馬鑫

(中石油大慶石油管理局大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江 大慶 163411)

大慶油田深層天然氣主要儲層是營城組四段火山巖儲層，在水平井施工中經常遇到地質靶點垂直深度不準確的問題[1]。利用隨鉆地質導向系統(tǒng)中的地質參數測量傳感器能夠測量電阻率、自然伽馬、中子密度、巖石孔隙度等地層參數,并提供實時的測井曲線，再結合巖屑綜合錄井、氣測顯示等，可以確定標志層和目的層深度。應用隨鉆地質導向系統(tǒng)鉆火山巖水平井的施工過程分為探氣頂階段和中靶階段，其中探氣頂階段的主要任務是確定合理的井斜角和靶點推移距離，以便探知氣層準確位置。下面，筆者對火山巖氣藏水平井探氣頂優(yōu)化設計進行了研究。

1 探氣頂優(yōu)化設計原理

首先需要根據隨鉆測井、錄井數據和區(qū)塊內鄰井資料進行地層(尤其是標志層)的對比分析，當鉆遇標志層后，通過地層對比以及與鄰井的連井圖分析，可以預測出氣層的上、下限范圍，據此進行探氣頂優(yōu)化設計。在實際鉆進過程中，若需要重新調整氣層位置，就必須根據新的氣層位置及其上、下限，再次進行探氣頂優(yōu)化設計，如此反復進行，直至鉆達氣層頂界面。鉆達氣層頂界面后，當隨鉆地質導向系統(tǒng)中的測井曲線、鉆時、巖屑錄井及氣測全烴值等均反映出氣層特征后，就可以確定氣層的垂深，據此設計出井底至目標的待鉆軌道并進行施工直至中靶。

2 靶點最佳推移距離的計算

火山巖氣藏水平井探氣頂優(yōu)化設計的基本原則是盡量使井眼軌跡調整到有利于中靶的位置，具體表現(xiàn)在以下2點：一是要使A點靶窗(簡稱A靶點)向前或向后推移的長度盡量減小(見圖1)；二是使中靶軌道的施工難度盡可能減小。對施工過程中，由于靶點垂直深度的不確定性，經常出現(xiàn)需要將A靶點向前或向后推移才能保證中靶的情況，但A靶點向后推移得越多，在氣層中的井段就越短，這將不利于提高氣井產能。另外，如果A靶點向前推移越多，則會提高中靶軌道施工難度并增加施工風險。為此，需要確定A靶點最佳推移距離。

當氣層提前出現(xiàn)時，A靶點向前推移的距離ΔL計算公式如下：

(1)

當氣層滯后出現(xiàn)時，A靶點向后推移的距離ΔL計算公式如下：

(2)

式中，KZ為工具在氣層中的造斜率，(°)/30m；α3為A靶點井斜角，(°)；α1為當前井底井斜角,(°)；Sa為A靶點設計水平位移,m；Sw為當前井底水平位移,m；Δh為估計油層垂深誤差。

3 最佳探氣頂井斜角的選擇

為了減少靶點A向前或向后推移的距離，保證鉆井施工的安全進行，必須選擇一個最佳的穩(wěn)斜探氣頂角來進行穩(wěn)斜鉆進。隨鉆地質導向測量儀器具有測量電阻率、伽馬、巖石密度、中子孔隙度的測量短節(jié)，電阻率對氣層反應明顯[4]。假設儀器的電阻率測點A靶點為第2增斜段與探氣頂段的拐點，鉆頭距儀器下端面B點的長度為l，工具在著陸段造斜率為K，氣層厚度為H，距氣頂H/3處開始入靶(見圖1)，則最佳探氣頂井斜角α2可以通過如下公式計算[4]：

(3)

4 現(xiàn)場應用效果

將火山巖氣藏水平井探氣頂優(yōu)化設計方法應用在大慶油田升深平1井、徐深1-平1井、徐深8-平1井、徐深9-平1井、徐深9-平2井等火山巖氣藏水平井施工中。A靶點設計與實鉆參數對比如表1所示。從表1可以看出，升深平1井、徐深1-平1井、徐深9-平1井的目的層垂深出現(xiàn)不同程度的滯后，而徐深8-平1井、徐深9-平2井的目的層垂深出現(xiàn)不同程度的提前，但無論目的層垂深滯后或提前，在目的層垂深與設計垂深相差較大的情況下仍能保證準確中靶，最大限度地減少了A靶點向后推移的長度，并且降低了火山巖水平井中靶軌道的施工難度，中靶率均達到了100%。

表1 A靶點設計與實鉆參數對比表

5 結論及建議

1)通過火山巖氣藏水平井探氣頂優(yōu)化設計，能夠解決火山巖氣藏水平井地質靶點不確定條件下的中靶問題，同時可以降低中靶軌道的施工難度。

2)由于氣層位置誤差的大小對火山巖氣藏水平井探氣頂效果影響很大，有必要加強提高油層位置預測精度的研究來進一步改善中靶效果。

[參考文獻]

[1]李瑞營.大慶鉆井技術新進展[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005.

[2]佟長海，魯港，譚靜，等.水平井的中靶分析[J].天然氣工業(yè)，2008，27(3)：64-66，141.

[3]劉修善，石在虹.給定井眼方向的待鉆軌道設計方法[J].石油學報，2002，23(2)：97-99 .

[4]蘇義腦.水平井井眼軌跡控制[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.