層時巖屑通常不是純泥巖，多為粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖，鉆時一般在20 min／m左右，而且這種泥巖夾層在鄰井測井曲線上多有響應(yīng)，很多時候在鄰井測井曲線相應(yīng)位置表現(xiàn)為伽馬值增高。

鉆遇頂?shù)捉缒鄮r一般表現(xiàn)為伽馬值突然增高，伽馬值在140 API以上。巖屑從砂巖突變到純泥巖，鉆時突然增大，一般大于30 min／m。由于蘇里格地區(qū)地層沉積韻律多為正旋回，所以在鉆井過程中，底出多為鉆時很小的粗砂巖到鉆時突然增大的純泥巖，而頂出多為細(xì)砂巖到純泥巖。

此外，在鉆井過程中還可通過某一巖性在水平段的反復(fù)出現(xiàn)來確定地層傾角，確定地層傾角后更有助于判斷鉆遇泥巖是屬于哪種情況。

4 應(yīng)用效果

以蘇53－78－36H井為例，該井A點由蘇53－78－33H和蘇53－78－35H井控制。B點方向由正對B點方向2.7 km處的蘇53－82－37H導(dǎo)井控制。目的層為盒8段6小層，在經(jīng)過仔細(xì)地層對比后，發(fā)現(xiàn)目的層為向B點方向尖滅的砂體。研究后決定以盒8段4小層頂部的純泥巖作為標(biāo)志層，對地層傾角進(jìn)行預(yù)測，目的層也以該層傾角為依據(jù)進(jìn)行延伸，建立地質(zhì)層向模型（圖2）。著陸過程中，通過地層對比，對靶點深度進(jìn)行了及時調(diào)整并順利著陸，實際靶點井深3 557 m，垂深3 323 m，井斜88度。三開后，井深鉆至3 594 m，垂深3 324 m時，伽馬值由60 API增至120 API，巖性由粗砂巖逐漸變?yōu)榉凵皫r，鉆時由5 min／m增至20 min／m，判斷鉆遇目的層上部夾層，決定穿越夾層。井深鉆至3 635 m時，鉆時變小，伽馬值降低，確定進(jìn)入下部氣層。此后在多次發(fā)生鉆遇夾層情況，都對軌跡做出了及時調(diào)整，直到井深4 561 m時，鉆時再次增大，經(jīng)判斷重新鉆遇目的層上部夾層，但此時軌跡已接近B點，調(diào)整也沒必要，直到水平段長度達(dá)到設(shè)計要求后完鉆。

蘇53－78－36H井水平段長度1 001 m，砂巖鉆遇率86.91%，有效儲層鉆遇率86.61%，采用裸眼封隔器分6段進(jìn)行壓裂，于2011年5月15日投產(chǎn)，初期套壓21 MPa，日產(chǎn)氣12×104m3，目前套壓12MPa，日產(chǎn)氣11.5×104m3，生產(chǎn)效果良好。

圖2 蘇53－78－36H井實鉆軌跡剖面

5 結(jié)論與認(rèn)識

（1）水平井著陸過程中精確的地層對比是關(guān)鍵，在蘇里格地區(qū)進(jìn)行地層對比應(yīng)以幾套明顯標(biāo)志層作為主要對比依據(jù)，以目的層上部具有標(biāo)志性的巖性或巖性組合進(jìn)行校正。

（2）地質(zhì)模型的修正過程中要對測量誤差進(jìn)行分析計算，并在導(dǎo)向模型中消除測量誤差的影響。

（3）在揭開目的層前，應(yīng)提前1～2 m將井斜控制在83°～84°，然后穩(wěn)斜或緩增斜進(jìn)行探層，確定進(jìn)入目的層后，將井斜增至設(shè)計要求著陸。

（4）水平段導(dǎo)向過程要準(zhǔn)確判斷鉆頭在目的層中的位置，如鉆遇泥巖應(yīng)根據(jù)實際情況判斷泥巖屬于哪種情況，并做出及時準(zhǔn)確調(diào)整。

［1］ 李爽，李玉城，段憲余，等.水平井技術(shù)在蘇10區(qū)塊的應(yīng)用［J］.特種油氣藏，2011，18（3）：84－86.

［2］ 趙國英.水平井技術(shù)在蘇里格低滲巖性氣藏開發(fā)中的應(yīng)用［J］.石油地質(zhì)與工程，2010，24（3）：98－103.

［3］ 秦宗超，劉迎貴，邢維奇，等.水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在復(fù)雜河流相油田中的應(yīng)用［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33（3）：378－381.

［4］ 竇松江 ，趙平起.水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向方法的研究與應(yīng)用［J］.海洋石油，2009，29（4）：77－82.

［5］ 陳志勇，巨滿成.水平井鉆井技術(shù)在蘇里格氣田的研究和應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2002，22（6）：65－67.

TE243.2

A

1673－8217（2012）04－0101－03

2012－04－26；改回日期：2012－05－16

井元帥，1984年生，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，現(xiàn)主要從事油氣藏綜合地質(zhì)研究及開發(fā)工作。

劉洪樹