三塘湖油田條湖組致密油水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

曾翔宇 （中石油吐哈油田分公司開發(fā)部，新疆 鄯善838202）

劉長(zhǎng)地 （中石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 哈密839009）

肖紅紗 （中石油吐哈油田分公司三塘湖采油廠，新疆 哈密839009）

張中勁，潘有軍 （中石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 哈密839009）

三塘湖條湖組致密油藏位于三塘湖盆地馬朗凹陷腹部的條湖組二段底部，緊鄰條湖組一段火山巖頂部。是一套廣泛分布的、受巖性和物性控制的地層－巖性復(fù)合型大型油藏，該油藏不受構(gòu)造控制，為火山噴發(fā)間歇期形成的屬于湖相火山塵空落水下沉積、近源聚集的致密油藏。受物源方向、沉積環(huán)境、水動(dòng)力條件影響，有利儲(chǔ)層主要分布在凹陷北斜坡淺湖－半深湖區(qū)域。儲(chǔ)層局部受沉積時(shí)高低關(guān)系影響，斜坡上的低凹處沉積儲(chǔ)層較厚［1］。

儲(chǔ)層巖性為粒度極細(xì)的含生物屑英安質(zhì)晶屑－玻屑沉凝灰?guī)r，厚度1～23m。儲(chǔ)層孔隙發(fā)育，孔隙主要以脫?；чg微孔、晶屑溶蝕微孔微洞為主［2］。巖心分析孔隙度為13.2%～24.4%，滲透率0.012～2.73mD（平均0.42mD），含油飽和度60%～90%，屬于中高孔、特低滲、高含油飽和度的致密油藏。原油密度0.89～0.91g／cm3，儲(chǔ)層溫度53～64℃，地層原油黏度58～83mPa·s，屬中質(zhì)、高黏、高蠟、中凝油藏。

條湖組致密油通過3口直井試采，壓裂投產(chǎn)初期日產(chǎn)油10～15m3，1周后快速下降至2～3m3，1個(gè)月后日產(chǎn)油長(zhǎng)期保持在1～1.5m3，直井開發(fā)無經(jīng)濟(jì)效益。勘探上相繼又試驗(yàn)了2口水平探井，并采用分段大型體積壓裂投產(chǎn)，獲單井最高日產(chǎn)油144m3，穩(wěn)定后的日產(chǎn)油達(dá)到了直井的7～10倍，并能保持穩(wěn)定生產(chǎn)半年以上，由此拉開了水平井規(guī)模開發(fā)三塘湖油田致密油的序幕。

1 水平井井位優(yōu)化

三塘湖油田條湖組致密油藏儲(chǔ)層平面上被火山－構(gòu)造活動(dòng)帶控制，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布于濱淺湖相的火山洼地之中，開發(fā)介入時(shí)，一個(gè)井區(qū)僅一口直探井，采用水平井規(guī)模開發(fā)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大。目的層段為下玄武巖－中凝灰?guī)r （儲(chǔ)層）－上凝灰質(zhì)泥巖 （或泥巖）組合，對(duì)應(yīng)著火山噴發(fā)后玄武巖巖漿溢流至火山灰空落至湖相的沉積過程［3］。

從地震相看（圖1），油層位于大套致密玄武巖蚯蚓狀地震反射同相軸之上，為一套強(qiáng)振幅、強(qiáng)連續(xù)性的反射。從油層標(biāo)定的位置可知，蘆1井至馬55井、馬56井的油層不是同期或至少不是同一個(gè)火山活動(dòng)所形成，說明了即使海西末期形成條湖組油藏的范圍較廣，但單井所控制的“單個(gè)油藏”面積不會(huì)很大，該類油藏開發(fā)建產(chǎn)尤其是水平井開發(fā)時(shí)對(duì)油層的準(zhǔn)確標(biāo)定和追蹤尤為重要。為保證鉆井成功率，油層地震反射同相軸追蹤避開了火山－構(gòu)造活動(dòng)帶等相變區(qū)域。通過油層標(biāo)定和層位追蹤，識(shí)別出4個(gè)油層發(fā)育區(qū)域，即蘆1井區(qū)、馬55井區(qū)、馬56井區(qū)以及被斷層分割的南部區(qū)域 （圖2）。

圖1 過蘆1井－馬55井－馬15井－馬56井地震剖面圖

圖2 馬中地區(qū)條湖組二段致密油藏油層底界構(gòu)造圖

油層有利區(qū)域找到后，利用地震振幅屬性開展油層厚度研究。條湖組致密油儲(chǔ)層發(fā)育嚴(yán)格受巖性控制，強(qiáng)振幅區(qū)域油層厚度大，為井位優(yōu)化布置提供又一重要依據(jù)，即在兼顧井網(wǎng)的同時(shí)，水平井盡量布置在油層厚度大的區(qū)域，即圖中白色或灰色區(qū)域，而圖中黑色區(qū)域是要避免布井的區(qū)域 （圖3）。

圖3 馬55井區(qū)－馬56井區(qū)地震振幅屬性圖

2 水平井井網(wǎng)及參數(shù)優(yōu)化

2.1 井網(wǎng)型式優(yōu)化

利用Eclipse數(shù)模軟件建立水平井機(jī)理模型，網(wǎng)格大小設(shè)定為80m×80m×8m，采用20m3／d定液生產(chǎn)，不考慮井筒摩阻。水平段設(shè)計(jì)采用多段井模型描述 （圖4），水平井壓裂裂縫采用近井模型來描述［4，5］。通過模型對(duì)比，井網(wǎng)2即水平井矩形五點(diǎn)法井網(wǎng)單井有效采出程度最高 （圖5），優(yōu)選該井網(wǎng)型式。

圖4 水平井井網(wǎng)排列圖

2.2 水平井參數(shù)優(yōu)化

水平段長(zhǎng)度直接影響水平井的泄油面積和控制可采儲(chǔ)量，理想情況是水平段長(zhǎng)度越大，水平井的產(chǎn)能越高。但實(shí)際生產(chǎn)中由于井網(wǎng)部署、鉆井工藝、油層保護(hù)措施、儲(chǔ)層地質(zhì)條件、經(jīng)濟(jì)效益、井筒摩阻等情況，并不是越長(zhǎng)越好［6］。用水平段井筒水力阻力產(chǎn)能修正方程，結(jié)合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，水平段長(zhǎng)度取500～800m（圖6）。為保證人工裂縫與水平段保持一定的夾角，設(shè)計(jì)水平段方向與地層最大主應(yīng)力方向保持一定的夾角。通過試驗(yàn)井壓裂裂縫監(jiān)測(cè)平均半縫長(zhǎng)190m，對(duì)應(yīng)排距取400m。

圖5 水平井井網(wǎng)型式優(yōu)選

圖6 水平井參數(shù)優(yōu)化

3 水平井水平段軌跡優(yōu)化

三塘湖油田條湖組致密油藏圈閉微構(gòu)造變化劇烈，針對(duì)該構(gòu)造特點(diǎn)，利用地層傾角屬性開展構(gòu)造精細(xì)研究。地層傾角屬性圖上 （圖7），白色區(qū)域?yàn)榈貙觾A角變化快的區(qū)域，黑色區(qū)域?yàn)榈貙觾A角變化慢的區(qū)域，灰色區(qū)域介于二者之間。若定義水平段方向?yàn)橐暤貙觾A角方向，取南東至北西為正方向，那么視地層傾角變化范圍為－5～16.5°。白色區(qū)域的井水平段采用多控制點(diǎn)、寬靶框、全脫靶工程軌跡設(shè)計(jì)模式 （圖8），地質(zhì)靶點(diǎn)3～5個(gè)。根據(jù)構(gòu)造復(fù)雜程度，垂直靶框上下取5～10m以便于現(xiàn)場(chǎng)軌跡調(diào)整。

圖7 馬55井區(qū)－馬56井區(qū)地層傾角屬性圖

全脫靶工程軌跡設(shè)計(jì)模式原則是：①總原則，鉆井軌跡限制在靶框內(nèi)；②工程靶點(diǎn)與地質(zhì)靶點(diǎn)可以不一致；③地質(zhì)靶點(diǎn)與軌跡之間偏移距最大；④地層傾角變化較大時(shí)，工程軌跡局部可以出地質(zhì)靶框，但要保證全井段在地質(zhì)靶框里達(dá)80%～90%。

圖8 全中靶與全脫靶模式示意圖

目的區(qū)塊僅有3口直井作為參考，即一個(gè)甜點(diǎn)區(qū)1口直探井，水平井軌跡設(shè)計(jì)主要依靠地震資料，但地震的精度對(duì)于水平井設(shè)計(jì)是不夠的，因此設(shè)計(jì)了6口導(dǎo)眼井校正地震速度以輔助水平井軌跡設(shè)計(jì)［7～11］。

對(duì)于設(shè)計(jì)導(dǎo)眼的井，由于構(gòu)造復(fù)雜，同一井中，地層傾角不斷變化，往往控制住A靶點(diǎn)，卻控制不住水平段中后段。而且部分區(qū)域油層厚度變薄，最薄處僅1m左右。為應(yīng)對(duì)該種復(fù)雜的地質(zhì)狀況，加強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)導(dǎo)向工作，但出于成本考慮，隨鉆測(cè)井僅用了隨鉆伽馬，極少井用了隨鉆電阻率，儀器零長(zhǎng)都在10～15m，及時(shí)性較差，現(xiàn)場(chǎng)主要以錄井資料作為地質(zhì)導(dǎo)向的依據(jù)。為保證較高的油層鉆遇率，現(xiàn)場(chǎng)軌跡調(diào)整力度較大，超過80%的井都經(jīng)過了幅度較大的軌跡調(diào)整［12，13］。

據(jù)已完鉆井揭示，水平段井斜角變化范圍62～101°，最大全角變化率11°。普遍采用3個(gè)或以上的地質(zhì)靶點(diǎn)設(shè)計(jì)軌跡，最多的達(dá)到5個(gè)靶點(diǎn)控制水平段軌跡?，F(xiàn)場(chǎng)軌跡調(diào)整幅度最大的井實(shí)際完鉆垂深與設(shè)計(jì)相差達(dá)到50m，設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施難度都非常大。

4 應(yīng)用及效果

三塘湖油田條湖組致密油目前有馬56井區(qū)、馬55井區(qū)和蘆1井區(qū)投入水平井開發(fā)。截至2014年底，共完鉆水平井32口，投產(chǎn)30口，建成產(chǎn)能11.1×104t，提交控制儲(chǔ)量2506×104t，累計(jì)動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量1225×104t。

根據(jù)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)情況，水平段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度500～1400m，實(shí)際長(zhǎng)度412～1419m。從油層鉆遇率看，水平井平均實(shí)鉆水平段長(zhǎng)709m，平均鉆遇油層523m，油層鉆遇率73.8%。

致密油水平井投產(chǎn)主要采用“速鉆橋塞＋分簇射孔”大型體積壓裂工藝，平均單井入井凈液量7800m3，入井總砂量370m3，施工排量8～12m3／min。平均放噴排液4d見油，見油平均返排率2.5%；平均放噴20d正常生產(chǎn) （含水率降至20%左右），正常生產(chǎn)平均返排率10%。投產(chǎn)后前3個(gè)月平均單井日產(chǎn)液22.4m3、日產(chǎn)油15.6t、含水率21.8%，累計(jì)產(chǎn)油1420t，超過方案單井初產(chǎn)油12.5t的指標(biāo)。

經(jīng)過一年多的實(shí)施，三塘湖油田條湖組致密油水平井規(guī)模開發(fā)取得了較好的效果，突破了三塘湖盆地非常規(guī)油氣資源儲(chǔ)量有效動(dòng)用的技術(shù)難題，初步建立了三塘湖盆地非常規(guī)油氣有效開發(fā)動(dòng)用的技術(shù)模式。

5 結(jié)語

1）通過油層標(biāo)定和層位追蹤，識(shí)別出4個(gè)油層發(fā)育區(qū)域，即蘆1井區(qū)、馬55井區(qū)、馬56井區(qū)以及被斷層分割的南部區(qū)域。井位優(yōu)化在兼顧井網(wǎng)的同時(shí)，水平井盡量布置在油層厚度大的區(qū)域。

2）利用Eclipse數(shù)模軟件建立水平井機(jī)理模型，矩形五點(diǎn)法水平井井網(wǎng)單井有效采出程度最高。水平段長(zhǎng)度取500～800m，試驗(yàn)井壓裂裂縫監(jiān)測(cè)平均半縫長(zhǎng)190m，對(duì)應(yīng)排距取400m。

3）采用多靶點(diǎn)、寬靶框、全脫靶模式優(yōu)化水平段軌跡設(shè)計(jì)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆井動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)軌跡。

本文屬新疆吐哈油田油氣持續(xù)上產(chǎn)勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目 （2012E－34－08）產(chǎn)出論文。

［1］ 梁浩，李新寧，馬強(qiáng)，等 .三塘湖盆地條湖組致密油地質(zhì)特征及勘探潛力 ［J］.石油勘探與開發(fā)，2014，41（5）：563～572.

［2］ 焦立新，劉俊田，張宏，等 .三塘湖盆地沉凝灰?guī)r致密儲(chǔ)集層特征及其形成條件 ［J］.天然氣地球科學(xué)，2014，25（11）：1697～1705.

［3］ 陳旋，李杰，梁浩，等 .三塘湖盆地條湖組沉凝灰?guī)r致密油藏成藏特征 ［J］.新疆石油地質(zhì)，2014，35（4）：386～390

［4］ 趙繼勇，何永宏，樊建明，等 .超低滲透致密油藏水平井井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)研究 ［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2014，36（2）：91～97.

［5］ 丁一萍，李江龍，劉傳喜，等 .低滲透稠油油藏水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 ［J］.天然氣地球科學(xué)，2011，22（3）：561～565

［6］ 胡月亭，周煌輝，蘇義腦，等 .水平井水平段長(zhǎng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 ［J］.石油學(xué)報(bào)，2000，21（4）：80～86.

［7］ 崔紅英 .水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 ［J］.石油鉆探技術(shù)，2002，30（6）：18～20.

［8］ 劉修善 .拱形水平井的設(shè)計(jì)方法研究 ［J］.天然氣工業(yè)，2006，26（6）：63～65.

［9］ 劉傳虎，劉福貴，王超明，等 .水平并設(shè)計(jì)中地震資料的應(yīng)用 ［J］.石油物探，1992，31（3）：47～54.

［10］ 錢峰，楊立軍 .三塘湖致密油長(zhǎng)水平段水平井鉆井技術(shù) ［J］.石油鉆采工藝，2014，36（6）：20～23.

［11］ 王興武 .薄油層水平井軌跡控制技術(shù) ［J］.鉆采工藝，2010，33（6）：127～129，136.

［12］ 劉巖松，衡萬富，劉斌，等 .水平井地質(zhì)導(dǎo)向方法 ［J］.石油鉆采工藝，2007，29（Z1）：4～6.

［13］ 袁昭，李艷明，陶林本，等 .吐哈油田水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)研究 ［J］.石油鉆探技術(shù)，2008，36（3）：87～90.