地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在瑪湖區(qū)塊的應(yīng)用分析

張瑞平，宋朝暉，李 彬，毛 健，聶 濤，付 仕

（1．中國石油西部鉆探定向井技術(shù)服務(wù)公司，新疆烏魯木齊 834000；2．中國石油西部鉆探工程技術(shù)研究院，新疆烏魯木齊 834000）

瑪湖區(qū)塊儲(chǔ)層分布相對(duì)穩(wěn)定，連續(xù)性好，個(gè)別斷塊的油層不整合發(fā)育，存在較多的泥巖夾層，非均質(zhì)性強(qiáng)，縱向上儲(chǔ)層厚度和傾角不確定性高。在水平井實(shí)施過程中為了確保井眼軌跡準(zhǔn)確著陸，更好地認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層分布特點(diǎn)，提高油層鉆遇率，采用地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)。隨著地質(zhì)導(dǎo)向的發(fā)展，邊界探測(cè)工具（即為探邊）為當(dāng)前最先進(jìn)的地質(zhì)導(dǎo)向工具，但費(fèi)用高昂，在當(dāng)前時(shí)期如何既能滿足地質(zhì)導(dǎo)向目標(biāo)同時(shí)又能降低費(fèi)用是當(dāng)前急需解決的難題?，敽^(qū)塊作為新疆油田公司近年重點(diǎn)開發(fā)的區(qū)塊，為提高開發(fā)效益，應(yīng)用“工廠化+體積壓裂”的作業(yè)方式進(jìn)行開發(fā)，部署了大量水平井。2016—2017年瑪18區(qū)塊部署實(shí)施水平井50多口，平臺(tái)式水平井井距為500.0 m，水平段長度以1 200.0，1 600.0 m為主，為了達(dá)到“提產(chǎn)、提效、降成本”的開發(fā)目標(biāo)，滿足油藏開發(fā)要求，水平井鉆井全部應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)。

瑪 18井區(qū)開發(fā)儲(chǔ)層為三疊系百口泉組的百一段和百二段油層，分布相對(duì)穩(wěn)定，部分?jǐn)鄩K垂直走向上存在不確定性，夾層多。前期的開發(fā)水平井實(shí)施過程中為確保油層鉆遇率，全部采用邊界探測(cè)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，平均鉆遇率達(dá)97.0%以上，達(dá)到了預(yù)期的油層鉆遇效果，但需要支付高昂的導(dǎo)向費(fèi)用。結(jié)合該區(qū)塊地質(zhì)分布特征和前期完成井地質(zhì)導(dǎo)向?qū)嵤┣闆r，在后期的平臺(tái)水平井開發(fā)中將邊界探測(cè)地質(zhì)導(dǎo)向和常規(guī)LWD地質(zhì)導(dǎo)向兩種技術(shù)結(jié)合使用，達(dá)到油藏開發(fā)目的，將大大地降低作業(yè)成本。

1 地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

地質(zhì)導(dǎo)向是在水平井鉆井工程中運(yùn)用隨鉆測(cè)井技術(shù)、隨鉆測(cè)量、工程應(yīng)用軟件和綜合錄井技術(shù)來控制水平井軌跡在儲(chǔ)層有利位置穿行，實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)量和投資收益最大化，在各大油田得到廣泛應(yīng)用。從地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展來看，地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的進(jìn)步主要依托于隨鉆測(cè)井工具的進(jìn)步，而近年隨鉆測(cè)井工具作為地質(zhì)導(dǎo)向的核心得到了很大的發(fā)展，從傳統(tǒng)的常規(guī)自然伽馬、電阻率發(fā)展成為方向性邊界深探測(cè)的預(yù)判式導(dǎo)向技術(shù)（探邊地質(zhì)導(dǎo)向），最具代表性工具是斯倫貝謝的PeriScope、貝克休斯的AziTrak和哈里伯頓的ADR[1]。依據(jù)隨鉆測(cè)井工具的不同，地質(zhì)導(dǎo)向方式可分為常規(guī) LWD地質(zhì)導(dǎo)向和探邊地質(zhì)導(dǎo)向。與常規(guī)LWD地質(zhì)導(dǎo)向相比，探邊地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)具有 360°方向測(cè)量、探測(cè)深度更深和明確地層邊界的特點(diǎn)（表1）。

當(dāng)PeriScope工具從電阻率較低的地層鉆入電阻率較高的地層時(shí)，PeriScope方向曲線呈正信號(hào)，反之呈負(fù)信號(hào)。如果在工具探測(cè)的范圍內(nèi)沒有明顯的電阻率變化，那么PeriScope方向曲線為0。該工具電阻率的測(cè)量與傳統(tǒng)的電阻率測(cè)量方法類似，但是其方向性卻非常明確。

表1 兩種地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比

2 探邊地質(zhì)導(dǎo)向的應(yīng)用

PeriScope是一個(gè)探測(cè)深度較深并具有方向性測(cè)量的隨鉆測(cè)井工具，應(yīng)用實(shí)時(shí)導(dǎo)向軟件，通過對(duì)測(cè)量參數(shù)的反演，能夠估算出工具到地層邊界的距離和地層邊界的延伸方向。在鉆具組合中，該工具距離鉆頭為11.0～12.0 m，在儲(chǔ)層電阻率和非儲(chǔ)層電阻率差異足夠大的情況下能夠識(shí)別4.0～5.0 m的邊界，可判斷井眼軌跡相對(duì)目的層邊界的位置，為實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向提供可靠的依據(jù)。

2016年應(yīng)用探邊工具在瑪湖區(qū)塊成功應(yīng)用于4口井，在水平段鉆進(jìn)過程中，探邊工具準(zhǔn)確地探測(cè)到儲(chǔ)層邊界位置，確保水平井鉆遇率的同時(shí)也保證了井眼軌跡平滑，提高了井眼質(zhì)量與鉆井效率，平均油層鉆遇率為99.3%。以艾湖井區(qū)AhHW2001井為例，該井目的層是百口泉組百一段油層，砂體厚度為 4.0～5.0 m。實(shí)施前根據(jù)周圍鄰井測(cè)井曲線顯示，百三段之上地層對(duì)比關(guān)系較好，百三段砂體橫向發(fā)育不穩(wěn)定，對(duì)比性較差，而百二段砂巖厚度及層內(nèi)泥巖夾層發(fā)育不穩(wěn)定，不確定性大。使用PeriScope工具進(jìn)行導(dǎo)向，在著陸過程中通過地層對(duì)比、巖性分析準(zhǔn)確地預(yù)判了地層提前，并及時(shí)調(diào)整軌跡，鉆至A點(diǎn)時(shí)，實(shí)際著陸A點(diǎn)垂深比設(shè)計(jì)淺11.8 m，地層約2.5°下傾。該井水平段長1 202.0 m，油層鉆遇率為100%。

AhHW2001井成功實(shí)施對(duì)瑪湖其他區(qū)塊具有借鑒作用，由于開發(fā)目的層厚度、電性特征相似，探邊工具能發(fā)現(xiàn)地層走向，有效避免鉆遇泥巖，給瑪湖區(qū)塊的瑪18井和瑪131井區(qū)下一步的水平井開發(fā)積累了經(jīng)驗(yàn)。

3 地質(zhì)導(dǎo)向在瑪湖18井區(qū)應(yīng)用分析

瑪湖凹陷三疊系百口泉組主體屬平緩斜坡背景下的淺水扇三角洲沉積，構(gòu)造基本表現(xiàn)為東南向傾斜的平緩單斜，局部發(fā)育低幅度平臺(tái)、背斜或鼻狀構(gòu)造，斷裂較發(fā)育[2]。

3.1 瑪18井區(qū)水平井部署及油層分布

瑪 18井區(qū)百口泉組油藏開發(fā)由于受到地面環(huán)境的影響[3-4]，應(yīng)用 “工廠化”作業(yè)方式進(jìn)行開發(fā)，部署的水平井分布在四個(gè)主要斷塊上，分別為：瑪18斷塊、艾湖1斷塊、艾湖6斷塊和艾湖013斷塊。以該區(qū)塊已鉆井的資料為基礎(chǔ)，分析油層分布情況，選擇參考井進(jìn)行油層連通剖面對(duì)比，結(jié)果表明全區(qū)整體目的層油層連續(xù)性好，部分井砂體含泥巖夾層。其中，艾湖1斷塊和艾湖013斷塊目的層連通好、油層較厚（6.0～10.0 m）、儲(chǔ)層較為穩(wěn)定；而瑪18和艾湖6兩個(gè)斷塊隔夾層發(fā)育、泥巖夾層較多、物性變化大、非均質(zhì)性嚴(yán)重、縱向上儲(chǔ)層厚度和傾角不確定性高。

3.2 常規(guī)LWD地質(zhì)導(dǎo)向

常規(guī)地質(zhì)導(dǎo)向是利用常規(guī)電阻率、自然伽馬和錄井參數(shù)結(jié)合進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向的方法[5-6]，通過分析瑪18井區(qū)百口泉組地層的巖性特征、電性特征，建立地質(zhì)導(dǎo)向的靜態(tài)模型，在實(shí)鉆過程中結(jié)合LWD和綜合錄井信息，實(shí)時(shí)進(jìn)行地層精細(xì)對(duì)比[7-8]，開展地層劃分，確定標(biāo)志層，對(duì)入靶深度進(jìn)行精確控制，實(shí)時(shí)指導(dǎo)鉆井井眼軌跡，使軌跡穿行在油層中的有利位置，主要步驟為：①入靶前靶點(diǎn)預(yù)測(cè)和調(diào)整。利用鄰井已鉆井資料，在造斜鉆進(jìn)過程中，找準(zhǔn)標(biāo)志層，預(yù)測(cè)靶點(diǎn)垂深，及時(shí)調(diào)整軌跡，著陸入靶。②入靶后的水平段軌跡調(diào)整。進(jìn)入水平段后確保軌跡在油層中的有利位置穿行，依據(jù)前期的地層傾角預(yù)測(cè)和實(shí)時(shí)LWD數(shù)據(jù)，結(jié)合錄井鉆時(shí)、氣測(cè)、巖屑等資料判斷軌跡在油層中的位置，據(jù)此調(diào)整井斜。

3.3 地質(zhì)導(dǎo)向方法應(yīng)用分析

以艾湖1斷塊的MaHW6122井平臺(tái)為例，設(shè)計(jì)開發(fā)目的層為百一段，A點(diǎn)垂深為3 893.5 m，水平段長1 200 .0 m，設(shè)計(jì)水平段方位角180°，井斜角88.28°，油層厚度為6.0 m。該平臺(tái)井實(shí)施前利用與設(shè)計(jì)方向一致的兩鄰井資料進(jìn)行對(duì)比分析，以地質(zhì)特征明顯、沉積較穩(wěn)定的百二段作為標(biāo)志層。實(shí)鉆過程中依據(jù) LWD曲線和錄井巖屑特征卡準(zhǔn)標(biāo)志地層，鉆至百二段及時(shí)與設(shè)計(jì)靶點(diǎn)垂深進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)垂深變化的差值及時(shí)對(duì)待鉆軌跡進(jìn)行調(diào)整，確保軌跡著陸成功。該平臺(tái)實(shí)施的第一口水平井MaHW6122采用探邊地質(zhì)導(dǎo)向，從而可以明確平臺(tái)附近實(shí)際水平段地層傾角走向，后續(xù)實(shí)施的三口水平井就可應(yīng)用常規(guī)LWD地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，實(shí)鉆過程中依據(jù)設(shè)計(jì)井斜角、方位角和MaHW6122井實(shí)際地層傾角，再結(jié)合實(shí)測(cè)LWD曲線、錄井參數(shù)變化分析對(duì)比出軌跡在油層中的位置，指導(dǎo)水平段井斜角、方位角的控制，從而確保井眼位置和油層鉆遇率。

依據(jù)上述分析得到，在瑪18斷塊、艾湖6斷塊南面構(gòu)造低部位，目的層內(nèi)的夾層厚度平面上變化較大，所建地質(zhì)模型的確定性相對(duì)較低，為了保障油層鉆遇率，建議使用探邊工具進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向。而艾湖1斷塊、艾湖013斷塊的地層目的層單一、油層比較厚、沉積厚度平面上變化不大，所建地質(zhì)模型的確定性較高，考慮到夾層的干擾，每個(gè)平臺(tái)第一口井使用探邊工具進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向。摸清楚標(biāo)志層和儲(chǔ)層情況后，平臺(tái)中其他實(shí)施的水平井使用常規(guī)LWD進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向，既滿足設(shè)計(jì)地質(zhì)要求的油層鉆遇率，又降低了地質(zhì)導(dǎo)向服務(wù)作業(yè)成本，達(dá)到較好的性價(jià)比開發(fā)。

4 結(jié)論與建議

（1）地質(zhì)導(dǎo)向過程是鉆井技術(shù)、隨鉆測(cè)錄井和油藏工程技術(shù)的結(jié)合實(shí)施過程，根據(jù)地層情況對(duì)實(shí)鉆軌跡及時(shí)調(diào)整，達(dá)到高效鉆遇儲(chǔ)層的目的。對(duì)于目的層厚度較大、平面上沉積穩(wěn)定、地層傾角相對(duì)穩(wěn)定的水平井使用常規(guī)LWD地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)。

（2）瑪湖區(qū)塊工廠化水平井實(shí)施各平臺(tái)第一輪井使用探邊工具進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向，為后期平臺(tái)其他井的地質(zhì)導(dǎo)向工具的選擇提供參考和借鑒，對(duì)于同一鉆井平臺(tái)相鄰的水平井實(shí)施不連續(xù)使用探邊工具進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向，降低作業(yè)成本。隨著環(huán)瑪湖勘探開發(fā)的進(jìn)程和對(duì)地層構(gòu)造認(rèn)識(shí)程度的深入，常規(guī)LWD地質(zhì)導(dǎo)向與探邊地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)優(yōu)化使用，將是規(guī)?；_發(fā)中的最優(yōu)性價(jià)比地質(zhì)導(dǎo)向方式。

（3）瑪湖區(qū)塊的大面積開發(fā)，同時(shí)工作的作業(yè)面較多，出現(xiàn)探邊工具緊缺問題，在水平段實(shí)施中優(yōu)化探邊地質(zhì)導(dǎo)向和常規(guī)LWD地質(zhì)導(dǎo)向結(jié)合使用，既解決了工具緊缺問題，又降低了作業(yè)成本。