火山巖氣藏水平井探氣頂優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

馬鑫

(中石油大慶石油管理局大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江 大慶 163411)

大慶油田深層天然氣主要儲(chǔ)層是營(yíng)城組四段火山巖儲(chǔ)層，在水平井施工中經(jīng)常遇到地質(zhì)靶點(diǎn)垂直深度不準(zhǔn)確的問(wèn)題[1]。利用隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)中的地質(zhì)參數(shù)測(cè)量傳感器能夠測(cè)量電阻率、自然伽馬、中子密度、巖石孔隙度等地層參數(shù),并提供實(shí)時(shí)的測(cè)井曲線(xiàn)，再結(jié)合巖屑綜合錄井、氣測(cè)顯示等，可以確定標(biāo)志層和目的層深度。應(yīng)用隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)鉆火山巖水平井的施工過(guò)程分為探氣頂階段和中靶階段，其中探氣頂階段的主要任務(wù)是確定合理的井斜角和靶點(diǎn)推移距離，以便探知?dú)鈱訙?zhǔn)確位置。下面，筆者對(duì)火山巖氣藏水平井探氣頂優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

1 探氣頂優(yōu)化設(shè)計(jì)原理

首先需要根據(jù)隨鉆測(cè)井、錄井?dāng)?shù)據(jù)和區(qū)塊內(nèi)鄰井資料進(jìn)行地層(尤其是標(biāo)志層)的對(duì)比分析，當(dāng)鉆遇標(biāo)志層后，通過(guò)地層對(duì)比以及與鄰井的連井圖分析，可以預(yù)測(cè)出氣層的上、下限范圍，據(jù)此進(jìn)行探氣頂優(yōu)化設(shè)計(jì)。在實(shí)際鉆進(jìn)過(guò)程中，若需要重新調(diào)整氣層位置，就必須根據(jù)新的氣層位置及其上、下限，再次進(jìn)行探氣頂優(yōu)化設(shè)計(jì)，如此反復(fù)進(jìn)行，直至鉆達(dá)氣層頂界面。鉆達(dá)氣層頂界面后，當(dāng)隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)中的測(cè)井曲線(xiàn)、鉆時(shí)、巖屑錄井及氣測(cè)全烴值等均反映出氣層特征后，就可以確定氣層的垂深，據(jù)此設(shè)計(jì)出井底至目標(biāo)的待鉆軌道并進(jìn)行施工直至中靶。

2 靶點(diǎn)最佳推移距離的計(jì)算

火山巖氣藏水平井探氣頂優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原則是盡量使井眼軌跡調(diào)整到有利于中靶的位置，具體表現(xiàn)在以下2點(diǎn)：一是要使A點(diǎn)靶窗(簡(jiǎn)稱(chēng)A靶點(diǎn))向前或向后推移的長(zhǎng)度盡量減小(見(jiàn)圖1)；二是使中靶軌道的施工難度盡可能減小。對(duì)施工過(guò)程中，由于靶點(diǎn)垂直深度的不確定性，經(jīng)常出現(xiàn)需要將A靶點(diǎn)向前或向后推移才能保證中靶的情況，但A靶點(diǎn)向后推移得越多，在氣層中的井段就越短，這將不利于提高氣井產(chǎn)能。另外，如果A靶點(diǎn)向前推移越多，則會(huì)提高中靶軌道施工難度并增加施工風(fēng)險(xiǎn)。為此，需要確定A靶點(diǎn)最佳推移距離。

當(dāng)氣層提前出現(xiàn)時(shí)，A靶點(diǎn)向前推移的距離ΔL計(jì)算公式如下：

(1)

當(dāng)氣層滯后出現(xiàn)時(shí)，A靶點(diǎn)向后推移的距離ΔL計(jì)算公式如下：

(2)

式中，KZ為工具在氣層中的造斜率，(°)/30m；α3為A靶點(diǎn)井斜角，(°)；α1為當(dāng)前井底井斜角,(°)；Sa為A靶點(diǎn)設(shè)計(jì)水平位移,m；Sw為當(dāng)前井底水平位移,m；Δh為估計(jì)油層垂深誤差。

3 最佳探氣頂井斜角的選擇

為了減少靶點(diǎn)A向前或向后推移的距離，保證鉆井施工的安全進(jìn)行，必須選擇一個(gè)最佳的穩(wěn)斜探氣頂角來(lái)進(jìn)行穩(wěn)斜鉆進(jìn)。隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量?jī)x器具有測(cè)量電阻率、伽馬、巖石密度、中子孔隙度的測(cè)量短節(jié)，電阻率對(duì)氣層反應(yīng)明顯[4]。假設(shè)儀器的電阻率測(cè)點(diǎn)A靶點(diǎn)為第2增斜段與探氣頂段的拐點(diǎn)，鉆頭距儀器下端面B點(diǎn)的長(zhǎng)度為l，工具在著陸段造斜率為K，氣層厚度為H，距氣頂H/3處開(kāi)始入靶(見(jiàn)圖1)，則最佳探氣頂井斜角α2可以通過(guò)如下公式計(jì)算[4]：

(3)

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

將火山巖氣藏水平井探氣頂優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用在大慶油田升深平1井、徐深1-平1井、徐深8-平1井、徐深9-平1井、徐深9-平2井等火山巖氣藏水平井施工中。A靶點(diǎn)設(shè)計(jì)與實(shí)鉆參數(shù)對(duì)比如表1所示。從表1可以看出，升深平1井、徐深1-平1井、徐深9-平1井的目的層垂深出現(xiàn)不同程度的滯后，而徐深8-平1井、徐深9-平2井的目的層垂深出現(xiàn)不同程度的提前，但無(wú)論目的層垂深滯后或提前，在目的層垂深與設(shè)計(jì)垂深相差較大的情況下仍能保證準(zhǔn)確中靶，最大限度地減少了A靶點(diǎn)向后推移的長(zhǎng)度，并且降低了火山巖水平井中靶軌道的施工難度，中靶率均達(dá)到了100%。

表1 A靶點(diǎn)設(shè)計(jì)與實(shí)鉆參數(shù)對(duì)比表

5 結(jié)論及建議

1)通過(guò)火山巖氣藏水平井探氣頂優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠解決火山巖氣藏水平井地質(zhì)靶點(diǎn)不確定條件下的中靶問(wèn)題，同時(shí)可以降低中靶軌道的施工難度。

2)由于氣層位置誤差的大小對(duì)火山巖氣藏水平井探氣頂效果影響很大，有必要加強(qiáng)提高油層位置預(yù)測(cè)精度的研究來(lái)進(jìn)一步改善中靶效果。

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