兩種過斷層著陸模式在渤海B油田的應用

李 琰，秦 磊，李 輝，馬 猛，譚偉雄，徐 昱

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

目前，大多數(shù)海上油氣田開發(fā)過程中井型以水平井為主，能夠提高單井產(chǎn)量和采收率，實現(xiàn)油氣藏的有效開發(fā)。水平井在鉆進過程中有兩個關(guān)鍵階段，即水平井的著陸和水平段的隨鉆跟蹤[1]。渤海油田斷層較為發(fā)育，增加了水平井作業(yè)難度，而水平井著陸的好壞直接影響后續(xù)水平段的鉆井[2]。

目前常采用“穩(wěn)斜探頂”法來進行水平井的著陸[3-4]，在標志層合適時常采用“增-穩(wěn)-增-水平段”的方法來控制井軌跡的實施[5]。徐進賓[6]等人提出水平井或定向井鉆井時，斷層產(chǎn)狀與井軌跡方位的不同關(guān)系會導致實鉆地層復雜化，對水平井過斷層后鉆遇地層異常情況進行了分類。借鑒前人成果，對過斷層著陸出現(xiàn)井軌跡重復鉆遇同一砂體或井軌跡未鉆遇標志層直接鉆入目標砂體的情況進行總結(jié)分析，形成一套水平井過斷層著陸導向方法并進行應用，保證水平井的順利實施，也為地質(zhì)導向工作提供一定的指導和借鑒。

1 水平井過斷層著陸模式分析

鉆井過程中，鉆遇斷層會對認識地層造成影響，斷層產(chǎn)狀與井軌跡方位的不同關(guān)系會導致實鉆地層復雜化。水平井過斷層著陸存在兩種模式，即下降盤著陸模式和上升盤著陸模式。

1.1 下降盤著陸模式

當井軌跡在斷層的下降盤著陸時，由于目的砂體被錯斷，鉆井過程中可能出現(xiàn)地層重復，井軌跡穿過斷層上升盤被錯斷砂體，在下降盤重新鉆入目的砂體(圖1a)。下降盤著陸模式具有以下兩個特點：①重復段的地層在錄井及測井資料的響應上具有較好的相似性；②上升盤地層易造成入層的假象(圖1b)，給地層對比和判斷帶來困難。在此種模式下，若單純通過地層對比預測目的層深度存在較大的不確定性，易著陸在上升盤非目標砂體內(nèi)。

圖1 下降盤著陸模式示意圖

1.2 上升盤著陸模式

當井軌跡過斷層后在斷層的上升盤著陸時，會出現(xiàn)過斷層之后，缺少標志層而直接著陸的情況(圖2a)。此模式具有以下兩個特點：①由于標志層的缺失，目的層上部不存在明顯的標志層(2b)，標準巖性組合特征及特殊巖層均不明顯，地層對比困難，著陸前通過地層對比和井斜數(shù)據(jù)進行地層視厚度的確定及儲層深度預測誤差較大；②由于著陸前不存在較為明顯的標志層和特殊層，入目的層前測井資料和錄井資料均無明顯的響應特征。此種模式下，著陸過程中無法判斷后續(xù)找層鉆進的方向，極易鉆穿目的層或著陸在非目的層位置，造成著陸失敗。

圖2 上升盤著陸模式示意圖

2 水平井過斷層著陸導向方法研究

B油田為渤海油田典型的復雜斷塊油田之一，構(gòu)造受主控斷層郯廬斷裂右旋張扭活動的影響，斷裂活動強烈，斷層發(fā)育且斷裂系統(tǒng)復雜，形成眾多斷塊及背斜圈閉。目的層附近的斷層給水平井著陸帶來了諸多困難，為了保證水平井的順利實施，針對上述兩種模式進行相應的導向方法研究。

2.1 下降盤著陸模式導向方法

由于在下降盤著陸時，會出現(xiàn)將錯斷砂體誤認為目標砂體的情況，因此，需準確識別錯斷砂體并判斷目標著陸砂體的位置。針對這種情況建立相應導向方法流程：①鉆前階段，通過對設計井目的砂體測井、錄井、地震等資料響應特征進行分析，結(jié)合區(qū)域斷層特征(斷層位置、斷點位置、斷層產(chǎn)狀、斷距等)，建立設計井鉆前地質(zhì)模型，將設計軌跡投影在模型內(nèi)，判斷軌跡與地層之間的關(guān)系，提前判斷地層重復鉆遇情況，初步識別出目標砂體的位置，預測正確的著陸位置；②在著陸的過程中，重點依靠地震資料，綜合隨鉆測量數(shù)據(jù)，利用隨鉆動態(tài)地震反演結(jié)果預測水平井鉆前地層的地質(zhì)情況[7]，隨時校正地層對比結(jié)果，更新地質(zhì)認識；當出現(xiàn)類似目的砂體響應特征的地層時，應結(jié)合地震資料判斷軌跡的位置，確定是否已過斷層，若當前軌跡未過斷層，此時鉆遇的砂體可能為被斷層錯斷的砂體，切勿立即進行著陸；應依據(jù)實鉆情況及時校正鉆前地質(zhì)預測模型，并結(jié)合地震資料及地層對比結(jié)果進行綜合分析，實時更新對著陸位置的預測；③在校正模型，預測位置的同時，需要隨時把握井軌跡和目的砂體間的位置關(guān)系，確定合適的井斜角度，優(yōu)化軌跡，綜合測井、錄井、工程等參數(shù)確定軌跡已經(jīng)進入實際的目標砂體后再著陸(圖3a)。

2.2 上升盤著陸模式導向方法

上升盤著陸模式下，會出現(xiàn)過斷層后標志層缺失而直接著陸的情況，因此，需在無明顯標志層及特殊層的情況下預測目的層的位置。針對這種情況建立相應導向方法流程(圖3b)：①鉆前階段，將設計的井軌跡信息與該區(qū)域鉆前斷層特征(斷層位置、斷點位置、斷層產(chǎn)狀、斷距等)相結(jié)合，建立設計井鉆前地質(zhì)模型，初步判斷軌跡與地層之間的關(guān)系，初步預測目的砂體的著陸位置；②著陸過程中，利用地震資料判斷井軌跡過斷層后，將實鉆地層情況與鄰井進行對比，尋找相同的巖性組合特征、特殊的巖性標志層，對穩(wěn)定的主要砂體及標志層通過井斜數(shù)據(jù)進行校正對比；同時，通過鄰井地震標定的地層速度預測設計井儲層深度，做好地震地質(zhì)相結(jié)合，并通過上部鉆遇巖性、標志層的發(fā)育情況，及時修正地震速度[8]，更新鉆前地質(zhì)模型；③考慮到過斷層后標志層缺失，目的層深度不確定，著陸過程中會存在大段調(diào)整井斜找儲層的工作，在實時更新模型的基礎上，應當綜合錄井、測井實時提供的巖屑、熒光、鉆時、電阻率、孔隙度曲線等地質(zhì)資料，結(jié)合已有地質(zhì)認識、實際鉆井作業(yè)能力及作業(yè)風險等因素，提前控制井軌跡以合理井斜角度探找儲層，使其在地層中合理位置穿行[9-10]，為順利著陸提供必要和及時的支持。

圖3 兩種模式下著陸導向流程

3 應用實例

渤海B油田開發(fā)項目共實施137口井，其中水平井52口，需要過斷層著陸的水平井20口。利用上述導向方法指導了20口水平井的著陸，成功率達100%。以渤海B油田部署的水平井D22H井和A15H井的實際作業(yè)情況為例，進一步說明過斷層著陸兩種模式導向方法的應用效果。

3.1 下降盤著陸模式地質(zhì)導向方法應用實例

水平井D22H井設計的目的層是明化鎮(zhèn)組3-1655砂體，著陸階段采用了下降盤著陸模式地質(zhì)導向方法。鉆前階段分析D22H井砂體被斷層錯斷，設計軌跡穿過斷層上升盤，在斷層下降盤的目標砂體著陸，著陸過程中會出現(xiàn)重復鉆遇地層的情況；著陸過程中，鉆進至垂深1 641.6 m時，該處測井曲線響應與目的砂體曲線特征相似，結(jié)合地震資料更新地層對比認識，認為此處鉆遇的砂體與目的層砂體為同一套砂體，此處為被斷層錯斷的上升盤砂體，并非著陸目標層，因此，控制軌跡繼續(xù)鉆進；鉆進至垂深1 663.1 m時，結(jié)合地震資料及測井資料判斷目前軌跡已經(jīng)穿過斷層上升盤砂體，位于目的層頂部泥巖段，及時更新導向模型(圖4)，以井斜86°穩(wěn)斜鉆進，最終成功著陸，預測儲層頂部垂深1 665.0 m，實鉆頂部垂深1 667.0 m，比預測多2 m。

圖4 渤海B油田D22H井水平段著陸情況(藍色為模擬曲線，紅色為實鉆曲線)

通過運用水平井下降盤著陸模式地質(zhì)導向方法，D22H井在地層重復的情況下成功著陸在目標位置，為水平段的成功實施奠定基礎，該井實鉆水平段長度241.0 m，有效目的層長度241.0 m，儲層鉆遇率100%。

3.2 上升盤著陸模式地質(zhì)導向方法應用實例

渤海B油田水平井A15H井設計的目的層是明化鎮(zhèn)組3D-1780砂體，著陸階段采用了上升盤著陸模式地質(zhì)導向方法。鉆前階段分析該井砂體被斷層錯斷，設計軌跡穿過斷層后在斷層上升盤的目標砂體著陸，井軌跡過斷層后標志層不明顯，井軌跡可能會鉆遇大段泥巖后直接進入目的層著陸；實鉆過程中，在垂深1 668.0～1 670.0 m處鉆遇一套垂厚度約2 m的砂巖薄層，結(jié)合地震資料，認為目前鉆遇砂體為目的層之上響應不明顯的薄層砂體，判斷此時井軌跡已穿過斷層；鉆至垂深1 670.0 m后，結(jié)合測井資料，此時井軌跡過斷層后進入目的層上部的大段泥巖中，結(jié)合地震資料更新地質(zhì)導向模型(圖5)，預測目的層頂部垂深為1 709.0 m，提前控制井斜穩(wěn)斜在85°鉆進，最終找到目的層，著陸成功，實鉆目的層頂部垂深1 715.0 m，比預測多6.0 m。

圖5 渤海B油田A15H井水平段著陸情況(藍色為模擬曲線，紅色為實鉆曲線)

通過運用上升盤著陸模式地質(zhì)導向方法，A15H井過斷層后在標志層不明顯、目的層深度未知的情況下，成功找到目的層著陸，為水平段的成功實施奠定基礎，該井實鉆水平段長度255.0 m，有效目的層長度238.0 m，儲層鉆遇率93%。

4 結(jié)論

(1)水平井過斷層著陸存在下降盤著陸和上升盤著陸兩種模式。

(2)針對兩種模式建立隨鉆導向方法并運用在渤海B油田，水平井過斷層著陸的成功率達100%，證明了這兩種導向方法的有效性。

(3)所建立的隨鉆導向方法在渤海B油田內(nèi)應用取得良好的效果，為其他類似地質(zhì)特征的油田水平井地質(zhì)導向工作提供了借鑒。