勘探水平井地質導向難點及對策分析

操延輝，余 露，孫意博

（中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院，四川成都 610000）

致密氣藏宏觀上儲層厚度薄，縱向上含氣層系多、埋深跨度大，微觀上儲層孔滲低、非均質性強、含水飽和度高、壓力系數變化大、儲量豐度差異大。致密氣藏開發面臨著單井產能低、儲量動用程度低、采收率低的難題，水平井的推廣應用很好地解決了致密與難采的重大難題[1–7]。 以前水平井多為開發井，開發井目的層深度、厚度等較清楚，水平井施工難度、風險較小。隨著勘探形勢的變化，勘探水平井的運用越來越廣泛。但是，勘探井鄰井距離遠，目的儲層預測精度低，如何保證勘探水平井地質導向的成功率，是油氣勘探急需解決的關鍵問題。本文對構造起伏大、砂體厚度薄、橫向變化快、河道連續性差的地區的勘探水平井著陸前導向難點和水平段導向難點進行分析，并采取相應的技術對策，降低無效井段，提高經濟效益。

1 水平井著陸前導向難點及對策

1.1 著陸前導向難點

水平井水平段準確著陸階段，可能會遇到砂體提前、砂體滯后、砂體變薄或缺失、造斜率過大或過小及上部砂體的干擾等問題（圖1），如果地質導向不到位可能造成水平段著陸失敗，延長施工周期，增加投資成本。影響著陸前導向不準確的原因主要有兩方面：①儲層垂深準確預測難度大：勘探井、評價井一般鄰井距離較遠，河道砂體在縱向上、橫向上展布不穩定，砂體沉積厚度變化比較大，縱橫向非均質性強，縱、橫向地震速度變化差異大，準確預測儲層垂深難度大；②定向工具造斜率不確定：地層傾角、巖石硬度、巖性變化、軟硬交錯等因素，造成定向工具造斜率不確定，軌跡控制變化大，薄儲層準確著陸難度大。

圖1 水平井水平段著陸示意

1.2 著陸前導向技術對策

為了解決水平井著陸前的技術難點，確保水平段著陸成功的主要技術對策有精準預測儲層頂底垂深、合理控制靶前軌跡和準確判斷著陸點。

1.2.1 精準預測儲層頂底垂深

精細地層對比是精準預測儲層垂深的關鍵。地層對比可選擇區域標志層（大段對比粗調）或者局部標志層（精細對比微調），尋找上部標志層可對比的油氣顯示，選取距離較近或者在同一河道上的鄰井，結合構造位置編制連井地層對比圖和地質導向井的地層隨鉆分析圖等。

鉆進過程中可根據地質導向井的實鉆地層情況，與鄰井逐層對比，仔細尋找相同的巖性組合特征、特殊的巖性標志層，并用井斜數據對各個穩定的主要砂體及標志層視厚度及深度逐個進行校正對比。同時通過鄰井地震標定的地層速度，預測本井儲層深度，做到地震地質相結合，并通過上部鉆遇巖性、標志層、電性標志層的發育情況，及時修正地震速度。核實入窗處的深度變化（目的層、油氣層界面的垂深），保證在著陸點前的地層對比更加準確。隨著閉合位移的不斷增加，對應的各地層砂組埋深也不斷發生變化，且實鉆得到的各地層砂組的相對厚度不能反映真實的地層厚度，通常大于實際厚度。因此，在做地層對比時不僅要考慮構造因素，還要充分考慮地層傾角的影響。

1.2.2 合理控制靶前軌跡

儲層頂深和厚度準確預測后，需要確定合理的著陸點和A 靶點，設計滿足要求的靶前軌跡。鉆進時及時收集實鉆井斜數據，密切監控實鉆地質導向井眼軌跡是否與設計出現偏差，如出現自然增、降斜不滿足要求時，建議第一時間進行調整。若新鉆地層出現新情況、或者與前期預測不吻合，則根據最新實鉆地層情況對目的儲層深度重新預測、重新設計軌跡。該過程是循環重復的地質導向過程，直至順利中靶。

儲層深度預測出來后，設計合理的靶前軌跡應該充分考慮到水平段儲層是否有向上或向下傾的情況。如果水平段儲層上傾，應將井眼軌跡控制在A靶點前20～30 m 處，垂深達到設計的儲層頂位置，井斜控制在85°～88°；進入儲層后能及時在A 靶點前調整到最大井斜，達到井眼軌跡控制在距儲層頂1.5 m 范圍內，水平段井斜角控制略大于90 °。如果水平段儲層下傾，應控制井眼軌跡在A 靶點前40～50 m 處，垂深達到設計的儲層頂位置，井斜控制在82°～84°；進入儲層后能在A 靶點前追上地層，達到井眼軌跡控制在距油氣頂1.5 m 內，水平段井斜角控制略小于90°。

1.2.3 準確判斷著陸點

準確判斷實鉆砂頂，為水平段的軌跡控制打下基礎。及時準確判斷鉆遇砂頂的方法：鉆至水平井設計目的層附近深度時（一般應控制為2～3 m，尤其是薄油氣層），應加密采樣，密切關注鉆時、氣測、巖屑資料，及時停鉆循環。確定目的層后，盡可能留更多的空間來調整井眼軌跡（尤其是薄油氣層），揭開油氣層越少越好。

在未用隨鉆測斜（MWD）和隨鉆錄井（LWD）導向的情況下，準確判斷鉆遇儲層的方法主要是通過錄井巖屑、氣測值、鉆時變化等，鉆進時巖性由泥巖逐漸變為砂巖，一般會伴有氣顯示，且鉆時也會出現變化，由泥巖進入砂巖，根據鉆頭類型不同鉆時會出現突變或漸變（表1）。

表1 地質導向過程中判斷著陸點的方法

2 水平井水平段導向難點及對策

2.1 水平段導向難點

水平井成功著陸是水平井水平段順利鉆進的基礎，水平段儲層的鉆遇率是水平井成功與否的關鍵。在優質儲層中鉆遇率最大化階段，可能會出現井眼鉆穿儲層頂板或底板、軌跡在砂體邊部、軌跡控制不適應儲層特征、鉆遇泥巖夾層等情況（圖2），將會直接影響儲層鉆遇率，后期調整會降低井身質量，延長鉆井周期，造成大量無效進尺，增加投資成本，影響油氣產能。

圖2 水平井水平段鉆出儲層情況

2.2 水平段導向技術對策

2.2.1 設置相應的控制點

結合地震屬性及反演剖面分析儲層砂體橫向變化特征，針對局部有上下起伏的砂體，根據儲層微幅構造形態，設置軌跡控制點，確保井眼軌跡最大限度地在砂體中穿行。

2.2.2 提前預測井眼軌跡偏移方向

水平段鉆進時，由于受到地層傾角、地應力、巖性、工程因素等諸多方面的影響，井眼軌跡在井斜和方位上會出現自然偏差（圖3）。為了防止井眼軌跡脫離設計軌跡，應早發現自然偏差，早預防。通過鄰井造斜資料、地層傾角等了解區域地層造斜過程中出現自然增、降斜的情況，及時收集本井的井斜數據，作圖分析井軌跡是否有出現偏差的趨勢，及早做出相應的預防措施，做到預防為主。

圖3 井眼軌跡自然偏差

2.2.3 準確判斷鉆出儲層情況

當水平段鉆鉆出儲層體時，應及時準確分析鉆出儲層類型，并做相應的調整方案、建議。最終達到井身軌跡順暢及水平段儲層鉆遇率高的目的。

當井眼軌跡鉆出儲層時，氣測值降低或直接變為無顯示，巖性由砂巖逐漸變為泥巖，鉆時也將出現明顯升高的趨勢，同時結合實測井眼軌跡和儲層特征判斷井眼軌跡是否鉆出儲層。判斷鉆出儲層后，根據地震剖面特征、通過鄰井進行儲層橫向對比，結合沉積相判斷儲層平面展布特征，從而判斷井眼軌跡鉆出儲層的方向。若判斷井眼軌跡鉆穿頂板，則立即進行降斜調整。若鉆穿底板則進行增斜調整，若判斷為泥巖夾層，則視夾層長度和該井水平段長度，建議繼續穩斜鉆進或立即完鉆；若判斷鉆遇泥巖原因為砂巖巖性尖滅，則建議立即留口袋完鉆。

3 結論

（1）入窗前通過區域地層特征分析、鄰井地層對比、地震深度計算、標志層推演等預測目的儲層深度，實現合理的著陸軌跡。

（2）水平段的監控與跟蹤是通過鉆時、氣測、巖性、井斜來監控鉆頭在要求的儲層位置穿行。

（3）勘探開發水平井地質導向是以地質參數為指導，軌跡控制為手段的地質導向鉆井技術，其最終目的是確保水平井軌跡平滑，水平段在優質儲層中鉆遇率最大化。