增設(shè)虛擬靶點控制水平井井眼軌道設(shè)計技術(shù)

張　凱（大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院，黑龍江大慶　163453）

增設(shè)虛擬靶點控制水平井井眼軌道設(shè)計技術(shù)

張凱
（大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院，黑龍江大慶163453）

近年來，大慶油田越來越多地應(yīng)用水平井技術(shù)開發(fā)薄差油藏，這些油藏的儲層最薄處只有0.6 m。開發(fā)過程中為了增大泄油面積，設(shè)計的水平段都比較長，在進(jìn)行井眼軌道設(shè)計時，常規(guī)單圓弧或雙圓弧模型聯(lián)接起來的軌道會上偏或下偏，偏離出地質(zhì)開發(fā)方案給出的靶窗范圍，造成有效水平段的損失。為了滿足地質(zhì)對設(shè)計軌道的要求，需要在水平井軌道設(shè)計時人為增設(shè)1個或多個虛擬靶點，并通過微調(diào)對應(yīng)井段的造斜率，實現(xiàn)對井眼設(shè)計軌道的控制，達(dá)到設(shè)計的井眼軌道在油層內(nèi)穿過的目的，不僅降低了現(xiàn)場施工過程中邊鉆邊找油層的難度，而且提高了儲層的鉆遇率，很好地滿足了油藏開發(fā)方案對鉆井工程的要求。

水平井；虛擬靶點；軌跡控制；鉆遇率；薄油藏

大慶油田薄差油藏厚度小，大傾角薄油藏視傾角達(dá)幾十度，利用地質(zhì)給出的靶點坐標(biāo)設(shè)計的水平井井眼軌道常會偏離靶區(qū)范圍，有時會偏出很多，甚至超出60%以上，將嚴(yán)重影響儲層鉆遇率，影響開發(fā)效果。因此，為了使鉆井設(shè)計軌道能滿足地質(zhì)設(shè)計要求，在鉆井設(shè)計時采用增設(shè)虛擬靶點的方法控制鉆井井眼軌道技術(shù)。虛擬靶點是指當(dāng)水平井鉆井設(shè)計井眼軌道不能滿足地質(zhì)設(shè)計要求時，工程設(shè)計人為地在靶區(qū)內(nèi)增設(shè)1個或多個虛擬靶點，以實現(xiàn)地質(zhì)設(shè)計軌道要求。

1　按地質(zhì)給出靶點設(shè)計的井眼軌道

圖1是大慶油田X3-P3水平井地質(zhì)設(shè)計鉆井軌道，地質(zhì)給出A、B、C、D、E 5個靶點，地層視傾角較大，分段地層視傾角分別為：AB段為6.36°、BC段為15.86°、CD段為21.39°、DE段為6.44°。靶窗寬度20m，上下高度偏差靶點之間不一，最小1.4 m，最大3.9 m。表1是按照地質(zhì)給出的5個靶點計算的井眼軌道剖面靶點數(shù)據(jù)，表2是針對表1設(shè)計出的井眼軌道數(shù)據(jù)中的BC段進(jìn)行中靶分析所得數(shù)據(jù)，圖2 是按照地質(zhì)給出的5個靶點設(shè)計的鉆井軌道。

圖1　X3-P3井南一段Ⅰ1-2號層地質(zhì)設(shè)計鉆井軌道

圖2　設(shè)計鉆井軌道垂直投影示意圖

表1　設(shè)計剖面靶點數(shù)據(jù)

表2　BC段未增設(shè)虛擬靶點中靶評價數(shù)據(jù)

從圖2可看出，BC和CD 兩段軌跡偏出地質(zhì)靶窗要求，BC段道跡嚴(yán)重出靶窗。BC段從2684.16～2864.29 m出靶窗，損失長度180.13 m，BC段長211 m，造成該段水平段儲層損失85.37%；CD段從2 916.68～3 045.82 m出靶窗，損失長度129.14 m，CD段長163.82 m，造成該段水平段儲層損失78.83%。兩段軌道總共造成儲層損失82.51%。砂巖穿遇率只有不到18%，鉆井設(shè)計軌道不能滿足地質(zhì)方案要求。為此，需要進(jìn)行優(yōu)化與控制，在偏出靶窗范圍的井眼軌道上添加虛擬靶點對設(shè)計軌道進(jìn)行控制，使偏出的部分重新回到靶窗范圍內(nèi)。

2　增加虛擬靶點設(shè)計的井眼軌道

2.1在BC段和CD段各增加1個虛擬靶點B2、C1

如圖3所示，在BC靶點間加入1個虛擬靶點B2后，BC段中BB2段仍有部分井段出靶窗現(xiàn)象，但損失段減少。通過中靶數(shù)據(jù)分析可得，BB2段從2694.15～2 753.94 m出靶窗，損失長度59.79 m，BC段造成水平段損失28.34%。CD段通過增加虛擬靶點C1后，CD段從2 975.73～3 005.31 m出靶窗，損失長度29.58 m，CD段造成水平段損失18.06%。兩段軌跡總共造成儲層損失23.84%，水平段損失率明顯減少。但仍然有部分軌跡偏出靶窗，需要對井眼進(jìn)一步優(yōu)化，考慮到增加虛擬靶點要符合鉆井實際，既要滿足地質(zhì)要求，又要方便施工，一般虛擬靶點不宜超過4個，如果虛擬靶點過多，會增加施工時軌道控制難度。由于BC段較長，而且偏出軌跡比較多，需要在BC段再添加虛擬靶點，CD段內(nèi)不再添加虛擬靶點，通過微調(diào)造斜率來實現(xiàn)軌道的優(yōu)化。

圖3 增加2個虛擬靶點后軌道垂直投影示意圖

2.2在BC段再增加2個虛擬靶點B1和B3

如圖4所示，在BC段內(nèi)再添加2個虛擬靶點B1、B3；BC段軌跡都在地址給定的靶窗范圍內(nèi)，再微調(diào)CD段的造斜率，CD段的井眼軌道也基本都在靶窗范圍之內(nèi)。通過添加虛擬靶點，整個井眼軌道得到了有效控制，保證了儲層的鉆遇率，滿足了油藏開發(fā)方案的要求。

圖4　增加4個虛擬靶點后軌道垂直投影示意圖

3　實鉆分析

X3-P3井通過鉆井設(shè)計優(yōu)化與現(xiàn)場精確井眼軌道控制與施工，取得了良好的效果，目的層砂巖鉆遇率達(dá)88%。后期鉆進(jìn)過程中巖性為干砂巖提前完鉆。從圖5實鉆軌跡與設(shè)計軌道的對比可以看出，井眼軌道得到了很好的優(yōu)化和控制，實鉆軌跡與設(shè)計軌道吻合非常好，整個實鉆軌跡在地質(zhì)給定的靶窗范圍內(nèi)通過，滿足地質(zhì)開發(fā)要求。

圖5　實鉆軌跡和設(shè)計軌道對比

4　結(jié)論

（1）地質(zhì)方案給出的靶點數(shù)據(jù)不能滿足鉆井軌道設(shè)計要求時，增設(shè)虛擬靶點可以使設(shè)計軌道滿足地質(zhì)要求，提高儲層鉆遇率。

（2）增加虛擬靶點時要考慮造斜率的變化，滿足下套管要求和完井要求。

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（修改稿收到日期2014-10-30）

〔編輯付麗霞〕

Add virtual target to control horizontal well borehole trajectory design techniques

ZHANG Kai
（Production Engineering Research Institute of Daqing oilfield co., LTD,Daqing 163453,China）

In recent years, Daqing oilfield applies horizontal well technology to develop poor thin oil reservoir more and more, the thinnest place of the oil-layers of the reservoir is only 0.6 m, in order to increase the drainage area the development process, the design length of horizontal section is long, in the face of such situation, when carries on the borehole trajectory design, According to the conventional single or double circular arc model linked trajectory will upward bias or downward bias, deviate from the geological development program gives the scope of the target window, resulting in loss of effective horizontal section.In order to meet the requirements of geology for orbit design, need to be in the horizontal well track design artificially add one or more virtual targets, and by fine-tuning the slope of the corresponding section, realizing the control of the borehole design track, meet the purpose of designed borehole trajectory within the reservoir. Not only reduces the construction difficulty of drilling while looking for oil-layer, and increase the rate of the drill in the reservoir, well meet the requirements of the reservoir development scheme for drilling engineering.

horizontal well; virtual target; borehole trajectory control; reservoir drilling rate; the thin reservoir

TE243

A

1000 – 7393（ 2015 ） 02 – 0005 – 03

10.13639/j.odpt.2015.02.002

國家自然科學(xué)基金“鉆頭諧振激勵下巖石的響應(yīng)機(jī)制及破碎機(jī)理研究”（編號：51274072）。

張凱，1987年生。2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）地質(zhì)工程專業(yè)，現(xiàn)從事鉆井設(shè)計及科研工作。電話：0459-5960767。E-mail:zhangkaipkf@petrochina.com.cn。

引用格式：張凱.增設(shè)虛擬靶點控制水平井井眼軌道設(shè)計技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2015，37（2）：5-7.