神木氣田水平井地質(zhì)導(dǎo)向分析研究

王　超，高　哲，黃錦袖，朱玉杰，孫　龍

(1.西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西 西安 710200)

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神木氣田水平井地質(zhì)導(dǎo)向分析研究

王超1,2，高哲2，黃錦袖2，朱玉杰2，孫龍2

(1.西安石油大學(xué)，陜西 西安 710065；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西 西安 710200)

神木氣田儲(chǔ)層致密，非均質(zhì)性強(qiáng)，以往部分水平井由于隔夾層較發(fā)育、橫向變化大、構(gòu)造起伏不穩(wěn)定、縱向鉆穿多個(gè)砂體實(shí)施難度大等原因，導(dǎo)致鉆遇效果不理想。通過深化儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及認(rèn)識(shí)，優(yōu)化水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)，針對(duì)局部單層突出發(fā)育區(qū)域?qū)嵤┧骄瑫r(shí)通過實(shí)例闡述地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)對(duì)軌跡的合理調(diào)整，提出不同層位應(yīng)具備不同的導(dǎo)向思路，強(qiáng)化地質(zhì)導(dǎo)向過程控制及穿越復(fù)雜地層的井眼軌跡控制技術(shù)研究。2015年神木氣田水平井有效儲(chǔ)層鉆遇率均達(dá)80%以上，試氣無(wú)阻流量最高為63.5萬(wàn) m3/d，提高了單井產(chǎn)能、單井控制儲(chǔ)量和區(qū)塊采收率。

氣田；鉆遇率；井位優(yōu)化；地質(zhì)導(dǎo)向

神木氣田目前已實(shí)施水平井18口，從歷年鉆遇效果來(lái)看，平均有效儲(chǔ)層鉆遇率為75.3%，試氣井17口，平均試氣無(wú)阻流量27.4萬(wàn)m3/d，有效提高了單井產(chǎn)量。如何打好水平井，提高有效儲(chǔ)層鉆遇率是水平井開發(fā)的核心問題，水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)起著至關(guān)重要的作用[1-4]。通過近幾年的摸索實(shí)施，逐步形成了“上覆下伏地層描述”“精細(xì)刻畫構(gòu)造”“不同層位、不同思路”等成熟的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，延長(zhǎng)了水平段長(zhǎng)度，提高了有效儲(chǔ)層鉆遇率。

1　氣田基本地質(zhì)特征

神木氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部。構(gòu)造上為寬緩的西傾單斜，坡降6～10 m/km。研究表明，低緩鼻隆構(gòu)造對(duì)天然氣聚集不起控制作用。主力氣層為太原組、山西組、盒8，其中太原組為海陸過渡帶型的沉積體系(見圖1)，主要發(fā)育三角洲平原、前緣亞相，其中太2段砂體連片性較好，厚度6～18 m，厚砂體呈透鏡狀分布；山西組為河流——三角洲沉積體系，主要發(fā)育三角洲平原亞相，砂體呈近南北向條帶狀、網(wǎng)狀分布，厚度4～14 m，主力層山22橫向連片性較好。另石盒子、本溪、下古馬五也發(fā)育有效儲(chǔ)層，多層系特征明顯(見圖2)。

圖1　太原組沉積模式圖

圖2　神木氣田氣藏剖面圖

儲(chǔ)集層巖性為石英砂巖、巖屑石英砂巖和巖屑砂巖。太原組孔隙類型以巖屑溶孔為主，平均孔隙度為7.8%，滲透率為0.64 md；山西組主要發(fā)育巖屑溶孔、粒間孔及晶間孔，平均孔隙度為6.8%，滲透率為0.85 md。為典型的“低孔、低滲”致密砂巖氣藏(表1)。

表1　神木氣田主力氣層物性信息表

2　水平井實(shí)施現(xiàn)狀

針對(duì)山2、太原組單層發(fā)育區(qū)塊，歷年共實(shí)施水平井18口，平均水平段長(zhǎng)度1 081 m，有效儲(chǔ)層鉆遇率75.3%；其中完試17口，平均無(wú)阻流量27.4萬(wàn)m3/d，設(shè)計(jì)水平段完成度穩(wěn)步提升，儲(chǔ)層鉆遇率、有效儲(chǔ)層鉆遇率逐年提高。

3　水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

平井地質(zhì)導(dǎo)向是利用近鉆頭處實(shí)時(shí)采集的地質(zhì)、工程參數(shù)，超前預(yù)測(cè)和識(shí)別油氣層，并根據(jù)需要來(lái)調(diào)整井眼軌跡，引導(dǎo)鉆頭準(zhǔn)確鉆達(dá)油氣富集區(qū)域[5]。水平井地質(zhì)導(dǎo)向的目標(biāo)是優(yōu)化水平井軌跡在儲(chǔ)層中的位置，降低鉆井、地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，提高鉆井效率幫助實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)量最大化和投資收益的最大化[6]。

經(jīng)過近幾年摸索實(shí)踐，神木氣田逐步形成了“上覆下伏地層描述”“精細(xì)刻畫構(gòu)造”“不同層位、不同思路”等成熟的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地層傾角，及時(shí)調(diào)整井斜，有效避開煤層、碳質(zhì)泥巖等工程難以實(shí)施區(qū)域，延長(zhǎng)了水平段長(zhǎng)度，提高了有效儲(chǔ)層鉆遇率。

圖3　雙A-1H2井水平段實(shí)施方位圖

3.1優(yōu)化水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)

水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)重點(diǎn)解決水平井段的軌跡、靶點(diǎn)方位、縱向上的位置以及水平段的長(zhǎng)度等問題。斜井段完鉆后，根據(jù)鉆遇情況及時(shí)補(bǔ)充、優(yōu)化地質(zhì)設(shè)計(jì)。

綜合地震評(píng)價(jià)、地質(zhì)研究、新井鉆遇效果、試采井、投產(chǎn)井動(dòng)態(tài)分析，深化儲(chǔ)層評(píng)價(jià)與認(rèn)識(shí)，選擇在儲(chǔ)層連續(xù)、厚度大的區(qū)域部署水平井；確保在構(gòu)造高部位入靶，水平段方位與砂體展布方向一致[7](見圖3)。

通過鄰井資料預(yù)測(cè)地層傾角，根據(jù)標(biāo)志層及儲(chǔ)層頂?shù)捉缑鏄?gòu)造圖精細(xì)刻畫小幅度構(gòu)造[8]，進(jìn)行水平段軌跡設(shè)計(jì)(見圖4)。

圖4　雙A-2H1井水平段軌跡設(shè)計(jì)圖

3.2斜井段入靶

在斜井段鉆進(jìn)時(shí)，首先卡準(zhǔn)標(biāo)志層，調(diào)控井斜、靶前距，確保水平段順利入靶。山22、山23、太原組的標(biāo)志層明顯，盒8和馬五13無(wú)明顯標(biāo)志層，入靶時(shí)主要參考地層厚度。

入靶前應(yīng)詳細(xì)描述巖屑特征，包括巖性、顏色、粒度等，這是水平段鉆進(jìn)過程中判斷是否“冒頂”的重要依據(jù)。與此同時(shí)，根據(jù)氣測(cè)、GR的變化適時(shí)入靶，入靶后進(jìn)行斜井段電測(cè)，確定是否準(zhǔn)確入靶，再根據(jù)實(shí)際鉆進(jìn)情況調(diào)整地質(zhì)設(shè)計(jì)。

3.3水平段鉆進(jìn)

3.3.1準(zhǔn)確掌握巖性特征

水平段鉆進(jìn)過程中關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷鉆頭所處位置。首先根據(jù)鄰井資料準(zhǔn)確掌握目的層與上覆、下伏的巖性特征，這是判斷是否“冒頂”或者“穿底”的重要依據(jù)，如雙A-3H2井目的層段為灰白色石英砂巖，上覆地層巖性為黑色煤層，下伏地層巖性為灰色泥巖(見圖5)。

圖5　雙A-3H2井軌跡示意圖

3.3.2超前預(yù)測(cè)，及時(shí)調(diào)整

對(duì)于存在小幅度構(gòu)造的井，要做到超前預(yù)測(cè)，及早調(diào)整井斜，確保有效鉆進(jìn)；并要堅(jiān)持“緩升慢降”的原則，保證井眼圓滑，為后期施工打好基礎(chǔ)。

雙A-4H1井在實(shí)施過程中，鉆至A點(diǎn)時(shí)，鉆遇40 m煤層，判斷鉆至山23頂煤，分析存在背斜構(gòu)造，繼續(xù)鉆進(jìn)煤層出現(xiàn)坍塌，決定向上實(shí)施側(cè)鉆，繞過背斜構(gòu)造。鉆至B點(diǎn)時(shí)再次鉆遇3米煤層，判斷為山23頂煤，分析已鉆至背斜頂部，決定繼續(xù)增斜鉆進(jìn)快速穿過背斜。鉆至C點(diǎn)時(shí),鉆遇深灰色泥巖，與入靶前巖屑對(duì)比，判斷鉆頭已“冒頂”，降斜追蹤砂體。鉆至D點(diǎn)時(shí),鉆遇煤層，判斷為山23頂煤，工程實(shí)施困難，考慮到該井鉆遇效果較好，已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，研究決定完鉆(見圖6)。

圖6　雙A-4H1井實(shí)鉆軌跡圖

3.3.3不同層位，不同思路

此外，對(duì)于無(wú)明顯標(biāo)志層，上、下巖性難以區(qū)分的井要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際鉆遇情況，及時(shí)改變導(dǎo)向思路，適時(shí)調(diào)整[9]。考慮目的層位砂體分布穩(wěn)定，但氣層變化快、難以追蹤，B-6井在水平段實(shí)際鉆進(jìn)過程中，充分參考鄰井資料、確保鉆頭始終位于目的層內(nèi)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)氣測(cè)追蹤，最終取得了較好的效果。

圖7　B-6井實(shí)鉆軌跡圖

該井鉆至A點(diǎn)時(shí)巖性較好，氣測(cè)值高，鉆進(jìn)過程中降斜使鉆頭緩慢偏離高氣測(cè)區(qū)域，然后增斜追蹤，于B點(diǎn)鉆遇高氣測(cè)區(qū)域。鉆至C點(diǎn)時(shí)巖性較好，氣測(cè)值高，增斜使鉆頭緩慢偏離高氣測(cè)區(qū)域，然后降斜追蹤，于D點(diǎn)鉆遇高氣測(cè)區(qū)域。鉆至E點(diǎn)，巖性較差，氣測(cè)值低，由于水平段較長(zhǎng)，工程實(shí)施難度大，經(jīng)研究決定完鉆，最終該井水平段長(zhǎng)1 903 m，有效儲(chǔ)層鉆遇率達(dá)到86.8%，效果較好(見圖7)。

4　結(jié)語(yǔ)

(1)精細(xì)描述儲(chǔ)層特征，優(yōu)化水平井井位部署，考慮鄰井動(dòng)態(tài)，確保水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)合理。

(2)入靶前做好鄰井之間的對(duì)比，確定目的層大概深度。鉆進(jìn)過程中，隨時(shí)對(duì)比鄰井資料，不斷調(diào)整確認(rèn)目的層井深，在斜井段開鉆后接近目的層時(shí)，應(yīng)不斷對(duì)井斜進(jìn)行調(diào)整。

(3)水平段導(dǎo)向的核心是準(zhǔn)確判別目的層與上覆、下伏的巖性區(qū)別，確定鉆頭所處位置；堅(jiān)持“緩升慢降”的原則，保證井眼圓滑。

(4)不同目的層的水平井，有不同的導(dǎo)向思路，當(dāng)目的層與上、下地層巖性難以區(qū)分，水平段導(dǎo)向困難，可考慮采用追蹤氣測(cè)的思路導(dǎo)向。

[1]徐進(jìn)賓，凌國(guó)春，鄒永東，等.錄井對(duì)提高水平井儲(chǔ)集層有效鉆遇率的導(dǎo)向作用[J].錄井工程.2009，20(03):25-29.

[2]吳允.提高水平井產(chǎn)層鉆遇率技術(shù)探討[J].鉆采工藝.2005，28(06)：113-114.

[3]歐陽(yáng)誠(chéng)，杜洋，彭宇，等.蘇里格氣田水平井地質(zhì)導(dǎo)向的意義及技術(shù)研究[J].天然氣勘探與開發(fā).2011，34(3)：69-71.

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[6]陳樂龍，張潛.淺析大牛地氣田水平井地質(zhì)導(dǎo)向難點(diǎn)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì).2010，20(16)：190-192.

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[9]任菊玲，陳俊男，張以軍.應(yīng)用綜合錄井技術(shù)進(jìn)行水平井地質(zhì)導(dǎo)向[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量.2011(04).

Analysis and Research on Geological Guide of Horizontal Well in Shenmu Gas-field

WANGChao1,2，GAOZhe2，HUANG Jin-xiu2，ZHU Yu-Jie2，SUNLong2

(1.Xi’an Shiyou University,Xi’an710065,Shaanxi；2.No.2 Gas Production Plant,PetroChina Changqing Oilfield Company,Xi’an 710200,Shaanxi)

Shenmu gas reservoir belongs to tight sandstones with low permeability and strong inhomogeneity.The effect of drill has not lived up to expectations due to the development of interlining,high-relief structures and instability,difficulty to drill through multiple sandbodys.By deepening reservoir reevaluation,optimization geology design of horizontal well，the horizontal well can be implemented in advantageous?area?of?reservoir which Single prominent reservoir is developed,At the same time,describes geological guide techniques reasonable adjustments to the track by way of example.Propose different horizons should have different ideas guide.The research of the complex formation and trajectory control technology is strengthen.In 2015,effective reservoir that horizontal well drills in Shenmu gas field rate is above 80%,and the highest of gas open-flow capacity reaches up to 635 000 m3/day.After the above mentioned measures,the production capacity and the controlled reserves of single well is improved as well as recovery efficiency.

Gas field；drilling ratio；optimizing in well location and geological guide

2016-03-14

王超(1985-)，男，河北石家莊人，工程師，主要從事氣田地質(zhì)開發(fā)及氣藏工程動(dòng)態(tài)分析方面工作。

P618.130.2

A

1004-1184(2016)05-0196-02