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        隨鉆測(cè)井技術(shù)在江蘇油田水平井鉆探中的應(yīng)用

        2012-08-20 08:08:20熊光勤黃嘯年中石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院江蘇揚(yáng)州225009
        石油天然氣學(xué)報(bào) 2012年12期
        關(guān)鍵詞:測(cè)井技術(shù)錄井油層

        熊光勤,劉 辛,黃嘯年(中石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,江蘇 揚(yáng)州225009)

        顏琳娜,林式微

        隨著江蘇油區(qū)各油田相繼進(jìn)入開發(fā)中后期,開發(fā)難度逐步加大,技術(shù)要求程度更高,迫切需要應(yīng)用水平井技術(shù)以提高復(fù)雜小斷塊油田的開發(fā)效益[1],特別是利用水平井開發(fā)油氣藏是最近十幾年發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù),而隨鉆測(cè)井技術(shù)是完成水平井鉆井設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理、解釋與現(xiàn)場(chǎng)決策以及完成地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的關(guān)鍵技術(shù)。

        1 隨鉆測(cè)井技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

        隨鉆測(cè)井技術(shù)是鉆井技術(shù)、測(cè)井技術(shù)、油藏描述等多學(xué)科的綜合性技術(shù)[2]。在鉆井過(guò)程中,利用鉆井液壓力脈沖將地質(zhì)參數(shù)、鉆井參數(shù)傳輸?shù)降孛?,?shí)現(xiàn)了在鉆井過(guò)程中的測(cè)井作業(yè),實(shí)時(shí)檢測(cè)到地層變化以便及時(shí)對(duì)鉆井設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的調(diào)整,使鉆頭能安全、有效地沿著目標(biāo)油層鉆進(jìn),對(duì)于高效開發(fā)復(fù)雜油氣藏具有重要意義。

        1.1 隨鉆測(cè)井技術(shù)的主要特點(diǎn)

        隨鉆測(cè)井技術(shù)主要特點(diǎn)為:①實(shí)時(shí)井下和地面的地質(zhì)、鉆井?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)控、實(shí)時(shí)地層對(duì)比及地質(zhì)評(píng)價(jià)、多次測(cè)井資料解決地質(zhì)疑點(diǎn);②實(shí)時(shí)指導(dǎo)并完成地質(zhì)導(dǎo)向;③完成對(duì)油氣藏系統(tǒng)的構(gòu)造、地質(zhì)描述及再認(rèn)識(shí);④它是水平井、定向井、側(cè)鉆井及大斜度多靶點(diǎn)井鉆井的最佳技術(shù)選擇;⑤是降低鉆井費(fèi)用,防止水錐進(jìn),提高鉆井安全性和效率的關(guān)鍵技術(shù)。

        1.2 隨鉆測(cè)井技術(shù)在水平井鉆探中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

        水平井與直井相比有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),可以實(shí)現(xiàn)少井高產(chǎn)、效益好而發(fā)展很快。不僅在新油田開發(fā)方面是一種有效方法,在注水開發(fā)老油田利用水平井開采剩余油也是一種有效的方法。因此,隨鉆測(cè)井技術(shù)是水平井施工中最重要的環(huán)節(jié),也是水平井成敗的關(guān)鍵。

        1)MWD (measure while drilling,隨鉆測(cè)量)/LWD (logging while drilling,隨鉆錄井)與電纜測(cè)井對(duì)比。LWD的測(cè)量方式與電纜測(cè)井有較大不同,其主要差別來(lái)自于針對(duì)巖層測(cè)井時(shí)間與空間的響應(yīng)。如LWD測(cè)量點(diǎn)距鉆頭較近,因此受鉆井液侵入的影響極小。因此LWD測(cè)井信息具有以下優(yōu)勢(shì):① 不占用鉆機(jī)時(shí)間,減少了裸眼井操作時(shí)間及操作程序而增加了安全系數(shù),節(jié)約了鉆井成本;② 改善了對(duì)地層、儲(chǔ)層的評(píng)估效果;③ 實(shí)時(shí)采集井下地層信息,準(zhǔn)確及時(shí)反映地下真實(shí)物性,與錄井資料相結(jié)合完成實(shí)時(shí)地層評(píng)價(jià),對(duì)地層劃分更合理,對(duì)儲(chǔ)層孔隙度,流體類型的判別更科學(xué)等特點(diǎn)。

        2)MWD/LWD與現(xiàn)場(chǎng)綜合錄井地質(zhì)資料的對(duì)比。分層和判斷巖性、劃分油氣水層是水平井鉆探最基本最重要的要求,隨鉆測(cè)井與綜合錄井均為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)對(duì)比,可極大提高綜合解釋的準(zhǔn)確度,提高鉆井實(shí)時(shí)決策的質(zhì)量。錄井是在地表采集鉆井工程與地質(zhì)參數(shù);MWD/LWD是在井下采集鉆井工程與地質(zhì)參數(shù),通過(guò)二者的數(shù)據(jù)集成實(shí)現(xiàn)了井場(chǎng)井下、地面的綜合數(shù)據(jù)分析與決策。因此這是 MWD/LWD取代電纜測(cè)井與錄井的必然性所在。

        2 應(yīng)用實(shí)例分析

        2.1 江蘇油田水平井鉆探開發(fā)歷程

        江蘇油田水平井發(fā)展歷程主要分為4個(gè)階段:①早期試驗(yàn)階段 (1996年)。1996年11月在高集油田高6斷塊蟲管灰?guī)r油藏完成了第一口水平井高6平1井。②繼續(xù)試驗(yàn)階段 (2002年)。2002年在安豐油田泰一段三砂層組 (K2t31)中高滲小型邊底水油藏完鉆安豐平1井。③推廣應(yīng)用階段 (2003~2006年)。2003年以來(lái),水平井技術(shù)應(yīng)用在江蘇油田得到快速發(fā)展,每年投產(chǎn)水平井5口左右,階段投產(chǎn)水平井19口。④規(guī)模應(yīng)用階段(2007年至今)。2007年以來(lái),在中國(guó)石油化工股份有限公司油田部水平井研討會(huì)議精神的鼓舞下,針對(duì)江蘇油田復(fù)雜的地質(zhì)特征,全面開展水平井潛力調(diào)查,認(rèn)真開展油藏精細(xì)描述研究,優(yōu)選優(yōu)化水平井論證與設(shè)計(jì),規(guī)模應(yīng)用水平井取得顯著成果。

        圖1 瓦19平1井隨鉆剖面

        2.2 隨鉆測(cè)井技術(shù)在江蘇油田水平井鉆探中的應(yīng)用

        1)精細(xì)地層對(duì)比,確定地層巖性分界面[3]水平井目標(biāo)層段的精細(xì)對(duì)比是水平井實(shí)施的基礎(chǔ)所在。在水平井開鉆施工前,開發(fā)地質(zhì)人員要對(duì)所鉆井的地震資料和鄰近井的測(cè)井資料進(jìn)行分析,找出在目的層附近的特殊巖性或局部標(biāo)志層,總結(jié)其巖性、電性特征,通過(guò)與實(shí)鉆地層數(shù)據(jù)對(duì)比,指導(dǎo)鉆井施工。隨鉆測(cè)井的作用主要體現(xiàn)在當(dāng)實(shí)鉆井眼軌跡通過(guò)一段有標(biāo)志層的地層時(shí),測(cè)取的電阻率和自然伽馬值就會(huì)與鄰近井的測(cè)井曲線具有相似性,從而準(zhǔn)確揭示目前鉆頭所鉆遇的地質(zhì)層位 (圖1)。

        2)利用隨鉆測(cè)井的突變點(diǎn),準(zhǔn)確判斷斷點(diǎn)位置[4]水平井目的層段的構(gòu)造落實(shí)程度是水平井實(shí)施的前提。江蘇油田屬?gòu)?fù)雜小斷塊油藏,斷層發(fā)育,油藏規(guī)模小,油藏多為反向正斷層所形成的上盤含油斷塊油藏。當(dāng)實(shí)鉆井眼軌跡從斷層下降盤進(jìn)入油層時(shí),測(cè)取的電阻率和伽馬值就會(huì)發(fā)生突變,因此利用隨鉆測(cè)井技術(shù)可以準(zhǔn)確判斷斷層的位置。同時(shí),為了占高點(diǎn)開發(fā)油藏經(jīng)常導(dǎo)致目標(biāo)靶點(diǎn)斷缺。如堡1平1井按照地質(zhì)設(shè)計(jì) (圖2),應(yīng)在2500m后進(jìn)入上升盤并鉆遇上部的泰一段一砂層組 (K2)或泰一段二砂層組 (K2t21)油層,但一直未見油層,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)油藏地質(zhì)人員研究認(rèn)為油層斷缺。

        3)準(zhǔn)確確定目的層位置,確保水平井準(zhǔn)確著陸 水平井目標(biāo)靶點(diǎn)的準(zhǔn)確與否是水平井實(shí)施的關(guān)鍵所在。江蘇油田也是典型的陸相沉積,沉積類型多樣,河道砂體發(fā)育規(guī)模小,橫向變化大,水平井目標(biāo)靶點(diǎn)可靠程度不高,因此需要現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)人員利用隨鉆測(cè)井技術(shù),同時(shí)結(jié)合錄井資料、鉆時(shí)、機(jī)械鉆速、氣測(cè)等資料來(lái)綜合判斷水平井是否入窗、正確判別油層頂界與底界,劃分油水界面。主要是根據(jù)實(shí)鉆測(cè)取的電阻率和自然伽馬值判斷是否進(jìn)入油層,當(dāng)進(jìn)入油層時(shí),隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)自然伽馬降低,電阻率增大形成一個(gè)雙向張大的箱體狀,同時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆時(shí)變小,機(jī)械鉆速增大,這時(shí)可停鉆循環(huán),再利用氣測(cè)、巖屑錄井資料來(lái)驗(yàn)證油層,確保進(jìn)入油層后再用事先準(zhǔn)備好的該區(qū)1∶1000(或更小比例尺)油層頂面構(gòu)造圖,用實(shí)鉆點(diǎn)的垂深與此點(diǎn)的構(gòu)造深度作比較看是否符合,宏觀把握鉆遇各砂體的可能性,確保水平井準(zhǔn)確著陸。

        圖2 堡1平1井設(shè)計(jì)剖面

        江蘇油田近年來(lái)實(shí)施的水平井在構(gòu)造落實(shí)的老區(qū)如沙埝的沙26、沙20斷塊,陳堡等鉆探較為順利。在新區(qū)開發(fā)中,由于新區(qū)井少,構(gòu)造控制程度低,儲(chǔ)層縱、橫向變化大,經(jīng)常出現(xiàn)實(shí)鉆目標(biāo)靶點(diǎn)確定性差,現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)人員必須根據(jù)實(shí)鉆測(cè)取的電阻率和伽馬值進(jìn)行綜合分析判斷油層的準(zhǔn)確位置,來(lái)指導(dǎo)鉆頭的鉆進(jìn)。如永安油田的永33平3井,戴二段五砂層組12砂體 (E2d5-122)實(shí)鉆比設(shè)計(jì)低10m左右,構(gòu)造上地層產(chǎn)狀變陡 (圖3)。

        圖3 永33平3井實(shí)鉆剖面與設(shè)計(jì)剖面對(duì)比圖

        4)指導(dǎo)水平段施工,控制井眼軌跡 根據(jù)隨鉆測(cè)取的地質(zhì)參數(shù),結(jié)合地質(zhì)錄井的砂樣變化、氣測(cè)值變化,控制水平段的井眼軌跡,實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向與幾何導(dǎo)向的有機(jī)結(jié)合,精確控制水平段井跟軌跡在油層的最佳位置。根據(jù)對(duì)研究區(qū)地質(zhì)特征的總體認(rèn)識(shí),建立地質(zhì)導(dǎo)向軌跡預(yù)測(cè)剖面 (1∶500),該剖面綜合了油藏構(gòu)造特征、目的層的展布等信息,將實(shí)鉆軌跡與設(shè)計(jì)剖面比較,根據(jù)LWD測(cè)井曲線電阻率和自然伽馬曲線的變化規(guī)律分析鉆頭進(jìn)、出油層情況,對(duì)水平段的井眼軌跡控制起導(dǎo)向作用,隨時(shí)調(diào)整垂深與油層相符合。在江蘇油區(qū),若自然伽馬測(cè)量值在65~90API之間,則井眼軌跡沿油層最佳位置鉆進(jìn)。當(dāng)測(cè)井曲線形態(tài)發(fā)生明顯變化,自然伽馬值升高至110API,電阻率下降至2~5Ω·m,若兩條曲線在此之前都沒(méi)有異常顯示,則有可能是鉆遇斷層。

        2.3 應(yīng)用效果分析

        2007年底投產(chǎn)水平井35口,從35口水平井的開發(fā)效果來(lái)看,在不同類型的油藏,水平井開發(fā)效果有明顯的差異。若按開發(fā)效果可以將已投產(chǎn)的水平井可大致分為4類:①高效穩(wěn)產(chǎn)型,開發(fā)效果好,這類共13口水平井,其中薄油層油藏4口,低滲透油藏1口,厚層正韻律油藏1口,厚層底水塊狀油藏7口;②提液穩(wěn)產(chǎn)型,開發(fā)效果次之,這類共5口水平井,薄油層油藏2口,厚層正韻律油藏2口,厚層底水塊狀油藏1口;③低產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型,應(yīng)用效果一般,這類共14口水平井,薄油層油藏3口,低滲透油藏均為3口,裂縫性油藏2口,厚層正韻律油藏3口,普通稠油油藏3口;④低產(chǎn)低效型,開發(fā)效果相對(duì)要差,只有3口水平井,其中薄油層油藏2口,普通稠油油藏1口 (見表1)。

        表1 江蘇油田各類油藏水平井開發(fā)效果

        2.4 應(yīng)用難點(diǎn)分析

        目前江蘇油田隨鉆跟蹤優(yōu)化調(diào)整面臨以下難點(diǎn):①地面條件差,井眼軌道通常要采用三維設(shè)計(jì);②地下構(gòu)造復(fù)雜,地層的不確定性增大;③油層薄,靶區(qū)范圍小,中靶要求高,井眼軌跡控制難度大。

        3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

        1)隨鉆測(cè)井技術(shù)是適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)鉆井實(shí)時(shí)決策的需要,是在錄井、電纜測(cè)井定向鉆井技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的高新技術(shù)。

        2)隨鉆測(cè)井技術(shù)是實(shí)現(xiàn)水平井鉆井成功與否的關(guān)鍵,是實(shí)現(xiàn)水平井鉆井地質(zhì)目的的重要保證。

        3)隨鉆測(cè)井技術(shù)主要作用不僅僅是地質(zhì)導(dǎo)向,它在油氣層評(píng)價(jià)中有非常獨(dú)特的作用,在薄油藏和剩余的邊底水構(gòu)造油藏開發(fā)中,取得了顯著的應(yīng)用效果,使這些難以動(dòng)用的儲(chǔ)量得到經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā)。

        4)隨鉆測(cè)井技術(shù)它能夠降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)和成本,提高鉆井速度。

        5)現(xiàn)有儀器、工具,測(cè)點(diǎn)距井底的距離較大,不能最大限度地實(shí)現(xiàn)近鉆頭測(cè)量,如能改進(jìn)則可以進(jìn)一步提高井眼軌跡控制的精度。

        [1]楊景中,李祥銀,白亮清,等 .復(fù)雜斷塊油藏水平井鉆井技術(shù) [J].石油鉆采工藝,2007,29(S0):11~15.

        [2]時(shí)鵬程 .隨鉆測(cè)井技術(shù)在我國(guó)石油勘探開發(fā)中的應(yīng)用 [J].測(cè)井技術(shù),2002,26(6):441~445.

        [3]袁昭,李艷明,陶林本,等 .吐哈油田水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)研究 [J].石油鉆探技術(shù),2008,36(3):87~90.

        [4]裴素安 .地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在冀東油田的應(yīng)用 [J].天然氣勘探與開發(fā),2006,29(4):57~59.

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