蘇53區塊低滲透砂巖氣藏水平井隨鉆地質導向技術及應用

2012-11-09 04:46:50井元帥

石油地質與工程 2012年4期

井元帥

（中國石油長城鉆探工程有限公司，遼寧盤錦 124010）

井元帥

（中國石油長城鉆探工程有限公司，遼寧盤錦 124010）

蘇53區塊是典型的低滲、低壓、低豐度巖性氣藏，單井產量低，建井數量多，直井開發經濟效益差。為提高開發效益，采用水平井整體開發，并取得了良好應用效果。整體開發過程中，長城鉆探形成了水平井整體優化部署、隨鉆地質導向、安全快速鉆井和低滲氣藏裸眼分段壓裂等配套特色技術。其中，水平井隨鉆地質導向技術在開發過程中起到了重要的作用，也為同類氣藏水平井隨鉆地質導向提供了有益借鑒和指導作用。

蘇里格氣田；蘇53區塊；低滲透砂巖氣藏；水平井地質導向

蘇53區塊位于蘇里格氣田北部，主要目的層為二疊系石盒子組盒8段砂巖和山西組山1段砂巖，氣藏埋深3 200～3 500 m，含氣面積662.8 km2。儲層為河流相沉積，呈南北向條帶狀分布，巖性主要為巖屑砂巖，少量石英砂巖、巖屑石英砂巖。有效儲層為灰白色中粗砂巖、粗砂巖和含礫粗砂巖。儲集砂體非均質性強、連續性較差［1］。2010年，蘇53區塊成為蘇里格地區唯一利用水平井進行整體開發的區塊，目前區塊內共完鉆水平井40口，平均砂巖鉆遇率87%，投產水平井38口，平均單井日產氣8×104m3，取得了良好開發效果。

1 水平井地質導向模型建立

蘇里格氣田為河流相沉積，平面上受河道擺動影響，易出現巖性變化，地層具有多變性和復雜性［2］。為應對這種復雜性，需對目的層在三維空間上進行刻畫，建立精細地質導向模型。首先，利用鄰井電測曲線進行目的層段沉積微相劃分，精細刻畫水平井周圍小范圍內的沉積相圖，預測目的層砂體在平面上的展布形態。其次，繪制水平井周圍隔夾層分布圖，研究水平井周圍隔夾層分布情況。最后，在垂向上對目的層砂體進行刻畫，以過水平段氣藏剖面作為垂向地質導向模型，通過地質導向模型對目的層頂底界面及地層傾角進行預測。

2 水平井著陸前地質導向技術

在水平井鉆井過程中，著陸情況直接影響水平井的成敗，同時也將影響水平井的產能［3］。通過精細的地層對比優選出有利標志層，對目的層頂底界面垂深進行預測，以此為依據對井軌跡進行控制，并引導水平井順利著陸。

2.1 標志層選取

蘇里格氣田有效儲層展布形態復雜多變，非均質性強，因此，在該區具有明顯標志且全區分布穩定的標志層并不多。根據現場導向經驗，總結出四種情況作為地層對比的標志層。

2.1.1 石千峰組底界砂巖

二疊系石千峰組底部為淺紅色細砂巖，石盒子組頂部為紫紅色泥巖，二者巖性變化大，在測井曲線上，石千峰組底界與石盒子組頂界有自然伽瑪曲線整體抬升，電阻率曲線整體下降的突變現象，此現象在全區完鉆井中普遍存在，可用來確定石千峰組底界。

2.1.2 盒3、盒7底界砂巖

蘇里格地區盒3段、盒7段底界分別發育一套分布相對穩定的砂巖，其上下多為大段泥巖，在巖屑錄井資料及測井資料上反映明顯，可以將這兩套砂巖底界作為標志，引導水平井著陸。

2.1.3 特殊巖性標志層

在蘇里格地區局部發育有特殊巖性的地層，常常導致電測曲線出現明顯異常，而且容易識別，例如異常高伽瑪泥巖，這種特殊巖性在小范圍內分布比較穩定。在對比過程中特殊巖性往往是很準確的標志層，利用特殊巖性進行對比更有利于提高對比精度。

2.1.4 巖性組合及沉積特征

在軌跡進入盒8段后，可供選擇的標志層很少，通常會選擇一些有標志性的砂泥巖組合、沉積旋回、純泥巖、薄層砂巖等作為標志層。

2.2 目的層頂底界面預測

通過精細地層對比優選出標志層后，就可根據對比結果來預測目的層的頂底界面，目前在蘇里格地區常用以下三種方法對目的層頂底界面進行預測。現場導向過程中，可應用三種計算方法并相互驗證，以確保計算的準確性。

2.2.1 海拔預測法

蘇53區塊的構造形態為北西向南東傾斜的單斜構造，平均構造梯度為5m／km，局部存在微鼻狀構造，因此，在井控程度較高、構造比較落實的區域可利用鄰井目的層頂底面海拔，對水平井目的層頂底面海拔進行初步預測。

2.2.2 地層等厚預測法

地層等厚預測法是利用水平井隨鉆電測曲線與鄰井電測曲線進行地層對比，然后優選出可靠的標志層，并以水平井及鄰井所選出的標志層頂（底）界面到各自目的層頂（底）界面厚度相等為主要原則。預測過程中通常選取距離目的層最近的標志層，距離目的層越近，產生的誤差越小。靶點處目的層頂面垂深可用公式1進行計算（圖1）。

圖1 目的層頂面垂深計算示意圖

式中：TD——靶點處目的層頂面垂深，m；A——實鉆標志層垂深，m；H——鄰井標志層到目的層頂面的距離，m；h1——實鉆標志層垂深與鄰井標志層垂深的差值，m；h2——靶點處標志層垂深與鄰井標志層垂深的差值，m。

由于蘇53區塊水平段延伸方向構造變化不大，地層傾角在0～1°之間，實際導向過程中可將公式（1）簡化成公式（2）：

簡化后的公式（2）存在一定的誤差，但誤差會在軌跡逐漸接近目的層的過程中減小，而且軌跡的調整也會消除一定的誤差。總體來說，公式（2）計算出的目的層頂底界面，在蘇里格地區不會對水平井入靶造成較大影響，而且應用起來比較方便。

2.2.3 地質模型預測方法

鉆井過程中，將隨鉆資料加載到原有的地質模型中，并及時進行對比與修正。若模擬情況與實鉆結果不一致，及時修改模型參數，使之與實鉆結果相匹配，為下一步水平井準確著陸提供依據。通過對導向模型的不斷修正，保證了模型與實鉆結果的一致性，使之對目的層位的預測更加準確［4］。模型的修正，要考慮鄰井電纜測井和水平井隨鉆測井儀器測量誤差對標志層垂深的影響（蘇53區塊實鉆目的層垂深要比測井得到的目的層垂深小3 m左右）。導向人員應對測量誤差進行分析計算，并在地質模型中消除測量誤差。

2.3 井斜控制

蘇里格地區屬辮狀河沉積體系，河道的不穩定擺動常導致目的層頂部的泥巖出現變薄或變厚的現象，這種現象會導致目的層頂面提前或滯后。為了不影響著陸效果，現場實施過程中需要對揭開目的層的井斜角進行控制。根據蘇里格地區水平井導向經驗，應以最后一次目的層頂面預測結果提前1～2 m，將井斜角調整到83～84°，并且進行穩斜或緩增斜探頂。在對鉆時、氣測以及其它數據進行仔細分析確定進入目的層后，在目的層有利位置將井斜增至設計要求入靶。

3 水平段導向技術

3.1 地質模型修正及水平段端點調整

水平段導向的首要工作就是利用目的層頂面作為標志層，對地質模型進行最后修正。通過修正后的地質模型可得到目的層砂體在水平段方向上大致的展布情況，并可計算出地層傾角。在作出結論之后，應對水平段端點進行調整，使水平段軌跡盡可能在目的層有利位置鉆進。這樣可有效降低鉆遇泥巖的風險，提高氣層鉆遇率，但同時也應考慮水平井軌跡的平滑程度，盡量做到井斜緩增緩降。

3.2 鉆遇泥巖情況分析及調整

盡管前期工作對目的層在地下的展布情況已經有了很詳細的了解，但在水平段鉆進的過程中，還會時有鉆遇泥巖的情況發生。泥巖會造成井眼不穩定，如果鉆進時間過長，有可能造成井眼坍塌掉塊，并引發工程問題［5］，同時也會影響水平井的產能。這時應分析鉆遇泥巖的原因，以便及時對軌跡進行調整。在蘇里格地區，鉆遇泥巖主要有軌跡鉆遇夾層或軌跡從目的層頂底部穿出兩種情況。

夾層泥巖的伽馬曲線一般多為漸變形態，伽馬值逐漸增高，一般在130 API左右，并且在巖屑中泥質含量逐漸增多。鉆遇夾層時巖屑通常不是純泥巖，多為粉砂質泥巖或泥質粉砂巖，鉆時一般在20 min／m左右，而且這種泥巖夾層在鄰井測井曲線上多有響應，很多時候在鄰井測井曲線相應位置表現為伽馬值增高。

鉆遇頂底界泥巖一般表現為伽馬值突然增高，伽馬值在140 API以上。巖屑從砂巖突變到純泥巖，鉆時突然增大，一般大于30 min／m。由于蘇里格地區地層沉積韻律多為正旋回，所以在鉆井過程中，底出多為鉆時很小的粗砂巖到鉆時突然增大的純泥巖，而頂出多為細砂巖到純泥巖。

此外，在鉆井過程中還可通過某一巖性在水平段的反復出現來確定地層傾角，確定地層傾角后更有助于判斷鉆遇泥巖是屬于哪種情況。

4 應用效果

以蘇53－78－36H井為例，該井A點由蘇53－78－33H和蘇53－78－35H井控制。B點方向由正對B點方向2.7 km處的蘇53－82－37H導井控制。目的層為盒8段6小層，在經過仔細地層對比后，發現目的層為向B點方向尖滅的砂體。研究后決定以盒8段4小層頂部的純泥巖作為標志層，對地層傾角進行預測，目的層也以該層傾角為依據進行延伸，建立地質層向模型（圖2）。著陸過程中，通過地層對比，對靶點深度進行了及時調整并順利著陸，實際靶點井深3 557 m，垂深3 323 m，井斜88度。三開后，井深鉆至3 594 m，垂深3 324 m時，伽馬值由60 API增至120 API，巖性由粗砂巖逐漸變為粉砂巖，鉆時由5 min／m增至20 min／m，判斷鉆遇目的層上部夾層，決定穿越夾層。井深鉆至3 635 m時，鉆時變小，伽馬值降低，確定進入下部氣層。此后在多次發生鉆遇夾層情況，都對軌跡做出了及時調整，直到井深4 561 m時，鉆時再次增大，經判斷重新鉆遇目的層上部夾層，但此時軌跡已接近B點，調整也沒必要，直到水平段長度達到設計要求后完鉆。

蘇53－78－36H井水平段長度1 001 m，砂巖鉆遇率86.91%，有效儲層鉆遇率86.61%，采用裸眼封隔器分6段進行壓裂，于2011年5月15日投產，初期套壓21 MPa，日產氣12×104m3，目前套壓12MPa，日產氣11.5×104m3，生產效果良好。