調(diào)整井鉆井地質(zhì)輔助設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)研究

劉霞，張野

（1.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院，黑龍江 大慶163453；2.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探事業(yè)部，黑龍江 大慶163453）

0 引言

地質(zhì)設(shè)計(jì)是調(diào)整井鉆井設(shè)計(jì)的重要組成部分[1]，它是通過收集、整理、分析調(diào)整井鉆井區(qū)塊內(nèi)已鉆生產(chǎn)井的動(dòng)、靜態(tài)地質(zhì)資料，并對(duì)地層壓力進(jìn)行分析預(yù)測(cè)后，制定鉆前關(guān)井方案以及進(jìn)行地質(zhì)分層的技術(shù)設(shè)計(jì)[2-3]。

大慶油田老區(qū)投產(chǎn)開發(fā)已近50 a，先后經(jīng)歷了基礎(chǔ)井網(wǎng)、一次加密、二次加密、三次加密、聚合物驅(qū)三次采油等多次開發(fā)調(diào)整，部分油田已達(dá)到6套井網(wǎng)，井網(wǎng)密度已達(dá)200口/km2。隨著鉆井區(qū)塊生產(chǎn)井?dāng)?shù)量的不斷增加以及開發(fā)時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，地下地質(zhì)情況變得越來越復(fù)雜。在這些復(fù)雜的區(qū)塊中再繼續(xù)鉆調(diào)整井，鉆井設(shè)計(jì)中就會(huì)遇到2個(gè)重要問題：一是鉆井區(qū)塊所涉及的生產(chǎn)井多，生產(chǎn)井動(dòng)、靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)龐大，人工收集、整理工作量大，工作效率低；二是目前采用的手工標(biāo)注、人工分析地層動(dòng)態(tài)和預(yù)測(cè)地層壓力的難度增大，地層壓力預(yù)測(cè)符合率極低[4-8]。

大慶油田每年需要鉆調(diào)整井2 000～3 000口，依靠手工收集整理資料、人工進(jìn)行分析預(yù)測(cè)的設(shè)計(jì)方法，已經(jīng)不能很好地適應(yīng)目前鉆井設(shè)計(jì)的需要[9-11]。為了提高鉆井設(shè)計(jì)水平，推進(jìn)信息化技術(shù)在鉆井設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用，“大慶油田調(diào)整井鉆井地質(zhì)輔助設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)”應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)直接調(diào)用采油廠數(shù)據(jù)庫(kù)的生產(chǎn)井動(dòng)、靜態(tài)數(shù)據(jù)資料，建立“地質(zhì)圖件”與“生產(chǎn)井開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)”的“互聯(lián)互通”，通過井位圖就可以獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中所需的地質(zhì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。在該系統(tǒng)中，通過對(duì)鉆井區(qū)塊地質(zhì)圖件的操作，即可獲得所對(duì)應(yīng)生產(chǎn)井的各項(xiàng)地質(zhì)數(shù)據(jù)，為鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)提供全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)是在地質(zhì)成圖系統(tǒng)平臺(tái)上開發(fā)的，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 調(diào)整井鉆井地質(zhì)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該項(xiàng)研究總體技術(shù)思路是：以地質(zhì)成圖軟件為基礎(chǔ)平臺(tái)，開發(fā)一套調(diào)整井鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)輔助分析系統(tǒng)；該系統(tǒng)使用3層架構(gòu)，應(yīng)用程序內(nèi)各層之間保持相對(duì)獨(dú)立，上層代碼變動(dòng)不影響下層，程序具有良好的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性，便于系統(tǒng)功能變更與維護(hù)；重點(diǎn)是建立數(shù)據(jù)庫(kù)與地質(zhì)圖互聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)“圖形數(shù)據(jù)化，數(shù)據(jù)圖形化”，以達(dá)到提高工作效率和設(shè)計(jì)準(zhǔn)確率的目的。

2 系統(tǒng)主要功能

2.1 確定對(duì)設(shè)計(jì)井有影響的生產(chǎn)井的范圍

鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮鉆井區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)井之外，還要考慮鉆井區(qū)域外一定范圍（一般為600 m）內(nèi)的生產(chǎn)井對(duì)鉆井區(qū)域地層動(dòng)態(tài)的影響[12-14]。該系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)計(jì)井位自動(dòng)確定設(shè)計(jì)井區(qū)塊的范圍，同時(shí)在已知鉆井區(qū)域范圍的情況下按照給定的條件實(shí)現(xiàn)鉆井區(qū)域的自動(dòng)外擴(kuò)，確定鉆井設(shè)計(jì)的工作區(qū)域——對(duì)設(shè)計(jì)井有影響的生產(chǎn)井的范圍（見圖2）。

圖2 設(shè)計(jì)區(qū)域及外擴(kuò)區(qū)域示意

2.2 統(tǒng)計(jì)分析生產(chǎn)井資料

確定了設(shè)計(jì)工作區(qū)后，通過對(duì)該范圍內(nèi)生產(chǎn)井資料的調(diào)取、統(tǒng)計(jì)及分析，即可滿足設(shè)計(jì)的需要。系統(tǒng)可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出設(shè)計(jì)工作區(qū)域內(nèi)每個(gè)井網(wǎng)的油水井?dāng)?shù)，同時(shí)分井網(wǎng)調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)生產(chǎn)井的動(dòng)、靜態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要自動(dòng)生成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表、油井動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表、水井動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表、分層數(shù)據(jù)表、鉆前關(guān)井方案統(tǒng)計(jì)表等。表1和表2分別是該系統(tǒng)為某鉆井區(qū)域自動(dòng)生成的基礎(chǔ)井網(wǎng)采油井及注水井動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表中的部分?jǐn)?shù)據(jù)。

表1 基礎(chǔ)井網(wǎng)采油井動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

表2 基礎(chǔ)井網(wǎng)注水井動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

2.3 生產(chǎn)井?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)注

根據(jù)設(shè)計(jì)需求，該系統(tǒng)可將通過數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)調(diào)取的生產(chǎn)井動(dòng)、靜態(tài)數(shù)據(jù)有選擇性地自動(dòng)標(biāo)注在井位圖上（見圖 3）。

圖3 生產(chǎn)井動(dòng)態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)標(biāo)注

由圖3可以看出，系統(tǒng)可將油水井?dāng)?shù)據(jù)以“十”字形式分隔標(biāo)注在4個(gè)方位上，油井可標(biāo)注日產(chǎn)液量、當(dāng)前含水率、地層靜壓力、壓力系數(shù)等4項(xiàng)參數(shù)，水井可標(biāo)注日注水量、地層靜壓力、壓力系數(shù)、套損層位等4項(xiàng)參數(shù)。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)標(biāo)注的數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)區(qū)塊的地下情況進(jìn)行全面分析預(yù)測(cè)。

3 實(shí)際應(yīng)用

3.1 設(shè)計(jì)區(qū)域地層壓力預(yù)測(cè)

該系統(tǒng)的“壓力預(yù)測(cè)”與“淺氣層分析”模塊通過對(duì)專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和歸納，提取出了適合大慶油田地質(zhì)特點(diǎn)的理論模型，并結(jié)合空間曲面網(wǎng)格化技術(shù)，將理論模型數(shù)字化和圖形化。根據(jù)注采關(guān)系并結(jié)合已鉆井實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)約束，繪制壓力預(yù)測(cè)（注入量與采出量差值）等值線圖（見圖4），不同顏色的區(qū)域表示不同的壓力趨勢(shì)，設(shè)計(jì)人員可直觀地判斷可能存在的異常高壓區(qū)。

圖4 壓力預(yù)測(cè)等值線

3.2 設(shè)計(jì)區(qū)域淺氣層分析

以喇嘛甸油田發(fā)育的淺氣層為例，根據(jù)構(gòu)造情況劃分為3個(gè)區(qū)：主要高壓區(qū)（嫩二段頂部，埋深600 m以內(nèi)）、高壓區(qū)（嫩二段頂部，埋深 600～630 m）、主要含氣區(qū)（嫩二段頂部，埋深 630～660 m）[15]。 通過輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，結(jié)合鄰井地層分層數(shù)據(jù)，繪制出嫩二段頂面埋深構(gòu)造等值線圖，可以清晰地劃分出設(shè)計(jì)井淺氣層所在范圍，為設(shè)計(jì)人員淺氣層預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

3.3 鉆關(guān)方案輔助制定

為確保地層壓力穩(wěn)定，保證安全鉆井施工，設(shè)計(jì)井周圍一定范圍內(nèi)的注水井需要在開鉆前關(guān)井降壓，關(guān)井降壓標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)是注水井與設(shè)計(jì)井之間的距離，不同油田標(biāo)準(zhǔn)也有區(qū)別。以喇嘛甸一口水平井為例，該輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)自動(dòng)在水平段外擴(kuò)600 m繪圖（見圖5），同時(shí)統(tǒng)計(jì)出600 m范圍內(nèi)6套井網(wǎng)共94口油水井?dāng)?shù)據(jù)。表3為其中幾口井的統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目示意。

4 結(jié)論

圖5 水平井外擴(kuò)600 m區(qū)域示意

表3 鉆前關(guān)井方案統(tǒng)計(jì)

1）調(diào)整井鉆井地質(zhì)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了調(diào)整井地質(zhì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及圖形處理的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化，是調(diào)整井鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)方法和手段的突破。

2）實(shí)際應(yīng)用表明，使用調(diào)整井鉆井地質(zhì)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)后，大幅度提高了設(shè)計(jì)水平，改善了工作效率，完善了分析方法，使鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)更加標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、可視化、智能化。

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