巖性非均質(zhì)氣藏水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)研究

袁繼明，夏 勇，劉海鋒，田 敏，謝 珊，蘭義飛

（1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710018；2.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018）

巖性非均質(zhì)氣藏水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)研究

袁繼明1，2，夏 勇1，2，劉海鋒1，2，田 敏1，2，謝 珊1，2，蘭義飛1，2

（1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710018；2.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018）

靖邊氣田下古生界馬五1+2氣藏是典型的巖溶型碳酸鹽巖氣藏，其主力含氣層馬五12、3儲層厚度僅為2 m～3 m，在該氣田進(jìn)行水平井開發(fā)，面臨主力含氣層系薄，非均質(zhì)性強(qiáng)，小幅度構(gòu)造變化快等難點(diǎn)，導(dǎo)致水平井現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向遇到馬五1各小層判識難、地層傾角預(yù)測難、氣層追蹤難、控制軌跡難等問題。本文綜合運(yùn)用多種方法保證薄層碳酸鹽巖氣藏水平井精確入靶，并對水平段軌跡進(jìn)行控制，有效提高水平井有效儲層鉆遇率，并在高橋區(qū)及陜224儲氣庫水平井地質(zhì)導(dǎo)向過程中成功推廣運(yùn)用該技術(shù)。

薄層碳酸鹽巖氣藏；精確入靶；水平段軌跡控制；有效儲層鉆遇率

靖邊氣田下古生界馬五1+2氣藏是受古地貌控制的巖溶型碳酸鹽巖氣藏，是典型的低孔、低滲氣藏，利用水平井開發(fā)可以有效增大生產(chǎn)井段與生產(chǎn)層位的泄流面積，降低生產(chǎn)壓差，提高單井產(chǎn)能和氣田最終采收率。但在靖邊氣田推廣水平井開發(fā)技術(shù)，地質(zhì)優(yōu)勢與地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)并存[1-3]。

有利因素:該區(qū)馬五1+2氣藏地層厚度一般為15 m～35 m，碳酸鹽巖地層橫向上分布穩(wěn)定，存在優(yōu)勢含氣層，主力儲層馬五13產(chǎn)能占總量的95%以上，微裂縫發(fā)育，裂縫滲透率1 mD～30 mD，構(gòu)造隆起部位最為發(fā)育。

不利因素:該區(qū)古地貌侵蝕溝槽發(fā)育，主力儲層馬五13厚度薄、非均質(zhì)性強(qiáng)，小幅度構(gòu)造變化快，水平井現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向遇到馬五1各小層判識難、地層傾角預(yù)測難、氣層追蹤難、控制軌跡難等問題。

因此如何利用現(xiàn)有技術(shù)手段，保證水平井精確入靶薄儲層，并提高水平井有效儲層鉆遇率，是靖邊氣田水平井開發(fā)的關(guān)鍵問題[4，5]。

1 水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)研究

靖邊氣田碳酸鹽巖儲層水平井現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向存在以下“六難”:小幅度構(gòu)造變化繁復(fù)，地層傾角預(yù)測難度大；目的層氣層厚度薄，水平段軌跡容易出層；目的層頂?shù)装l(fā)育泥巖，井斜調(diào)整難度大；工程數(shù)據(jù)甄別難度大，計(jì)算地層傾角誤差大；隨鉆導(dǎo)向儀器較落后，井底情況判識難；儲層平面非均質(zhì)性強(qiáng)，氣層追蹤難。為解決以上地質(zhì)導(dǎo)向中出現(xiàn)的問題，本文從以下幾方面著手進(jìn)行解決:

1.1 精確入靶技術(shù)

（1）點(diǎn)面結(jié)合、小幅度構(gòu)造二次描述:根據(jù)導(dǎo)眼井、斜井段鉆探資料，細(xì)化小幅度構(gòu)造形態(tài)，加密等值線精度（2.0 m），重新刻畫地質(zhì)模型，修正入靶點(diǎn)（見圖1，圖2）。

圖1 靖邊氣田某井區(qū)K1構(gòu)造圖

圖2 高橋水平井整體開發(fā)區(qū)馬五1典型曲線特征

（2）根據(jù)地層地質(zhì)特點(diǎn)，在斜井段確定了五處最佳靶點(diǎn)調(diào)整時(shí)機(jī):①山23頂部煤層-初步預(yù)判入靶深度；②太原組灰?guī)r頂界-保證井斜55°以上；③9＃煤頂-保證井斜65°以上；④奧陶系頂-保證井斜80°以上；⑤馬家溝組小層-判斷該井可能出現(xiàn)的地質(zhì)層位，為入靶做最后的微調(diào)。

（3）根據(jù)水平井實(shí)施特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場錄井、工程資料，形成四種入靶點(diǎn)地層對比、預(yù)測方法，并建立地層對比流程圖。

表1 不同鉆井方式情況下鉆時(shí)對巖性的變化表

①深度校正法:在垂深校正的基礎(chǔ)上，考慮地層傾角的變化，將視地層厚度校正成實(shí)際厚度，依此預(yù)測靶點(diǎn)；②巖性對比法:通過現(xiàn)場巖屑資料確定地層性質(zhì)，并與鄰井對比預(yù)測地層的空間位置；③鉆時(shí)對比法（見表1）；④隨鉆電測（LWD）對比法:通過對比隨鉆自然伽馬與導(dǎo)眼井、鄰井伽馬曲線的形態(tài)判斷鉆遇層位。

（4）在目的層頂部設(shè)置警戒線，確保最終精確入靶:對于以馬五13為目的層的水平井，即將目的層頂部的馬五12泥質(zhì)云巖設(shè)置為警戒線，嚴(yán)密監(jiān)控，在入靶前做最后一次調(diào)整。

馬五12底部巖性灰黑色泥質(zhì)云巖垂厚0.6 m～1.2 m、鉆時(shí)20 min/m～60 min/m、隨鉆GR在70 API～200 API、建議井斜86°～88°，若鉆遇褐灰色含氣白云巖，確定入靶。

1.2 水平段軌跡控制技術(shù)

1.2.1 巖性邊界控制 根據(jù)實(shí)鉆結(jié)果與區(qū)域地質(zhì)概況，及時(shí)預(yù)測地層傾角變化，繪制目的層巖性邊界，保證鉆井軌跡在邊界內(nèi)部穿行。

巖性邊界控制的核心是判斷地層邊界的層位歸屬，為了較準(zhǔn)確判斷界面，建立隨鉆參數(shù)-地層邊界巖性的對應(yīng)模型。

鉆遇地層邊界時(shí)，由于巖性發(fā)生變化（特別馬五13底部泥巖），井斜容易失控，且調(diào)整困難?，F(xiàn)場采取加密測斜方式，防止井斜預(yù)測失誤。

1.2.2 氣層追蹤控制 針對儲層非均質(zhì)性特點(diǎn)，根據(jù)分析現(xiàn)場測、錄井資料，綜合判斷鉆頭所在的地層的含氣性特點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整軌跡。

1.2.3 適時(shí)井斜調(diào)整控制 目前靖邊氣田所采用的地質(zhì)導(dǎo)向儀器MWD較為落后，使得距井底12 m左右為測量盲區(qū)，不能及時(shí)反應(yīng)井底地層信息，因此需根據(jù)鉆時(shí)、氣測以及巖屑資料進(jìn)行提前預(yù)判鉆頭位置（尤其是現(xiàn)場錄井顯示異常時(shí)），做到井斜調(diào)整及時(shí)，避免浪費(fèi)進(jìn)尺。

對于水平段地層起伏較小的情況，或者鉆遇優(yōu)質(zhì)儲層后，應(yīng)用“緩增慢降”方式，控制井斜（89.5°～90.5°）追蹤氣層，可以一定程度上避開小幅度構(gòu)造變化快及儲層橫向非均質(zhì)性強(qiáng)等實(shí)施難點(diǎn)，以達(dá)到最大程度追蹤氣層的目的。同時(shí)可以確保軌跡光滑，保障后期施工順利。

2 應(yīng)用實(shí)例

（1）靖邊氣田:靖平X-X1井，該井入靶點(diǎn)井深3 850 m，垂深3 565.96 m，該井初步預(yù)測水平段地層傾角-0.5°，在實(shí)際鉆遇過程中根據(jù)氣測及伽馬值的變化，及時(shí)進(jìn)行井斜調(diào)整，該井水平段長度1 500 m，于井深5 350 m完鉆。根據(jù)錄井顯示鉆遇有效儲層1 055 m，有效儲層鉆遇率70.3%（見圖3）。

圖3 靖平X-X1井實(shí)鉆軌跡跟蹤圖

（2）靖邊高橋區(qū):該區(qū)是靖邊氣田巖溶風(fēng)化殼氣藏向南延伸部分，其沉積背景及沉積構(gòu)造特征與靖邊氣田本部相同，該區(qū)水平井開發(fā)主要以馬五12為目的層，與靖邊本部以馬五13為目的層進(jìn)行水平井開發(fā)相比，高橋區(qū)水平井開發(fā)存在以下幾方面難點(diǎn):①目標(biāo)層上覆地層厚度變化大:完鉆資料表明，高橋區(qū)馬六地層厚度1 m～15 m，平均4.3 m，上覆地層厚度的變化，導(dǎo)致目的層馬五12鉆探判識難度增加；②目標(biāo)層位判識難:馬五11與馬五12小層巖性、電性組合特征相似，馬五12上部氣層與馬五13氣層氣測顯示差異不明顯，易混淆，入靶多解性增加、精確入靶難度大；③入靶調(diào)整空間有限:相比于靖邊氣田本部以馬五13作為水平井目的層，高橋區(qū)首次將馬五12作為水平井目的層，入靶層位的上移，水平井進(jìn)入奧陶系后即面臨入靶問題，入靶調(diào)整空間有限。為了精確入靶，需及時(shí)調(diào)整井斜，造成入靶調(diào)整難度大。

針對在馬五12入靶情況，細(xì)化目的層上部地層的典型曲線特征。根據(jù)巖性組合和隨鉆伽馬特點(diǎn)，加強(qiáng)馬五11段地層對比，將其作為入靶警戒層位，形成針對馬五12入靶的馬五11地層的“二段式、三段式”地層對比方法，并據(jù)此判斷入靶時(shí)機(jī)。

靖南X－X2井:該井2012年9月20日于井深3 904 m（垂深3 754.67 m）馬五12頂部入靶，10月2日開始實(shí)施水平段，10月26日于井深5 370.00 m完鉆，水平段長度1 466 m，全段位于馬五12，鉆遇白云巖儲集層1 444 m，含氣層段956 m，有效儲層鉆遇率65.2%。采用裸眼封隔器分段酸化施工8段，試氣獲無阻流量69.067 1×104m3/d，日產(chǎn)水8 m3（見圖4）。

（3）陜224儲氣庫:由于儲氣庫利用已開發(fā)氣田進(jìn)行改建，因此氣藏采出程度高（64.6%）、鉆井過程中氣測反應(yīng)不明顯，馬五1各小層巖性相近，目的層馬五13厚度薄，入靶和地質(zhì)導(dǎo)向難度大等困難，加強(qiáng)小層垂深標(biāo)定、地層傾角分析，實(shí)時(shí)調(diào)整水平段軌跡。

靖平X-X3井:該井未實(shí)施導(dǎo)眼井，于2012年6月13日開鉆，10月1日于井深3 677 m馬五13地層入靶，2013年3月11日水平段開鉆，5月15日于井深5 329 m完鉆，水平段長度1 652 m，全井段位于馬五13。白云巖儲層長度1 494 m，儲層鉆遇率90.4%。改造方式:連續(xù)油管酸化改造（見圖5）。

圖4 靖南X－X2井水平段軌跡示意圖

圖5 靖平X-X3井水平段軌跡示意圖

3 應(yīng)用效果分析

通過水平井現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)也在不斷發(fā)展完善。在此基礎(chǔ)上，靖邊氣田完鉆的37口以馬五13為目的層水平井水平段儲層鉆遇率達(dá)到75.8%以上，氣層鉆遇率達(dá)到62.2%以上，靖邊高橋區(qū)10口以馬五12為目的層的儲層鉆遇率達(dá)到80.9%，氣層鉆遇率達(dá)到70.1%，儲氣庫2口以馬五13為目的層的儲層鉆遇率達(dá)到90.7%；水平井單井產(chǎn)量達(dá)到臨近直井的3至5倍，水平井開發(fā)效果顯著提高。

［1］劉海鋒，薛云龍，張保國，何鎏，夏勇.低滲透薄層碳酸鹽巖氣藏水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2013，（2）:77-80.

［2］劉海鋒，王東旭，夏勇，何鎏，薛云龍，張保國.低滲薄層碳酸鹽巖氣藏水平井開發(fā)地質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)［J］.天然氣地球科學(xué)，2010，24（5）:1037-1041.

［3］夏勇，馮強(qiáng)漢，劉海鋒，等.基于小幅度構(gòu)造精細(xì)描述的薄儲層水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2011，12（4）: 32-36.

［4］霍進(jìn)，史曉川，張一軍，章敬，杜洪凌.新疆油田水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.特種油氣藏，2008，15（3）:93-96.

［5］張吉，陳鳳喜，盧濤，等.靖邊氣田水平井地質(zhì)導(dǎo)向方法與應(yīng)用［J］.天然氣地球科學(xué)，2008，19（1）:137-140.

Study on the geological guidance technology of gorizontal well in lithologic heterogeneous gas reservoir

YUAN Jiming1，2，XIA Yong1，2，LIU Haifeng1，2，TIAN Min1，2，XIE Shan1，2，LAN Yifei1，2
（1.National Engineering Laboratory for Low Permeability Petroleum Exploration and Development，Xi'an Shanxi 710018，China；2.Exploration and Development Research Institute of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710018，China）

It's a typical Karst carbonate gas reservoir for Ma51+2of Jingbian gasfield,the main gas layer horse Ma512、3reservoir thickness is only 2~3 meters,for the development of horizontal wells in this gasfield.Facing difficult points that the main gas bearing formations are thin face,strong heterogeneity,low-amplitude structure to change quickly,leads to diseparating Ma51every member of the gas formation difficult by geology orientationing technology for horizontal wells on site,formation dip predicting difficult,gas layer tracing difficult and trajectory controlling difficult.This paper uses a variety of methods to ensure the thin carbonate gas reservoir horizontal wells accurately into the target,and the control of the horizontal section of horizontal well trajectory,improve the effective reservoir drilling rate,and use wide successfully of technology in Gaoqiao area and Shan 224 gas storage of horizontalwell geosteering.

carbonate gas reservoir with thin layer；accurately into the target；the control of the horizontal section of horizontal well trajectory；the effective reservoir drilling rate

TE122.22

A

1673-5285（2017）04-0108-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.04.027

2017－03-06

中國石油重大專項(xiàng)“低/特低滲透油藏有效開發(fā)技術(shù)研究”項(xiàng)目“長慶油田油氣當(dāng)量上產(chǎn)5 000萬噸關(guān)鍵技術(shù)研究”資助，項(xiàng)目編號:2011E-1306。

袁繼明，男（1982-），碩士，2010年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事氣田開發(fā)和科研工作，郵箱:yuanjm_cq@petrochina.com.cn。