蘇里格氣田東區(qū)南部上古生界水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)方法與應(yīng)用

費(fèi)世祥 王 勇 王心敏 安志偉 薛云龍 鄭海亮

(1.中國石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油長應(yīng)油田分公司低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室3.中國石油長慶油田第一采氣廠)

0 前言

鑒于水平井開發(fā)技術(shù)具有提高油氣井單井產(chǎn)量和氣田開發(fā)效益的獨(dú)特優(yōu)勢，中國石油(PetroChina)于2008年大力推廣水平井開發(fā)，通過幾年的攻關(guān)，逐步形成了水平井開發(fā)技術(shù)流程，各氣區(qū)根據(jù)儲層自身特點(diǎn)，形成了各具特色的水平井開發(fā)技術(shù)。蘇里格氣田東區(qū)南部水平井開發(fā)技術(shù)就是在此背景下，通過開展理論與實(shí)踐結(jié)合，并不斷完善而形成，為該區(qū)水平井開發(fā)提供了有力的技術(shù)保障。水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是水平井開發(fā)技術(shù)的重要環(huán)節(jié)和組成部分，地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的優(yōu)劣是決定水平井是否成功的關(guān)鍵。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

蘇里格氣田東區(qū)南部位于盆地伊陜斜坡中北部，主力含氣層系中二疊統(tǒng)下石盒子組盒8段，目前人們大都認(rèn)為該區(qū)盒8段屬于辨狀河三角洲沉積[2,3]，主要發(fā)育分流河道、分流間灣、泛濫平原等微相，局部發(fā)育河口壩、心灘微相，底部發(fā)育一套石英砂巖類砂巖，即“駱駝脖砂巖”(Norir 1922)，整體屬于低豐度、低滲、低壓氣藏，氣藏分布受構(gòu)造影響不明顯，是典型的巖性氣藏。

砂體普遍呈現(xiàn)多期疊置，橫向上復(fù)合連片、單層分散的特征，砂體厚度小于5m的占88.0%，單砂體接觸方式有多邊式、多層式和孤立式3種(圖1)，其中以側(cè)向加積形成的多層式接觸為主。沿南北方向呈條帶狀展布，一般在4000m左右；東西向?qū)挾扔邢蓿话阍?00m左右；平面上河道分叉、交匯頻繁，非均質(zhì)性強(qiáng)。這對水平井開發(fā)帶來了很多困難。

圖1 蘇東南上古生界盒8砂體沉積模式圖

2 盒8氣藏實(shí)施水平井開發(fā)的難點(diǎn)

蘇里格氣田東區(qū)南部盒8段氣藏應(yīng)用水平井開發(fā)存在諸多難點(diǎn)：①上部地層缺少明顯和穩(wěn)定的標(biāo)志層，很難準(zhǔn)確對比地層；②目的層儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，泥巖夾層多，容易脫靶；③在水平段鉆進(jìn)過程中存在巖屑床，巖屑上返不及時(shí)、混雜，實(shí)鉆地層不易判斷；④泥巖易垮塌，摩阻大，水平段不宜過長等。

3 水平井地質(zhì)導(dǎo)向方法與應(yīng)用

目前國內(nèi)水平井地質(zhì)導(dǎo)向以隨鉆測量(MWD)和隨鉆測井(LWD)為主，在蘇里格氣田目前主要運(yùn)用隨鉆測量(MWD)，針對蘇東南盒8氣藏的地質(zhì)特征和水平井開發(fā)存在的難點(diǎn)，本文總結(jié)了以隨鉆測量(MWD)實(shí)測數(shù)據(jù)和錄井?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，適合水平井入靶時(shí)的“導(dǎo)眼法”地質(zhì)導(dǎo)向方法和水平段時(shí)的“沉積相法”地質(zhì)導(dǎo)向方法，指導(dǎo)水平井的實(shí)施。

“導(dǎo)眼法”地質(zhì)導(dǎo)向方法是優(yōu)選“標(biāo)準(zhǔn)井”做為水平井的“導(dǎo)眼”[3]，主要利用水平井隨鉆測量(MWD)數(shù)據(jù)和錄井資料判斷相對穩(wěn)定的標(biāo)志層、井間高程、地層厚度等與“導(dǎo)眼”井的相關(guān)關(guān)系，確定入靶點(diǎn)，指導(dǎo)井眼軌跡控制，保證“軟著陸”?！俺练e相法”地質(zhì)導(dǎo)向方法就是在區(qū)域地質(zhì)沉積環(huán)境分析基礎(chǔ)之上，利用“willson相律”建立局部區(qū)域地質(zhì)沉積相模型，同時(shí)利用水平井隨鉆測量(MWD)數(shù)據(jù)和錄井資料不斷修正模型，在地質(zhì)模型的概念指導(dǎo)下判斷目的層的產(chǎn)狀，指導(dǎo)水平井軌跡控制。

3.1 水平井入靶地質(zhì)導(dǎo)向

(1) 鉆前準(zhǔn)備與設(shè)計(jì)

要做好水平井入靶地質(zhì)導(dǎo)向，首先要熟悉整個(gè)工區(qū)構(gòu)造、地層、電性特征，掌握砂體在橫向和縱向的變化規(guī)律，進(jìn)行多方面論證，掌握不同層段的巖性特征、巖性組合特征，進(jìn)而確定區(qū)域相對穩(wěn)定的“對比標(biāo)志層”，達(dá)到準(zhǔn)確判斷入靶點(diǎn)空間位置。

在該區(qū)相對穩(wěn)定的標(biāo)志層有：①石千峰組底砂巖，巖性為淺肉紅色細(xì)一中砂巖，局部區(qū)塊巖性含礫，礫石成分以長石礫為主，次為石英礫，電性特征高電阻、低聲速；②盒4段底砂巖，巖性為灰白色中—粗砂巖，電性特征高電阻、中聲速；③盒7段底砂巖，巖性為淺灰色、灰白色細(xì)一中砂巖，電性特征中電阻、中聲速。

H1井水平段在地震剖面上無地震波形異常顯示，含氣特征較好(圖2)，計(jì)算地層上傾0.12°，坡降-2.1m/km(圖3)。根據(jù)鄰井對比分析，選取B井作為“導(dǎo)眼井”，確定與B井對應(yīng)的盒8下2段氣層頂部入靶，靶點(diǎn)海拔-1792.2m，垂深3041.4m，有效厚度14.3m。(圖4、圖5)。

圖2 H1井水平段地震剖面

圖3 H1井軌跡在氣藏剖面上投影

(2)入靶地質(zhì)導(dǎo)向

MWD儀器只具有隨鉆測量方位、井斜、井深、自然伽馬等參數(shù)，作為分析砂泥巖地層的重要指標(biāo)—自然伽馬，比實(shí)鉆井深一般要滯后14m，在井斜較小時(shí)不能反映實(shí)時(shí)地層特征，只有在接近目的層時(shí)才能勉強(qiáng)作為對比依據(jù)，所以錄井資料和隨鉆伽馬的配合使用在入靶過程中尤為重要。針對該區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)，水平井入靶時(shí)要著眼于整套疊置砂體，而不能局限于某一層單砂體。

H1井斜井段實(shí)鉆過程中，從上至下的三套相對穩(wěn)定的標(biāo)志層均對應(yīng)較好，在鉆至井深3221m(垂深3037.27m)，巖性由上部的灰色泥巖變化至淺灰色含氣細(xì)紗巖(圖4)，GR值降低，氣測上升至26.6%，與其標(biāo)準(zhǔn)井B井對比,認(rèn)為該氣層對應(yīng)“導(dǎo)眼井”的盒8下2段頂部含氣層段(3037.5m～3040.9m)，含氣層段沿水平井方向含氣性變好，并且垂深與“導(dǎo)眼井”盒8下2上部含氣層持平，由此上調(diào)靶點(diǎn)，最終確認(rèn)該處為入靶點(diǎn)。

圖4 H1井入靶GR垂深對比圖

圖5 H1井實(shí)鉆軌跡圖

3.2 水平井水平段地質(zhì)導(dǎo)向

在開始實(shí)施水平段前，地質(zhì)導(dǎo)向人員必須再結(jié)合入靶后的測井資料分析目的層段與對應(yīng)“導(dǎo)眼井”、其它鄰井的地層對比情況，建立起初步地質(zhì)模型，來指導(dǎo)水平井的水平段鉆進(jìn)。

(1)水平段地質(zhì)導(dǎo)向原則

水平段地質(zhì)導(dǎo)向一方面要考慮滿足地質(zhì)模型要求，以鉆遇氣層長度最大為目標(biāo)，遇見泥質(zhì)夾層泥巖不能著急調(diào)整，向前鉆進(jìn)50～100m再做調(diào)整，調(diào)整降斜鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)該保持較大角度鉆進(jìn)以最短距離穿過泥質(zhì)夾層，若在沒有鉆遇氣層前目標(biāo)體垂向上寧可過之而務(wù)缺之；另一方面要考慮在確定工程能夠?qū)崿F(xiàn)的條件下，以最短調(diào)整段長完成軌跡調(diào)整。

(2)水平段地質(zhì)導(dǎo)向

在水平段鉆進(jìn)過程中氣測值降低、鉆時(shí)升高、巖屑石英含量降低、泥質(zhì)含量升高和GR值升高是進(jìn)入泥巖地層的標(biāo)志，反之則是進(jìn)入儲層的標(biāo)志。在水平段的錄井過程中，若出現(xiàn)泥巖，其來源不外乎4種情況:①鉆頭穿出氣層遇到上部泥巖蓋層；②垂向上泥巖隔層；③水平向泥巖夾層；④鉆頭穿出氣層遇到下部泥巖。

水平段地質(zhì)導(dǎo)向任務(wù)無非是層外調(diào)整和層內(nèi)調(diào)整兩種。當(dāng)鉆到泥巖并判斷是上述①、④情況時(shí)，此時(shí)需要回調(diào)井斜使鉆頭重新回到氣層內(nèi)部；當(dāng)鉆到泥巖并判斷是上述②、③情況時(shí)，此時(shí)需要微調(diào)或者不調(diào)井斜使鉆頭快速穿過氣層內(nèi)部泥質(zhì)夾層。為此本文針對陸相地層的沉積特點(diǎn)，在水平井水平段鉆進(jìn)中應(yīng)用“沉積相法”地質(zhì)導(dǎo)向方法，及時(shí)建立修正地質(zhì)模型，指導(dǎo)水平段鉆進(jìn)。

H1水平段鉆至井深3477m(垂深3041.97m)時(shí)儲層含氣性變差，預(yù)測鉆至對應(yīng)“導(dǎo)眼井”上部氣層間的泥質(zhì)夾層，決定降斜鉆進(jìn)穿過泥質(zhì)夾層；在鉆至井深3758m(垂深3052.01m)時(shí)，降斜垂深已下降10.04m，巖性為灰色泥巖及泥質(zhì)砂巖，與“導(dǎo)眼井”對比泥巖夾層變厚，根據(jù)現(xiàn)場錄井顯示，從井深3477m到3758m巖性有由灰色泥巖逐漸向泥質(zhì)粉—細(xì)砂巖變化的趨勢，地質(zhì)導(dǎo)向小組依照沉積規(guī)律不斷地分析修正該井地質(zhì)模型(圖6)，認(rèn)為B井、C井的河道疊置模式屬于心灘疊置， H1井則屬于心灘+廢棄河道，按照地質(zhì)模型分析認(rèn)為在H1井下面仍然有一個(gè)心灘單砂體，因此決定繼續(xù)以井斜87°穩(wěn)斜鉆進(jìn)，在鉆至井深3795m氣測逐漸上升，巖性變?yōu)榧?xì)—中砂巖，判斷已鉆穿泥質(zhì)夾層進(jìn)入下部氣層。該井自3795m以后以900左右穩(wěn)斜鉆進(jìn)至4373m完鉆，均在氣層中，連續(xù)氣層長度578m。

4 實(shí)施效果

2011年在該項(xiàng)技術(shù)指導(dǎo)下，蘇東南實(shí)施上古生界水平井4口，平均水平段長度1093m，平均穿越有效儲層長度742m，平均有效儲層鉆遇率67.5%，試氣平均無阻流量82.1418×104m3/d，效果良好，在該區(qū)塊創(chuàng)多項(xiàng)記錄。

圖6 H1井地質(zhì)模型圖

5 結(jié)論與認(rèn)識

(1)地質(zhì)導(dǎo)向鉆前準(zhǔn)備尤為重要，現(xiàn)場地質(zhì)人員應(yīng)提前介入，對設(shè)計(jì)人員所使用的資料進(jìn)行分析，掌握地層變化特點(diǎn)，掌握各相對標(biāo)志層及目的層的特征極為重要。

(2)“導(dǎo)眼法”和“沉積相法”地質(zhì)導(dǎo)向方法在蘇東南上古生界水平井開發(fā)中發(fā)揮了重要作用，其中“導(dǎo)眼井”準(zhǔn)確的選取能指導(dǎo)軌跡順利著陸，最為關(guān)鍵，是導(dǎo)向基礎(chǔ)；“沉積相法” 地質(zhì)模型的準(zhǔn)確建立和及時(shí)修正能指導(dǎo)水平段鉆進(jìn)，提高儲層鉆遇率，是導(dǎo)向重點(diǎn)。

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