側(cè)鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)優(yōu)化及應(yīng)用

張芬輝

(中國石化勝利油田分公司現(xiàn)河采油廠,山東東營257068)

側(cè)鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)優(yōu)化及應(yīng)用

張芬輝

(中國石化勝利油田分公司現(xiàn)河采油廠,山東東營257068)

現(xiàn)河地區(qū)復(fù)雜斷塊油藏經(jīng)過長期強(qiáng)化開采,剩余油高度分散,井況問題突出,原井網(wǎng)對(duì)于油田開發(fā)的不適應(yīng)性逐漸表現(xiàn)出來。20世紀(jì)90年代前一般靠補(bǔ)充完善井進(jìn)行調(diào)整,但近年來受投資效益等限制,側(cè)鉆井技術(shù)以投資低等特有優(yōu)勢得到迅速發(fā)展。根據(jù)現(xiàn)河油田的地質(zhì)特點(diǎn)和開發(fā)狀況,利用精細(xì)油藏描述技術(shù)加大地質(zhì)模型重建,利用油藏工程及動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)分析剩余油分布,優(yōu)化側(cè)鉆井的選井及標(biāo)準(zhǔn)化地質(zhì)設(shè)計(jì),形成現(xiàn)河地區(qū)挖掘剩余油潛力的4種模式。應(yīng)用后較大幅度地提高了采收率,并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

側(cè)鉆井;斷塊油藏;剩余油;現(xiàn)河地區(qū)

側(cè)鉆井技術(shù)是利用老井(套管損壞井、井下事故井或高含水低效井等),通過段銑套管或套管開窗重新側(cè)鉆到設(shè)計(jì)目的層,進(jìn)行完井、投產(chǎn),使老井獲得新的產(chǎn)能,是目前國內(nèi)外許多老油田挖掘剩余油、提高采收率的重要措施。

現(xiàn)河地區(qū)自1994年開始應(yīng)用套管開窗側(cè)鉆技術(shù),針對(duì)復(fù)雜斷塊構(gòu)造儲(chǔ)層復(fù)雜、剩余油高度分散的地質(zhì)和開發(fā)特點(diǎn),通過多年實(shí)踐逐步形成了側(cè)鉆井地質(zhì)研究的技術(shù)系列[1]:微觀構(gòu)造成圖技術(shù)、流體單元精細(xì)劃分與描述技術(shù)、小規(guī)模殘余油定量描述技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化地質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)。截至2010年6月,已側(cè)鉆投產(chǎn)井460口,累積產(chǎn)油251.3×104t。

1 剩余油潛力

現(xiàn)河地區(qū)位于中央背斜帶西部,由于受早期的濟(jì)陽運(yùn)動(dòng)和東營運(yùn)動(dòng)的影響,形成了呈NE或近EW走向的4個(gè)次級(jí)構(gòu)造帶,由于受張扭應(yīng)力的作用,二、三級(jí)大斷層派生出一些“魚刺”狀次級(jí)伴生斷層,這些伴生斷層的產(chǎn)狀各異,一般為四、五級(jí)斷層,落差為5～20 m,在很大程度上控制著油氣的富集程度。大構(gòu)造內(nèi)部又被三、四、五級(jí)斷層復(fù)雜化為幾百個(gè)大小不等的構(gòu)造單元,這些構(gòu)造單元最大面積50 km2,最小不到0.1 km2,它們之間通過鞍部、斜坡和小的向斜相連。現(xiàn)河地區(qū)剩余油潛力主要在[2]:斷失層;局部微構(gòu)造高點(diǎn);井間剩余油滯留區(qū);老井部分生產(chǎn)層段報(bào)廢,原井仍有潛力的層系;井網(wǎng)不完善的潛力層。

1.1 精細(xì)構(gòu)造描述

1.1.1 大比例尺非標(biāo)準(zhǔn)層地質(zhì)綜合成圖技術(shù)

由于側(cè)鉆井是挖掘、開發(fā)老區(qū)的剩余油,研究區(qū)塊內(nèi)井網(wǎng)密度較大,要精確落實(shí)井間、層間剩余油分布就必須進(jìn)行精細(xì)構(gòu)造解釋,主要做法是開展目標(biāo)區(qū)大比例尺(1∶5 000)、小等高距(2～5 m)非標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)造成圖,進(jìn)行小層精細(xì)對(duì)比,細(xì)分儲(chǔ)層到均質(zhì)段,落實(shí)構(gòu)造高點(diǎn)和儲(chǔ)層細(xì)微變化。

1.1.2 低序級(jí)斷層描述技術(shù)

低序級(jí)斷層指由高序級(jí)斷層派生的、用常規(guī)地球物理方法難以識(shí)別的小斷層和微斷層(如斷距小于10 m或延伸長度小于100 m),具有較強(qiáng)的隱蔽性[3]。高序級(jí)斷層控制了含油斷塊的構(gòu)造趨勢和斷塊產(chǎn)狀,低序級(jí)斷層進(jìn)一步分割含油斷塊使得含油斷塊的油水關(guān)系復(fù)雜化[4]。因此在側(cè)鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)中必須綜合應(yīng)用地震—地質(zhì)綜合解釋成圖、人機(jī)聯(lián)作、水平切片和相干分析、斷層和層位統(tǒng)一解釋等多種技術(shù)方法,提高斷層的解釋精度,準(zhǔn)確落實(shí)局部微構(gòu)造的變化及微斷層的延伸。

1.1.3 老井綜合校正技術(shù)

老油田經(jīng)長期開發(fā),井網(wǎng)密度相當(dāng)大,但由于所運(yùn)用完井資料本身的井斜影響,在利用鉆井、測井資料作構(gòu)造圖的時(shí)候,往往井間的構(gòu)造深度和儲(chǔ)層展布間存在矛盾,因此對(duì)這些井點(diǎn)提出陀螺測井的方案要求,以消除老井井斜不利影響,做到主斷棱、井間構(gòu)造、局部構(gòu)造、油水邊界四落實(shí)。

1.2 儲(chǔ)層及沉積微相

現(xiàn)河地區(qū)作為側(cè)鉆目標(biāo)儲(chǔ)層主要以沙河街組三角洲沉積為主,分3種類型:沙一段濱淺湖相儲(chǔ)集體、沙二上三角洲平原亞相分流河道及沙二下河口砂壩厚層砂巖儲(chǔ)集體。其中沙二上三角洲平原亞相分流河道、沙二下河口砂壩厚層砂巖儲(chǔ)集體因儲(chǔ)層發(fā)育、物性好、產(chǎn)能高等特點(diǎn)而作為主要的目的層,在歷年的側(cè)鉆井中占到90%。

1.2.1 沙一段濱淺湖相儲(chǔ)層

利用上述方法又進(jìn)一步劃分成濱淺湖泥、淺湖砂壩、生物灘、席狀砂等幾個(gè)微相。根據(jù)劃分和描述結(jié)果認(rèn)為淺湖砂壩和席狀砂是有利的沉積微相,其特點(diǎn)是儲(chǔ)層的分布較為穩(wěn)定,厚度較薄,一般為1～3 m。對(duì)于此類油藏主要研究儲(chǔ)層的穩(wěn)定性及內(nèi)部隔、夾層的分布狀況。

1.2.2 沙二段三角洲平原亞相分流河道

對(duì)于此類油藏主要是從沉積模式入手,劃分為以下幾種沉積微相:河道、廢棄河道、天然堤、決口扇、泛濫平原、河道間等6種主要微相。其中,河道由于物性較好是有利的沉積微相,對(duì)此主要依據(jù)水系方向研究河道的展布規(guī)律和變化特征,建立河道沉積的電相圖板及斷層與河道的匹配關(guān)系,半定量地落實(shí)斷塊單一河道的分布特點(diǎn),從而較為準(zhǔn)確的落實(shí)側(cè)鉆目標(biāo)。

1.2.3 沙二下河口砂壩厚層儲(chǔ)集體

主要是進(jìn)行儲(chǔ)層細(xì)分描述工作,共劃分為水下分流河道、水下天然堤及決口扇、河口壩、遠(yuǎn)砂壩、席狀砂等5種微相,其中河口壩最為有利。對(duì)此微相按時(shí)間單元進(jìn)行了均質(zhì)段劃分,從平面上落實(shí)了每個(gè)均質(zhì)段砂體、均質(zhì)段間隔、夾層及滲透率的分布,結(jié)合油藏工程研究落實(shí)每個(gè)均質(zhì)段的剩余油潛力。

1.3 油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測及剩余油定量描述技術(shù)

現(xiàn)河主力斷塊具有含油層系多、構(gòu)造復(fù)雜等地質(zhì)特點(diǎn),長期的大段合采和電泵強(qiáng)采造成層間動(dòng)用程度不均一、剩余油分散、各小層水淹狀況差異大的開發(fā)狀況。為了準(zhǔn)確落實(shí)剩余油在各個(gè)小層的分布狀況,為側(cè)鉆井設(shè)計(jì)提供依據(jù),必須分析斷塊的開發(fā)歷史,充分利用多項(xiàng)生產(chǎn)監(jiān)測資料,尋找動(dòng)用相對(duì)較差、水淹程度相對(duì)較低的油層實(shí)施側(cè)鉆。

2 側(cè)鉆井型的選擇

2.1 上側(cè)型

對(duì)于“屋脊”式油藏,由低部位的井向高部位側(cè)鉆,可占據(jù)頂部有利的無井控制區(qū)。由于老井鉆井時(shí)資料較少,鉆井準(zhǔn)確度不高,不能充分占據(jù)“屋脊”高部位的有利位置,造成無井控制的剩余區(qū)。當(dāng)剩余油面積大時(shí),可通過補(bǔ)充完善新井來控制,當(dāng)剩余油區(qū)面積中等而低部位生產(chǎn)井已報(bào)廢或低效時(shí),則可利用低部位井向儲(chǔ)集層上傾方面?zhèn)茹@。只要頂部斷層位置控制準(zhǔn)確,儲(chǔ)集層穩(wěn)定,這類井往往能獲得如下效果:(1)初期生產(chǎn)一般含水率較低,產(chǎn)量較高; (2)控制一個(gè)或幾個(gè)油層的最有利部位,對(duì)提高采收率作用大且可以實(shí)現(xiàn)層間接替,累積產(chǎn)油多;(3)有可能鉆到低部位井未鉆遇的新油層,增加新儲(chǔ)層。

2.2 下側(cè)型

“屋脊”式油藏中,由于各種原因,可造成打到頂部斷層以外下降盤的“過頭井”。可利用“過頭井”向“屋脊”儲(chǔ)集層的下傾方向側(cè)鉆。由于反方向進(jìn)入上升盤,一般可控制少數(shù)幾個(gè)油層的最有利部位,因而適用于主力層剩余油較多的油藏,并且對(duì)井身設(shè)計(jì)控制要求較高。

2.3 平側(cè)型

對(duì)于儲(chǔ)集層滲透率較高、邊水活躍的“屋脊”式油藏,由于產(chǎn)量高,邊水推進(jìn)快而不均勻。當(dāng)頂部雖有油井但井間距較大時(shí),就在相鄰油井間形成因邊水舌狀突進(jìn)而留下的剩余油區(qū)。原生產(chǎn)井進(jìn)入高含水低效益時(shí),可從老井眼向構(gòu)造高度基本相同的剩余油區(qū)鉆側(cè)鉆井。這類井當(dāng)油層較單一時(shí),需要老井間較大的剩余面積;當(dāng)油層較多時(shí),往往形成上下疊加的剩余油層,有較好的儲(chǔ)量基礎(chǔ)。

2.4 套管內(nèi)加深型

當(dāng)某層系進(jìn)入低效狀態(tài)時(shí),若其完鉆井深以下還存在較多未控制、未動(dòng)用的可采儲(chǔ)量,可利用原井眼在套管內(nèi)加深至下部油層完井。

3 地質(zhì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化

3.1 側(cè)鉆井選井條件

側(cè)鉆井及側(cè)鉆水平井適合的油藏類型比較多,但由于該類井是利用有油層套管的老井進(jìn)行開窗側(cè)鉆,因此受原井井徑、側(cè)鉆井徑、水平位移、井斜方位、井斜角、深度、地層能量等因素限制。同時(shí)該類井對(duì)地質(zhì)儲(chǔ)量和井身結(jié)構(gòu)等方面都有一定的要求。

3.1.1 井身?xiàng)l件選擇

裸眼段長度要求不大于1 km,一般為300～500 m;側(cè)鉆井井斜角要求不大于50°,一般為25°～40°;開窗點(diǎn)井斜角應(yīng)小于5°,井斜方位要與側(cè)鉆目的層方位基本一致;老井必須有油層套管,套管尺寸不小于139.7 mm;開窗點(diǎn)要求選擇在泥巖段,泥巖段厚度不小于5 m;窗口附近井段固井質(zhì)量良好,附近套管損壞較輕且無變形。

3.1.2 側(cè)鉆井井位選擇條件

(1)側(cè)鉆井可采儲(chǔ)量(0.5～0.8)×104t,側(cè)鉆水平井可采儲(chǔ)量1.0×104t。

(2)側(cè)鉆井目的層以中高滲透層為主,且地層能量充足,層間壓降差距不能太大,以免影響固井質(zhì)量和側(cè)鉆井高含水后期提液措施。

3.2 地質(zhì)設(shè)計(jì)步驟

側(cè)鉆井設(shè)計(jì)一般分以下3步進(jìn)行:

(1)側(cè)鉆井設(shè)計(jì)。包括構(gòu)造、儲(chǔ)層落實(shí)、控制地質(zhì)儲(chǔ)量及剩余可采儲(chǔ)量測算、老井井史調(diào)查、井位篩選、側(cè)鉆井井位初步設(shè)計(jì)。

(2)井斜校正。老井上作業(yè)落實(shí)井況,利用陀螺儀測斜,計(jì)算原井井斜實(shí)際軌跡、目的層的方位、位移等參數(shù)。

(3)修改設(shè)計(jì)。通過井斜校正,重新落實(shí)構(gòu)造,計(jì)算控制地質(zhì)儲(chǔ)量、剩余可采儲(chǔ)量、修改開窗點(diǎn)位置、目的層耙點(diǎn)、中靶垂深和完鉆垂深等參數(shù),經(jīng)過審核后發(fā)出地質(zhì)設(shè)計(jì)。

3.3 地質(zhì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模式

為確保側(cè)鉆井井位質(zhì)量,針對(duì)側(cè)鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)要求高和現(xiàn)河構(gòu)造儲(chǔ)層復(fù)雜的特點(diǎn),逐步摸索形成了一套“兩論述十三圖五表”標(biāo)準(zhǔn)模式,即:井區(qū)油藏地質(zhì)特征、開發(fā)現(xiàn)狀及潛力分析、油層頂面構(gòu)造圖、小層平面圖、主要目的層油層有效厚度等值圖、南北向油藏剖面圖、東西向油藏剖面圖、小層注入采出狀況圖、小層水淹圖、井區(qū)注采井網(wǎng)部署圖、近幾年新井電測曲線圖、過設(shè)計(jì)點(diǎn)地震剖面圖、斷面圖、井身結(jié)構(gòu)示意圖、目前井下管柱示意圖,井區(qū)基本情況表、鄰井生產(chǎn)和注水情況表、井史數(shù)據(jù)表、新井設(shè)計(jì)參數(shù)表、老井報(bào)廢申請(qǐng)表。該模式已作為勝利管理局側(cè)鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在全局推廣,該標(biāo)準(zhǔn)突出了模型精細(xì)化和剩余油圈定多手段定量化,加強(qiáng)了側(cè)鉆井質(zhì)量,保證了井位地質(zhì)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確可靠。

4 應(yīng)用及效果

通過多年的研究及實(shí)踐,側(cè)鉆井挖潛剩余油的優(yōu)勢更加明顯,對(duì)多層系側(cè)鉆目標(biāo)的控制更為準(zhǔn)確;突破占屋脊打高點(diǎn)的單一側(cè)鉆模式,在復(fù)雜斷塊老區(qū)構(gòu)造腰部實(shí)施側(cè)鉆;在側(cè)鉆水平井史3-9-側(cè)平1應(yīng)用套管完井方式,使側(cè)鉆水平井的分段開采成為可能;完成了河46-側(cè)斜更2,最大井斜角74°,裸眼段840 m的高難度側(cè)鉆井,并獲得初產(chǎn)70 t的高產(chǎn),全年累積產(chǎn)油4 600 t;對(duì)于工程原因造成的報(bào)廢側(cè)鉆井實(shí)施上提開窗點(diǎn)重新側(cè)鉆。

1994-2010 年在45個(gè)斷塊,設(shè)計(jì)完鉆側(cè)鉆井、側(cè)鉆水平井460口,增加可采儲(chǔ)量965×104t,單井初增能力25.6 t,含水率54.5%,較老井含水率低30%～40%,有5個(gè)區(qū)塊采收率提高了3.2%。

5 結(jié)束語

側(cè)鉆技術(shù)在現(xiàn)河地區(qū)的推廣應(yīng)用充分表明,側(cè)鉆井是復(fù)雜斷塊開發(fā)老區(qū)充分發(fā)掘剩余油潛力,降本增效的有效手段。復(fù)雜斷塊油藏構(gòu)造儲(chǔ)層復(fù)雜、層系多、含油條帶窄,占屋脊打高點(diǎn)的開發(fā)模式造成井間滯留區(qū)、斷失層及局部微高的剩余油難以充分動(dòng)用,為側(cè)鉆井的實(shí)施提供了物質(zhì)保證。側(cè)鉆井成本較低,一般僅為新井的1/3～1/2,又可使閑置資產(chǎn)發(fā)揮作用,綜合效益可觀,地質(zhì)在側(cè)鉆鉆探的精度越來越高,目前已能鉆探到可采儲(chǔ)量(0.5～1)×104t的小油藏。

[1] 劉志萍,牛富玲.側(cè)鉆技術(shù)在復(fù)雜斷塊油田挖潛中的應(yīng)用[C].勝利油田開發(fā)技術(shù)論文集,2004(2):463-475.

[2] 湯春云.復(fù)雜斷塊油藏高含水期精細(xì)描述技術(shù)及剩余油分布規(guī)律[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào),2003,16(1):22-25.

[3] 羅群,黃捍東,王保華,等.低序級(jí)斷層的成因類型特征與地質(zhì)意義[J].油氣地質(zhì)與采收率,2007,14(3):19-21.

[4] 曾祥平,楊海中,王宏,等.低序級(jí)斷層識(shí)別技術(shù)在復(fù)雜斷塊油藏注采調(diào)整中的應(yīng)用[J].石油勘探與開發(fā),2006,33(5):614-616.

[責(zé)任編輯] 辛艷萍

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1673-5935(2010)04-0010-03

2010-08-17

張芬輝(1969-),女,山東高密人,中國石化勝利油田分公司現(xiàn)河采油廠工程師,主要從事油田開發(fā)研究。