求取水平井標志點的方法及應用

孫建雙

（大慶油田有限責任公司采油工程研究院，黑龍江大慶163453）

1 概述

所謂水平井是指井斜角大于85°并在目的層中維持一定長度的水平段的定向井。近年來大慶油田針對大慶外圍油田油層薄、層多等特點，采用新技術，提高了薄層水平井的實施效果，特別為大慶外圍薄層、低豐度邊際儲量的有效開發(fā)開辟了一條新路。2017年大慶油田新鉆水平井60多口，而水平井地質(zhì)設計中的關鍵參數(shù)設計對水平井鉆井有著非常重要的指導作用。本文中的XX水平井水平段水平投影長度為557.71m。該井在PⅠ2砂層頂著陸即標志點，由入靶點A在PⅠ2砂層內(nèi)分別鉆進水平投影長度204.26m、353.45m、49.96m分別到達靶點B、C、D（井底）。本文針對在鉆井地質(zhì)設計中遇到標志點深度確定的技術問題，以XX水平井為例，給出了相應的計算辦法及探討。

2 設計井概況

XX水平井井口位于農(nóng)田內(nèi)，井區(qū)構(gòu)造上位于三肇凹陷向朝陽溝背過渡斜坡區(qū)，井區(qū)地壘斷塊內(nèi)，構(gòu)造南高北低，葡頂海拔-1260～-1270m，區(qū)塊葡萄花油層沉積環(huán)境受北部沉積體系控制，主要發(fā)育三角洲內(nèi)前緣亞相水下分流河道；地層厚度呈北厚南薄的發(fā)育特征，井區(qū)地層厚度6.0～20.8m，砂巖呈南北向條帶狀展布，砂體寬度0.3～0.7km，油層受斷層、巖性遮擋，形成斷層—巖性油藏。水平井目的層為PⅠ2層，該層砂體預測分布較穩(wěn)定，有利于水平井部署。本井目標靶區(qū)葡萄花油層構(gòu)造、斷層落實，沿水平井軌跡方向不穿斷層，構(gòu)造起伏不大，有利于水平井實施以及軌跡跟蹤調(diào)整。XX水平井水平段水平投影長度為557.71m，水平段網(wǎng)格方位為356.38°，完鉆垂深1462m。井眼軌跡示意圖見圖1。

圖1 XX水平井井眼軌跡示意圖

3 標志點確定

標志點是指鉆頭鉆至目的層砂巖頂面的位置。鉆頭由上覆地層進入目的層，由于地層巖性的變化無論是隨鉆測井LWD還是巖屑錄井在標志點前后都有明顯的顯示，所以標志點位置的確定對實鉆時井眼軌跡控制非常重要。標志點的垂深和水平位移滿足軌道方程，求取過程如下。

3.1 建立模型

先根據(jù)構(gòu)造圖求出入靶點A所在小層頂深度h1和A點處小層頂面地層視傾角θ，入靶點A水平位移L1已知，在剖面設計數(shù)據(jù)表（由軟件計算直接輸出）中的某一點的水平位移L2。

第一種情況：井眼軌道與鉆遇地層傾向一致時，見圖2。

圖2 井眼軌道與地層傾向一致時水平井標志點示意圖

根據(jù)地層傾角的三角函數(shù)公式則有下式：

第二種情況：井眼軌道與地層傾向相反時，見圖3。

根據(jù)地層傾角的三角函數(shù)公式則有下式：

當在工程設計報表中取某點水平位移L2時，且該點在數(shù)據(jù)表上的垂深與計算的h2一致，則h2即為所求的標志點的垂深。

圖3 井眼軌道與地層傾向相反時水平井標志點示意圖

3.2 標志點求取

XX水平井工程設計報表基本情況：地面海拔190m；補心高6m；參考垂深為補心面；子午線收斂角1.76°；比例系數(shù)1；地磁模型WMM2000/2005/2010；磁偏角-10.39°；磁方位修正角-12.15°；投影方位0°。XX水平井為二維水平井，設計軌道與地層傾向一致即符合第一種模式，把已知參數(shù)數(shù)值和設計軌道數(shù)據(jù)表中（鉆井工程專業(yè)軟件輸出）的水平位移（閉合距）代入（2）式，求出相應的井深（垂深）和h2，若h2與實際垂深一致時，該點就是所求的點。XX水平井軌道數(shù)據(jù)見表1，可求取標志點（水平位移242.34m，垂深1457.21m）就是所求的參數(shù)，并且標志點的相關參數(shù)都可以在軌道數(shù)據(jù)表中求出。

3.3 與實鉆結(jié)果對比

表1 XX水平井軌道數(shù)據(jù)表

該井于2017年5月17日完場鉆井設計預測求取了該井的標志點，于2017年9月19日完鉆，根據(jù)隨鉆測井及實鉆資料顯示，XX水平井標志點深度和水平位移分別為1457.40m、244.00m。表2是實鉆數(shù)據(jù)和根據(jù)模型公式求取的標志點參數(shù)數(shù)據(jù)的比較。根據(jù)求取的結(jié)果和實鉆對比，誤差在允許范圍之內(nèi)，預測求取結(jié)果精度滿足施工要求。

4 結(jié)論

表2 標志點預測和實鉆結(jié)果對照表

（1）利用標志點的垂深及水平位移滿足井眼軌道方程可以準確確定標志點深度；

（2）應用求取標志點的模型可以求取水平井地質(zhì)設計中關鍵的地質(zhì)點；

（3）在鉆井過程中可根據(jù)地質(zhì)變化情況決定水平段長度，應盡量減少鉆穿隔層造成的水平段損失，精確預測標志點可減小水平段損失。

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