葡萄花油田致密油水平井鉆井優(yōu)化及實(shí)踐

劉少然

（大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院，黑龍江大慶163453）

1 概述

大慶長垣扶余油層致密油水平井開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)，相繼取得了單井提產(chǎn)試驗(yàn)和區(qū)塊水平井整體開發(fā)試驗(yàn)的成功，水平井完鉆效果和投產(chǎn)效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)[1-3]。因此在開發(fā)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取緊鄰試驗(yàn)區(qū)南部的葡萄花油田A井區(qū)，繼續(xù)推進(jìn)水平井整體開發(fā)，依然采用整體優(yōu)化部署和多層位水平井組開發(fā)方式，結(jié)合大規(guī)模體積壓裂和工廠化施工，提高單井產(chǎn)量和動用地質(zhì)儲量，降低開發(fā)成本，實(shí)現(xiàn)致密油經(jīng)濟(jì)有效動用。本文以平1井為例，探討葡萄花油田致密油水平井開發(fā)應(yīng)用效果。

2 油藏發(fā)育特征

A井區(qū)扶余油層構(gòu)造整體表現(xiàn)為中部高東西兩側(cè)低、北高南低的背斜構(gòu)造，由于構(gòu)造具有繼承性，各小層具有相似的構(gòu)造特征。區(qū)內(nèi)發(fā)育三組斷裂，東西兩側(cè)發(fā)育斷裂密集帶，斷層以南北走向?yàn)橹鳎喜堪l(fā)育東西走向斷層，斷層延伸長度0.2～7.1km，斷距10～70m。

白堊系地層在該區(qū)主要發(fā)育三套含油層系：扶余、葡萄花和黑帝廟油層。A井區(qū)河道砂體總體呈條帶狀或斷續(xù)條帶狀展布，河道砂體寬度一般在400～800m，近南北向和北東向延伸，延伸長度在0.5～2.0km。

平1井目的層為FⅠ6小層，F(xiàn)Ⅰ6小層砂巖鉆遇率78.3%，油層鉆遇率39.1%，砂巖厚度平均3.3m，有效厚度平均1.3m，單砂體有效厚度平均1.3m。FⅠ6小層為曲流河相沉積，主要微相類型有河道、決口扇、決口河道和泛濫平原等，曲流河道總體呈近南北向展布，河道砂體寬度在400～600m，局部區(qū)域砂體寬度達(dá)到1000m，延伸長度較長。實(shí)鉆顯示砂巖厚度大且含油性較好。

3 鉆井風(fēng)險

3.1 黑帝廟淺氣層發(fā)育

大慶長垣南部葡萄花油田由于黑帝廟淺氣層發(fā)育，且埋深淺，淺氣上竄速度快，在鉆井施工過程中多次發(fā)生井噴、井涌、氣侵、固井后套管外冒等復(fù)雜情況，尤其是井噴事故危害極大[4-5]。A井區(qū)，鄰井錄井、測井成果均顯示黑帝廟淺氣層發(fā)育，錄井解釋為氣層、差氣層、氣水同層；對嫩三、嫩四段顯示較好的層進(jìn)行試油，試油結(jié)論為工業(yè)氣層。同時臨近平1井有兩口已鉆井在嫩三、嫩四段黑帝廟油層發(fā)生井噴事故，多口井發(fā)生油氣侵及固后管外冒事故。鄰井實(shí)測黑帝廟油層地層壓力在2.72～4.40MPa之間，地層壓力系數(shù)在0.73～1.20之間。

3.2 葡萄花油層地層壓力較高

A井區(qū)葡萄花油層受注水開發(fā)影響，地層壓力較高。設(shè)計井平1井600m范圍內(nèi)有2口葡萄花油層注水井，1994年開始投入注水生產(chǎn)，平均日注水量80m3，注水井實(shí)測地層壓力13.77～15.51MPa，折算地層壓力系數(shù)1.53～1.72。地層壓力高，鉆井過程中易油氣水侵。

3.3 扶余油層原始地層壓力高

鄰井葡萄花油田扶余油層原始地層孔隙壓力在15.9～22.20MPa之間，地層壓力系數(shù)在1.03～1.34之間，為正常—超壓油藏，在外圍扶楊油層中也屬較高的壓力水平。

3.4 非油氣層鉆井風(fēng)險

淺部地層膠結(jié)疏松，易漏、易塌；嫩三、嫩四段地層發(fā)育硬夾層，應(yīng)注意控制軌跡；嫩二段及青山口組發(fā)育大段泥巖，易塌、易漏、易卡鉆；平1井從構(gòu)造圖上看，預(yù)計在嫩二段鉆遇斷層，易漏。

4 鉆井風(fēng)險應(yīng)對措施

4.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

平1井設(shè)計采用三層井身結(jié)構(gòu)，如圖1所示。表層套管需封淺部易塌易漏層，防止鉆井復(fù)雜情況發(fā)生；封固淺水層滿足環(huán)保要求，防止污染水體；套管底界需坐入穩(wěn)定泥巖段，保證固結(jié)質(zhì)量[6]。表層套管下至淺水層底界以下10m穩(wěn)定泥巖段。井區(qū)淺部發(fā)育有第四系白土山組、第三系泰康組含水層，其中泰康組含水層為該區(qū)開采層位，含水層底界深度116m。如圖2所示，鄰井測井曲線上在120～130m存在10m厚的穩(wěn)定泥巖段，因此設(shè)計表層套管下深125m。

黑帝廟氣層發(fā)育，同時葡萄花油層注水開發(fā)，地層壓力較高，因此需下技術(shù)套管封固淺氣層及高壓層，否則鉆井過程中，由于氣層能量大，造成氣體上竄易發(fā)生油氣水侵、井涌甚至井噴等情況發(fā)生，若鉆井液密度較大易造成扶余油層被鉆井液污染，影響開發(fā)效果。設(shè)計技術(shù)套管下深不少于葡萄花油層底界以下30m。

油層套管下至井底。

圖1 井身結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 淺部地層測井曲線

4.2 鉆關(guān)方案設(shè)計

設(shè)計井區(qū)葡萄花油層地層壓力高，為保證鉆井施工安全高效，降低葡萄花油層地層壓力，距設(shè)計井600m范圍內(nèi)的注水井在設(shè)計井開鉆前一律停住降壓，300m以內(nèi)的注入井提前30d關(guān)井，關(guān)井24h井口剩余壓力不大于2MPa，300～600m范圍內(nèi)的井提前25d關(guān)井，關(guān)井24h井口剩余壓力不大于3MPa，并確保開鉆前24h注入井井口剩余壓力達(dá)到設(shè)計要求，技術(shù)套管固井48h后，注水井可開始轉(zhuǎn)注。

4.3 鉆井液設(shè)計優(yōu)化

由于葡萄花油層已經(jīng)注水開發(fā)，地層壓力發(fā)生變化，根據(jù)相鄰油水井動態(tài)數(shù)據(jù)以及已鉆井資料，預(yù)測本井全井段地層壓力系數(shù)1.00～1.55，其中上部地層地層壓力系數(shù)1.00，黑帝廟油層地層壓力系數(shù)1.20左右，葡萄花油層地層壓力系數(shù)1.55左右，扶余油層地層壓力系數(shù)1.30左右。設(shè)計井區(qū)淺氣發(fā)育，甚至上竄至上部砂層中，一開泥漿開鉆，并提高設(shè)計鉆井液密度至1.25～1.30g/cm3；對于黑帝廟淺氣層，設(shè)計鉆井液密度1.30～1.35g/cm3；對葡萄花油層高壓，在采取鉆關(guān)降壓的同時提高鉆井液密度至1.60～1.65g/cm3，封固葡萄花油層后，扶余油層密度按照地層壓力附加：1.35～1.40g/cm3。

A井區(qū)扶余油層為致密油儲層，因此設(shè)計油層鉆井液采用高性能水基鉆井液體系，具有較強(qiáng)的潤滑性及抑制性，又兼顧防塌、防漏性能，既能保證正常鉆井，又可以減輕對油層的污染，減少井漏、井塌、卡鉆等復(fù)雜的發(fā)生，起到提速縮短鉆井周期的效果。

4.4 井控設(shè)計

由于黑帝廟淺氣層發(fā)育，設(shè)計井區(qū)已鉆井發(fā)生過淺氣層井噴事故，按照井控相關(guān)規(guī)定，平1井井控風(fēng)險級別為一類井控風(fēng)險井，采用21MPa單閘板防噴器及對應(yīng)井口設(shè)備，鉆井施工過程中，嚴(yán)格按設(shè)計及相關(guān)井控規(guī)定要求執(zhí)行，保證鉆井施工安全。

4.5 井軌跡控制

在致密油區(qū)塊優(yōu)質(zhì)、高效地完成薄油層長水平段鉆井已成為水平井開發(fā)的技術(shù)難點(diǎn)[7]。平1井設(shè)計水平段水平投影長度為1213.57m，由入靶點(diǎn)A在FⅠ6層分別鉆進(jìn)水平投影長度為361.93m、501.15m、350.49m、50.66m，軌道分別到達(dá)靶點(diǎn)B、靶點(diǎn)C、靶點(diǎn)D、井底，圖3是平1井的井眼軌道剖面示意圖。平1井的目的層砂體發(fā)育厚度在3.4～4.9m之間，地層視傾角在0.02°～0.54°之間。砂體發(fā)育較薄，砂巖層地層傾角有變化，同時設(shè)計井扶余油層500m范圍內(nèi)缺少已鉆井對砂巖的控制，因此在水平井鉆井過程中，造斜段選用LWD隨鉆測井，水平段采用旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向工具，保證對水平井軌跡的控制，滿足油藏方案的要求。

5 結(jié)論與認(rèn)識

（1）設(shè)計中地質(zhì)風(fēng)險認(rèn)識中要準(zhǔn)確劃分淺層氣的分布，根據(jù)地層壓力系數(shù)，設(shè)計鉆井液密度，優(yōu)選鉆井液體系，能夠滿足鉆井施工安全。

（2）葡萄花油層已注水開發(fā)，注水井要求關(guān)井降壓，降低注水層地層壓力，確保能夠鉆井施工安全。

（3）設(shè)計三層套管井身結(jié)構(gòu)。表層套管有效保護(hù)地下水資源，封固上部疏松地層。技術(shù)套管下入至葡萄花油層底以下30m，封固注水層，為造斜段和水平段順利施工提供保證。

（4）造斜段應(yīng)用LWD隨鉆測井，水平段采用旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向工具，實(shí)現(xiàn)對水平井軌跡的控制，保證油藏開發(fā)效果。

圖3 井眼軌道剖面示意圖