李進步，吳小寧 （中石油長慶油田分公司蘇里格氣田研究中心 ）低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安710018

魏千盛，陳龍，楊映州 （中石油長慶油田分公司第三采氣廠，內蒙古 烏審旗 017300）

趙忠軍 （中石油長慶油田分公司蘇里格氣田研究中心 ）低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安 710018

蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地西北部地區(qū)，構造位置屬于伊陜斜坡，勘探面積約4×104km2。截至2012年底，蘇里格氣田累計探明儲量 （含基本探明）34943.4×108m3，形成產能210×108m3/a，成為我國名副其實的第一大氣田。為提高蘇里格氣田的開發(fā)效益，2009年開始進行水平井規(guī)模開發(fā)試驗，通過4年的開發(fā)實踐，水平井優(yōu)化布井技術、地質導向技術不斷完善，水平井單井產量已超過了同等儲層條件下直井的3倍以上，水平井開發(fā)技術已成為蘇里格氣田提高單井產量及開發(fā)水平的主要手段［1～3］。然而蘇里格氣田西區(qū)受生烴強度低及儲層非均質性強等因素影響，儲層內束縛水、毛細管水及自由水在平面上相對獨立，無統(tǒng)一氣水界面，這些因素為蘇里格氣田西區(qū)水平井開發(fā)帶來較大的挑戰(zhàn)［4～6］。截至2012年底，蘇里格西區(qū)累計完試水平井40口，其中18口不同程度產水，平均產水量20.6m3/d，個別井超過了100m3/d。儲層出水嚴重影響了水平井產能的發(fā)揮，因此在儲層氣水關系復雜地區(qū)完善水平井導向技術、優(yōu)化水平段鉆井軌跡迫在眉睫。為此，在蘇里格氣田西區(qū)首次試驗隨鉆電磁波電阻率儀器，取得了較好效果，為提高蘇里格氣田水平井地質導向技術積累了寶貴經(jīng)驗。

1 儀器簡介

一直以來，蘇里格氣田水平井隨鉆儀器主要為MWD（measure while drilling，隨鉆測量）＋隨鉆自然伽馬。作為分析砂泥巖地層重要指標的自然伽馬數(shù)據(jù)比鉆頭實鉆井深滯后14m，且測得的自然伽馬并非地層自然伽馬的真實數(shù)值，僅能反映鉆遇地層自然伽馬的相對高低。鉆進過程中主要綜合巖屑、鉆時、氣測、自然伽馬資料等進行地層識別及地質導向［7～9］。該隨鉆系統(tǒng)在鉆遇含水層時不能及時有效地識別地層，給氣水關系復雜地區(qū)水平井地質導向帶來較大困難。

隨鉆電磁波電阻率作為含水儲層綜合評價的一種有效方法，目前在國內部分油田進行試驗應用取得了良好效果［10～12］。首次在蘇里格氣田試驗應用的隨鉆電磁波電阻率儀器 （WPR，wave propagation resistivity）采用兩種工作頻率 （2MHz和400kHz）同時工作，能提供8條不同探測深度的電阻率曲線，地層對比研究中主要采用淺側向電阻率及深側向電阻率2條曲線。WPR與MWD、隨鉆自然伽馬共同組成井下電磁波電阻率隨鉆測井系統(tǒng)，其電阻率測點零長9m，伽馬測點零長10.91m，定向測點零長12.65m，儀器串長度20.1m。該隨鉆系統(tǒng)與蘇里格氣田主要應用的隨鉆儀器相比具有以下優(yōu)勢：①旋轉閥脈沖器泄流通道較大，信道穩(wěn)定性、可靠性高；②參數(shù)測量部分的伽馬、電阻率儀器性能穩(wěn)定，精度高，與EILog（express and image logging，快速與成像測井）對比相關性較好，能反映地層真實的巖石物理特性；③應用了最佳的對稱補償方法，能準確求取地層真電阻率，詳細描述地層徑向剖面，為精確判斷油/氣水層提供可靠參數(shù)；④電池連續(xù)工作時間可達130h以上，可以在更換鉆具時更換電池，不影響鉆井周期；⑤儀器測點零長比常規(guī)隨鉆系統(tǒng)短5m，水平段鉆遇泥巖或致密層可更早做出調整。

2 應用實例

試驗井蘇48－AH1井位于蘇里格氣田蘇48區(qū)塊中南部，目的層位為二疊系下石盒子組盒八段（P2sh8），設計水平段長度1500m，方位0°（圖1）。設計目的層砂體厚度約19m，入靶垂深3579.8m，入靶點位于目的層砂頂以下10m處。鉆進過程中自井深3039m開始進行隨鉆電磁波電阻率測井，每0.1m一個測點。地質導向過程中緊密結合測井、錄井資料，綜合利用構造分析、巖性、厚度及地層對比等多種方法，確保水平井一次成功入靶及水平段實施效果良好。

圖1 水平井入靶過程中地質導向跟蹤圖

2.1 入靶過程中的地質導向

水平井入靶導向堅持 “標志層多級控制、關鍵點提前預判、變化點及時調整”的原則。自二疊系石千峰組 （Psq）底部開始密切跟蹤水平井鉆井剖面，與鄰井進行小層精細對比，準確判斷所鉆地層位置，逐級預測水平井入靶點垂深。進入目的層砂體后根據(jù)氣層厚度及氣測值響應特征，并結合工程參數(shù)，最終確定入靶點位置。

蘇48－AH1井鉆進過程中Psq底部及石盒子組 （Psh）地層隨鉆電阻率曲線特征與鄰井蘇48－A井具有非常好的對應性 （圖1），結合自然伽馬曲線及巖屑 （巖性）剖面，可以精確判斷鉆頭所處地層位置，從而準確預測目的層砂頂及入靶點垂深，確保水平井一次順利入靶。該井實際入靶井深3795m，垂深3582.0m，井斜89.5°，全烴峰值14.9920%，平均5.5173%。

2.2 水平段鉆進過程中的地質導向

水平段地質導向主要根據(jù)砂體疊置關系、沉積相變化趨勢及微幅構造進行預測，提前預測儲層變化并進行有效調整，確保水平段較高的有效儲層鉆遇率。

根據(jù)鄰井資料對比分析，蘇48－AH1井水平段目的層的氣層厚度8～10m，構造平緩。水平井入靶位置處于目的層頂部位置，因此水平段以89.5～90°進行鉆進。鉆進過程中電阻率與氣測值呈較好的正相關性。井深4100m處鉆時、自然伽馬、巖屑均無變化，而氣測和隨鉆電阻率陡然降低，與蘇48－A井底部含氣層段電阻率特征一致。結合厚度分析認為，該處構造略微抬升，因此及時制定調整方案，將井斜增至90.5～91°之間，垂深上升1m；至井深4330m時，隨鉆電阻率與氣測明顯上升 （表1、圖2）。該井水平段鉆遇的干層段自然伽馬與氣層段無明顯差別，若無隨鉆電磁波電阻率儀器，則很難判斷目的層微構造變化并做出有效調整。該井最終完鉆井深5303m，水平段1508m，錄井顯示砂巖1508m，砂巖鉆遇率100%，氣層1110m，氣層鉆遇率73.6%。

表1 蘇48－AH1井水平段隨鉆參數(shù)及實施意見調整表

圖2 蘇48－AH1井水平段隨鉆跟蹤剖面

3 幾點認識

3.1 測井系統(tǒng)的隨鉆自然伽馬測量值真實可靠

目前蘇里格氣田水平井隨鉆自然伽馬儀器給出的測量結果大多為定性的，其測得的自然伽馬值不能反映地層真實自然伽馬值，僅能反映砂泥巖自然伽馬值的相對高低；隨鉆自然伽馬的大小與纜測自然伽馬 （通常意義上的自然伽馬都是指纜測自然伽馬）儀器的測量值難以統(tǒng)一，僅能達到趨勢上基本一致。因此隨鉆自然伽馬測量值僅能提供對地層進行定性分析的依據(jù)，不能為定量解釋地層提供準確的資料（圖3）。該次研究應用的井下電磁波電阻率隨鉆測井系統(tǒng)中的隨鉆自然伽馬儀器測量原理與纜測自然伽馬儀器完全相同，均以地層的自然放射性為基礎，在進行隨鉆測井過程中，自然伽馬探測器將探測到的地層伽馬射線的強弱轉換成電脈沖信號，并通過泥漿傳到地面，其測量值能反映地層的真實自然伽馬值。由圖4可知，隨鉆自然伽馬與完井纜測自然伽馬相比，其值的大小及幅度基本一致 （由于受鉆鋌屏蔽作用的影響，隨鉆自然伽馬比纜測自然伽馬略微偏低）；蘇48－AH1井隨鉆自然伽馬曲線與巖屑錄井資料匹配性較好，泥巖自然伽馬值83～135API，砂巖自然伽馬值24～89API，砂泥巖界面清晰可靠。

圖3 常規(guī)儀器隨鉆自然伽馬與纜測自然伽馬對比圖

圖4 蘇48－AH1井電磁波電阻率隨鉆測井系統(tǒng)的隨鉆自然伽馬與纜測自然伽馬對比圖

3.2 隨鉆電阻率地層響應特征明顯

蘇48－AH1井自隨鉆電阻率測量井段開始，全程跟蹤對比巖屑錄井與隨鉆電阻率響應特征。對比結果表明：泥巖段表現(xiàn)為低電阻率、高自然伽馬特征；砂巖段表現(xiàn)為高電阻率、低自然伽馬；氣層段電阻率急劇升高，深側向電阻率與淺側向電阻率異常值增大，表現(xiàn)為高電阻率、低自然伽馬特征（表2，圖5）。

表2 蘇48－AH1井隨鉆電阻率與地層響應特征參數(shù)表

3.3 隨鉆電阻率與纜測電阻率對應性好

由蘇48－AH1井隨鉆電阻率與纜測電阻率對比 （圖6）可知，兩者符合較好，曲線形態(tài)一致。由于隨鉆電阻率受泥漿侵入影響較小，其數(shù)值更接近地層真實情況。從該井深側向電阻率與淺側向電阻率數(shù)值上來看，隨鉆電阻率比纜測電阻率數(shù)值略大。此外，在氣層段隨鉆電阻率與纜測電阻率均表現(xiàn)為明顯的正異常，隨鉆電阻率異常值較大。

圖5 蘇48－AH1井隨鉆地層剖面

圖6 蘇48－AH1井隨鉆電阻率與纜測電阻率對比剖面

3.4 隨鉆電阻率可為射孔段優(yōu)選提供重要參考信息

大量研究表明，蘇里格氣田出水井Psh8儲層電性參數(shù)在電阻率－聲波時差交會圖中表現(xiàn)為低阻特征。因此，為減少試氣、生產過程中出水對水平井產能的影響，蘇48－AH1井在改造方案的設計過程中綜合錄井、隨鉆測井、綜合測井解釋等資料，避開4100～4330m低阻段，最終優(yōu)選了15段進行壓裂改造，試氣無阻流量71×104m3/d。

4 結論及建議

WPR（隨鉆電磁波電阻率儀器）性能穩(wěn)定、精度高，能反映地層真實的巖石物理特性，精確判斷氣水層，詳細描述地層徑向剖面，準確求取地層真電阻率，實現(xiàn)鉆遇地層的含水性分析。實踐表明，WPR在氣水關系復雜區(qū)水平井導向過程中可為地質導向人員提供可靠依據(jù)，導向人員可根據(jù)隨鉆參數(shù)對地層特征及地層變化作出準確判斷，及時進行軌跡調整，有效避開含水儲層。該儀器具備在儲層氣水關系復雜區(qū)水平井地質導向中推廣應用的條件。建議在蘇里格氣田進行隨鉆孔隙度測井系列試驗，待條件成熟后逐步由隨鉆測井取代完井纜測，從而降低測井風險，縮短建井周期，提高氣田開發(fā)水平。

［1］何光懷，李進步，王繼平，等 .蘇里格氣田開發(fā)技術新進展及展望 ［J］.天然氣工業(yè)，2011，31（2）：12～16.

［2］李建奇，楊志倫，陳啟文，等 .蘇里格氣田水平井開發(fā)技術 ［J］.天然氣工業(yè)，2011，31（8）：60～64.

［3］歐陽誠，杜洋，彭宇，等 .蘇里格氣田水平井地質導向的意義及技術研究 ［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2011，34（3）：69～71.

［4］竇偉坦，劉新社，王濤 .鄂爾多斯盆地蘇里格氣田地層水成因及氣水分布規(guī)律 ［J］.石油學報，2010，31（5）：767～772.

［5］金文輝 .蘇西48區(qū)盒8段氣水分布規(guī)律 ［D］.成都：成都理工大學，2010.

［6］王波，陳義才，李小娟，等 .蘇里格氣田盒8段氣水分布及其控制因素 ［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2010，33（2）：29～33.

［7］趙占良，白建文，胡子見，等 .蘇里格氣田薄產層水平井地質導向技術研究 ［J］.鉆采工藝，2010，33（4）：10～12.

［8］楊錦舟 .基于隨鉆自然伽馬、電阻率的地質導向系統(tǒng)及應用 ［J］.測井技術，2005，29（4）：285～288.

［9］周明生，唐海全，李繼紅 .隨鉆電阻率儀器在地質導向鉆井中的應用 ［J］.化學工程與裝備，2011，（4）：71～72.

［10］李培泉.CPR地質導向儀器在高43平60井中的應用 ［J］.中國西部科技，2009，8（13）：28～30.

［11］楊曉峰.CPR隨鉆測井系統(tǒng)在薄油層中的應用 ［J］.特種油氣藏，2011，18（2）：129～131.

［12］許澤瑞，汪忠浩，王昌學，等 .隨鉆電阻率測井響應分析與應用 ［J］.巖性油氣藏，2012，24（3）：93～98.

［編輯］ 龍舟