大慶油田水平井井眼軌跡設(shè)計(jì)及優(yōu)化

周新榮

（大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院，黑龍江大慶163453）

水平井是最大井斜角達(dá)到或接近90°（一般不小于86°），并在目的層中維持一定長度的水平井段的特殊井。由于水平井存在在油層中的穿行距離長，泄油面積大，產(chǎn)量高，同時(shí)也能提高單井的油藏控制面積等優(yōu)點(diǎn)備受開發(fā)者的青睞[1-5]。水平井增加了油井與油層的接觸面積，減少了滲透阻力，具有無限導(dǎo)流能力，從而能夠提高低滲透油層、薄差油層的產(chǎn)能。水平井已逐漸成為建井方式的主要井型，完善的井眼軌跡設(shè)計(jì)方法和精確的井眼軌跡預(yù)測與控制技術(shù)是確保定向井、叢式井、水平井、大位移井、老井重鉆、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井等一系列特殊工藝井鉆井成功、降低鉆井成本的關(guān)鍵技術(shù)[6]。

1 水平井軌跡設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn)

1.1 軌跡控制點(diǎn)設(shè)計(jì)

在油藏開發(fā)方案中針對某小層一般給出入靶點(diǎn)和終靶點(diǎn)的位置，設(shè)計(jì)的井眼軌跡必須隨油層起伏的變化而變化才能滿足地質(zhì)的需要。水平井水平段所在地層視傾角基本一致時(shí)可以把水平段井眼軌跡設(shè)計(jì)成直線，滿足其在目的層內(nèi)通過；水平段所在地層視傾角變化較大時(shí)需要在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾涌刂泣c(diǎn)，水平段井眼軌跡要設(shè)計(jì)成折線，才能保證每一水平段井眼軌跡在目的層內(nèi)通過。

喇8-L18井首次采用“折線精細(xì)設(shè)計(jì)方法”，在整個(gè)400m的水平段視傾角變化大的位置設(shè)置A-E五個(gè)折點(diǎn)，同時(shí)在每個(gè)折點(diǎn)處增設(shè)10～20m的調(diào)整段（采用1.5°/30m的造斜率）用以滿足每個(gè)折點(diǎn)視傾角的變化，真正做到了“軌道跟著油層走”（圖1）。

圖1 喇8-L18井井眼軌跡示意圖

1.2 著陸點(diǎn)計(jì)算

著陸點(diǎn)太高接近儲層油氣界面時(shí)，降壓開采產(chǎn)生氣頂會降低采收率；而著陸點(diǎn)太低時(shí)，生產(chǎn)過程會出現(xiàn)底水快速錐進(jìn)；只有當(dāng)著陸點(diǎn)較為接近儲層中上部位置時(shí)，能取得更大的經(jīng)濟(jì)效益[7]。

著陸點(diǎn)指的是鉆頭鉆至目的層頂面的位置。由上覆巖層鉆至目的層，著陸點(diǎn)位置的確定對與著陸控制非常重要，由于巖性的變化，隨鉆測井、巖屑錄井在著陸點(diǎn)前后都有明顯顯示。著陸點(diǎn)的垂深與水平位移滿足井眼軌道方程，著陸點(diǎn)計(jì)算步驟如下：

首先計(jì)算出入靶點(diǎn)A所在小層頂面垂深h1和A點(diǎn)處小層頂面地層視傾角θ，已知入靶點(diǎn)A的水平位移L1、在剖面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表（由軟件計(jì)算直接輸出）中取某點(diǎn)的水平位移L2，當(dāng)所取某點(diǎn)的水平位移L2對應(yīng)的垂深與計(jì)算的h2一致時(shí)，則h2為所求著陸點(diǎn)的垂深（詳見圖2）。

圖2 著陸點(diǎn)計(jì)算示意圖

1.3 斷點(diǎn)深度確定

斷點(diǎn)深度的確定對于預(yù)防鉆井施工中發(fā)生井漏等復(fù)雜事故具有重大意義。水平井鉆井設(shè)計(jì)經(jīng)常遇到在造斜后到著陸前鉆遇斷層的情況，理論上可以準(zhǔn)確地預(yù)測斷點(diǎn)的深度，該點(diǎn)的垂深與水平位移滿足井眼軌道方程，斷點(diǎn)深度確定步驟如下：

首先在油層頂面構(gòu)造圖上量出井口與斷層距離L3、斷層傾角α（大慶地區(qū)一般取45°），然后在剖面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表中取某點(diǎn)的垂深h3，對應(yīng)該點(diǎn)油層頂面的深度為h4。當(dāng)所取某點(diǎn)的垂深h3所對應(yīng)井底水平位移與計(jì)算的L5一致時(shí)，則h3為所求斷點(diǎn)的垂深（詳見圖3）。

圖3 斷點(diǎn)深度計(jì)算示意圖

1.4 老區(qū)鉆井防碰繞障問題突出

老區(qū)鉆井時(shí)地下井眼軌跡相互交叉，設(shè)計(jì)井可能需要與同一平臺的鄰井防碰、與不同平臺的井防碰、與正在施工的其它水平井防碰，這增加了水平井井眼軌跡設(shè)計(jì)的難度。三維水平井是由于地面受限或井下障礙物的影響而設(shè)計(jì)的繞障井，近年來隨著致密油氣藏的開發(fā)，工廠化水平井多采用三維井眼軌道設(shè)計(jì)[8]。

2 實(shí)鉆與設(shè)計(jì)井眼軌跡產(chǎn)生差異的影響因素

2.1 油藏方面

2.1.1 目的層垂深的誤差

對于垂深1000m左右的開發(fā)井，目的層垂深的誤差一般在2～3m，這會導(dǎo)致水平井水平段的軌跡產(chǎn)生很大的變化。

2.1.2 目的層砂巖發(fā)育的不確定性

是依據(jù)地震資料進(jìn)行的井間預(yù)測。外圍地區(qū)薄差層的發(fā)育穩(wěn)定性很差，在地震資料分辨率的限制下，雖利用鉆井資料進(jìn)行了約束反演，但對于厚度只有1m左右的砂巖，井間預(yù)測會受到砂巖發(fā)育穩(wěn)定性的影響，這會降低水平井目的層的砂巖預(yù)測預(yù)測符合率。

2.1.3 存在斷層、次生小斷層

在地震剖面上很難解釋出斷距2～3m的小斷層，但對于厚度只有1～2m的砂層卻能夠全部斷失。

2.2 鉆井設(shè)計(jì)方面

水平井井眼軌跡設(shè)計(jì)受到鉆井工具的造斜能力、井眼的狗腿度及摩阻等工程條件的影響，設(shè)計(jì)的井眼軌跡不會與目的層實(shí)際的變化完全一致，可能導(dǎo)致局部井段井眼軌跡偏離目標(biāo)層。

2.3 鉆井工藝技術(shù)方面

隨鉆測井、地質(zhì)導(dǎo)向工具等鉆井工藝技術(shù)對實(shí)鉆過程中井眼軌跡的控制會造成很大的影響。目前采用的LWD隨鉆測量系統(tǒng)的測量點(diǎn)一般比鉆頭延遲8～10m，導(dǎo)致對目的層的判斷滯后。在水平段鉆進(jìn)時(shí)，由于下入了地質(zhì)導(dǎo)向儀器，使得儀器的井斜方位測斜零長達(dá)到20m左右，這就使得井底的井斜角、方位角不能及時(shí)地測量，只能靠預(yù)測進(jìn)行軌跡調(diào)整[9]。常規(guī)的導(dǎo)向技術(shù)很容易鉆出目的層，而近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)根據(jù)鉆頭電阻率、方位電阻率和方位伽馬參數(shù)的測量和判斷，保持在目的層中鉆進(jìn)。

3 結(jié)論

（1）大慶油田外圍三低油藏、致密油區(qū)塊目的層薄，儲層變化快，需要水平井鉆井技術(shù)作為支撐。

（2）完善的井眼軌跡設(shè)計(jì)方法和精確的井眼軌跡預(yù)測與控制技術(shù)是確保鉆井成功的關(guān)鍵技術(shù)。

（3）在水平段所在地層視傾角變化較大的位置增加控制點(diǎn)，可以保證每一水平段井眼軌跡在目的層內(nèi)通過。

（4）準(zhǔn)確地預(yù)測著陸點(diǎn)、斷點(diǎn)的深度是水平井井眼軌跡設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。

（5）積極采用前沿鉆井工藝技術(shù)如推廣近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，降低軌跡調(diào)整的難度。

[1]袁昭,李艷明,陶林本,等.吐哈油田水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)研究[J].石油鉆探技術(shù),2008，36（3）：87-90.

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