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        水平井現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用研究
        ——以金XXX井為例

        2017-10-12 01:21:01周錦程鄧青松周其陽
        石油天然氣學(xué)報 2017年4期
        關(guān)鍵詞:錄井水平井鉆頭

        周錦程,鄧青松,周其陽

        中石化華東石油工程有限公司錄井分公司,江蘇 揚州

        水平井現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用研究
        ——以金XXX井為例

        周錦程,鄧青松,周其陽

        中石化華東石油工程有限公司錄井分公司,江蘇 揚州

        水平井地質(zhì)導(dǎo)向有2個關(guān)鍵點,入窗點精確著陸和水平段地質(zhì)導(dǎo)向。闡述了水平井地質(zhì)錄井導(dǎo)向技術(shù)要點,以金XXX井為例,利用現(xiàn)場實鉆綜合錄井資料、LWD電性資料及水平井所鉆地層及油氣層錄井表現(xiàn)特征,選擇合適的標(biāo)志層,精細(xì)對比地層,綜合判斷鉆頭與地層的鉆遇情況,成功實現(xiàn)水平井地質(zhì)導(dǎo)向。

        水平井,地質(zhì)導(dǎo)向,綜合錄井,入窗點

        AbstractThere were two key points in horizontal well geosteering: precise landing in the window and geosteering in the horizontal sections. By taking Well Jin XXX as an example, the key points of geosteering logging in horizontal wells were introduced in detail. Based on the actual drilling logging data, LWD electrical data and logging characteristics of drilled formation and oil and gas reservoirs, the geosteering in horizontal wells has succeeded by choosing the suitable marker beds,fine stratigraphic correlation, and comprehensive identification of the drilled formation.

        KeywordsHorizontal Well, Geosteering, Comprehensive Logging, Landing Window

        1. 引言

        為了提高致密砂巖油氣藏、頁巖油氣藏的油層采收率及單井采油效率,廣泛使用水平井鉆井技術(shù),水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)也隨之精益求精,各種用于地質(zhì)導(dǎo)向的儀器層出不窮,如近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向儀、深探測方位電阻率測井(AZiTrak)、LWD (Logging While Drilling)儀器、MWD (Measurement While Drilling)儀器、高分辨率隨鉆電成像測井(StarTrak)等[1][2][3]。水平井地質(zhì)導(dǎo)向有2個關(guān)鍵點,入窗點精確著陸和水平段地質(zhì)導(dǎo)向。水平井現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向利用現(xiàn)場綜合錄井資料、LWD資料、鄰井及導(dǎo)眼井資料,進行地質(zhì)綜合分析對比,精確判斷目的層“入窗點”,實現(xiàn)精確著陸和水平段地質(zhì)導(dǎo)向。

        2. “入窗點”的判斷技術(shù)要點

        2.1. 實鉆軌跡跟蹤圖

        在繪圖紙上,按照鉆井設(shè)計的垂直井深及水平位移繪制出設(shè)計井眼軌跡圖,并把入窗點及出窗點的數(shù)據(jù)標(biāo)注在圖上,根據(jù)設(shè)計目的層地層傾角繪出地層走向線。在實鉆過程中,及時繪制實鉆井眼軌跡圖,實時跟蹤鉆頭位置(圖1)。

        Figure 1. The sketch of well trajectory tracking in Well Jin XXX圖1. 金XXX井井眼軌跡跟蹤示意圖

        2.2. 地層對比工作

        熟悉鄰井或?qū)а劬Y料,掌握該區(qū)域的地層組合特征及目的層段的油氣、測井曲線特征,精細(xì)、準(zhǔn)確地做好斜井眼段與鄰井或?qū)а劬牡貙訉Ρ裙ぷ?。在目的層前選定“標(biāo)志層”、“標(biāo)志段”,通過鄰井或?qū)а劬畮r性及組合特征、電性特征、鉆時、氣測、含油氣性、地質(zhì)分層及厚度進行地層對比,精確預(yù)測目的層“入窗點”,及時、合理調(diào)整井眼軌跡,以最佳井斜角進入目的層,保證進入砂層后以最小斜井段、最小垂深的進尺轉(zhuǎn)水平鉆進。

        3. 水平段地質(zhì)導(dǎo)向的技術(shù)要點

        水平井的水平段導(dǎo)向要綜合利用地震解釋剖面、鉆時、巖性、氣測、井斜、LWD曲線等資料,進行精確導(dǎo)向,提高油層鉆遇率。

        3.1. 計算地層傾角

        由圖2(a)~(c)可知,地層傾角計算公式為

        式中:ΔX1為垂深差(BC),m;ΔY1為位移差(AB),m;α為地層傾角,(?)。

        由圖2(d)可知,目的層真厚度計算公式為

        式中:ΔH1為地層真厚度(AE),m;ΔX2為點A、C的垂深差(AB),m;ΔY2為點A、C的位移差(BC),m;α為地層傾角,(?)。

        3.2. 水平段鉆遇非目的層巖性的4種情況

        如圖3所示,水平段鉆遇非目的層巖性,既有是井眼偏離正確軌跡的原因,也有由于存在地震資料通常無法識別的薄夾層、相變導(dǎo)致的巖性變化和小斷層。根據(jù)井區(qū)資料、地震剖面資料、鉆時、巖屑、氣測錄井資料、隨鉆測井資料,確調(diào)整井眼軌跡,及時回到目的層,或?qū)κ欠窭^續(xù)鉆進作出正確判斷。

        Figure 2. The sketch of formation dip angle calculation and real vertical formation thickness in various situations圖2. 各種情形下地層傾角計算和地層真垂厚計算示意圖

        Figure 3. The 4 situations encountered in drilling of non-target zones in the horizontal sections (modified based on literature [4])圖3. 水平段鉆遇非目的層巖性的4種情況(根據(jù)文獻(xiàn)[4],有修改)

        3.3. 判斷鉆頭位置,計算鉆頭距目的層底板的垂直距離

        由圖4可知,計算鉆頭距目的層底板垂直距離的公式為:

        式中:ΔH2為鉆頭距目的層頂板的垂直距離(DE),m;ΔX3為鉆頭位置與入窗點的視垂差(BD),m;ΔY3為鉆頭位置與入窗點的水平位移差(AB)。

        Figure 4. The sketch of real vertical thickness of the calculated distance of drilling bit from the bottom of target zone圖4. 計算鉆頭距目的層底板的真垂厚示意圖

        3.4. 水平井所鉆地層及油氣層錄井表現(xiàn)特征

        受目的層(油層)的產(chǎn)狀和走向的不確定性及鉆井工藝及技術(shù)的局限性等因素的影響,水平井井眼軌跡不可能呈直線延伸,始終在目的層(油層)中鉆進,隨時都有可能偏離油層進入上下圍巖層。結(jié)合金XXX井實鉆井眼軌跡(圖5)及實鉆錄井資料,從鉆時、巖屑、含油性、氣測、自然伽馬、電阻率、鉆頭位置等方面的變化,就水平井在地層中鉆進的6種情況及其表現(xiàn)出的7種特征進行了歸納總結(jié)(表1),從而判斷水平井在地層中鉆進情況。

        Figure 5. The sketch of the drilled well trajectory of Well Jin XXX圖5. 金XXX井實鉆井眼軌跡示意圖

        Table 1. The characteristics of drilled formations and oil and gas logging in the horizontal well [5]表1. 水平井所鉆地層及油氣層錄井表現(xiàn)特征[5]

        4. 應(yīng)用實例

        金南油田位于金湖凹陷石港斷裂中段金南構(gòu)造,北臨三河次凹,南連龍崗次凹,蘊藏豐富的油氣資源。金南油田構(gòu)造復(fù)雜,斷層發(fā)育,有利圈閉小,油層薄,物性差,巖性致密,屬低孔低滲致密砂巖油氣藏。

        金XXX井是部署在金湖凹陷中部石崗斷裂帶中段金南油田1號區(qū)塊上的一口水平井,水平段目的層是阜新組二段(Ef2)上油組3砂組。設(shè)計入窗點為靶點垂深2195 m,閉合方位125.58?,閉合位移285.53 m,井斜74.12?,斜深2328.79 m,要求水平段在目的層頂界以下1 m按穩(wěn)斜角74.12?鉆進。該井錄井項目有氣測錄井和巖屑錄井,LWD帶自然伽馬和電阻率測井(見圖6)。

        如圖6所示,井深2265 m之上為Ef2上部泥巖灰?guī)r段,泥巖顏色灰黑色,呈片狀,有機質(zhì)豐富,泥灰?guī)r顏色深灰色,呈片狀,滴酸反應(yīng)劇烈,局部可見裂縫含油,電性特征為高阻灰?guī)r尖子,可將其作為目的層上部的遠(yuǎn)處控制標(biāo)志層。

        Ef2上油組的1、2砂組可作為目的層上部標(biāo)志層。實鉆至井深2302 m,垂深2182.31 m,井斜70?,發(fā)現(xiàn)井深2265~2277 m是Ef2上油組的1砂組,井深2277~2302 m是Ef2上油組的2砂組,判斷目的層頂部深度2190 m (垂深),控制好井眼軌跡,鉆達(dá)目的層的井斜可達(dá)73?~74?,能保障進入目的層的水平軌跡(如圖6、表 2)。

        鉆至井深為2329.1 m (垂深2190.61 m),實鉆錄井資料與LWD資料的變化特征(如圖5、圖6、表2)與表1所示基本一致。即自然伽馬降低,電阻率升至10~13 Ω?m,氣測值升高,砂巖增多,含油巖屑增多,泥巖減少,井斜73.9?,鉆頭下行,綜合判斷鉆達(dá)目的層,比設(shè)計垂深提前了4.39 m,實鉆與設(shè)計基本符合。

        地層傾角設(shè)計為 15.88?,為了獲得準(zhǔn)確的地層傾角,下探目的層底板,判斷目的層真垂厚,井斜角低于設(shè)計井斜角,鉆至井深2540.6 m (垂深2249.09 m),自然伽馬升高,氣測值降低,砂巖減少,含油巖屑減少,泥巖增多,井斜73.42?,鉆頭下行,以地層傾角為15.88?計算,目的層真垂厚才0.98 m,而周邊鄰井資料表明目的層厚度約3 m左右。因此,現(xiàn)場又下探2根,結(jié)合實鉆錄井資料及自然伽馬、電阻率資料,將井眼軌跡投影在地震剖面上看,綜合判斷鉆頭在油層底部,鉆達(dá)目的層底部。采取增斜措施,鉆至井深2626 m (垂深2271.34 m),井斜增至76.02?,自然伽馬降低,氣測值升高,砂巖增多,含油巖屑增多,泥巖減少,綜合判斷鉆頭上行,鉆出目的層底板,返回目的層(如圖5、圖6、表2)。

        Figure 6. The sectional sketch of integrated logging of Well Jin XXX圖6. 金XXX井綜合錄井剖面示意圖

        根據(jù)2次鉆穿目的層底板的數(shù)據(jù),利用上述的計算地層傾角及地層真厚度方法,計算出目的層的實際地層傾角為15.1?,地層真厚度約為3.5 m。根據(jù)鉆頭距目的層頂板的距離也可直觀地判斷出鉆頭有沒有出目的層(表2)。

        Table 2. The well deviation data of horizontal section in Well Jin XXX表2. 金XXX井水平段井斜數(shù)據(jù)表

        鉆至井深2840.3 m (垂深2323.54 m),井斜為80.28?,自然伽馬升高,氣測值降低,砂巖減少,含油巖屑減少,泥巖增多,鉆頭距目的層頂板距離為?0.22 m,表明鉆頭已鉆穿目的層頂板(如圖5、圖6、表2)。井深2841~2910 m的巖性組合特征及LWD電性特征與目的層上部地層基本符合,更證實井眼軌跡進入目的層上部。至此水平井段長511 m,有效油層段達(dá)425.2 m,達(dá)到設(shè)計目的。結(jié)合現(xiàn)場鉆井實際情況,決定于井深2915 m完鉆。

        5. 結(jié)語

        先進的隨鉆測井技術(shù)為做好水平井地質(zhì)導(dǎo)向提供了有力保障,但僅應(yīng)用 LWD資料有一定的局限,只有實鉆資料(錄井)和LWD資料的有效結(jié)合才能使地質(zhì)導(dǎo)向更精確、更有實效。一旦出現(xiàn)地層構(gòu)造復(fù)雜、目的層地層傾角不穩(wěn)定、目的層相變的情況,不應(yīng)僅研究分析隨鉆測井、錄井資料,還必須結(jié)合地震資料,實現(xiàn)宏觀與微觀的結(jié)合、構(gòu)造與沉積相的結(jié)合、巖性與電性的結(jié)合、物性與含油氣性的結(jié)合,做到精細(xì)對比,準(zhǔn)確預(yù)測,合理解釋,科學(xué)決策,做好進入目的層前的地層對比和靶深預(yù)測以及進入目的層后的地質(zhì)解釋與鉆頭導(dǎo)向工作。此外,還必須利用先進的石油工程技術(shù),才能實現(xiàn)提高水平井井身質(zhì)量和油層鉆遇率的目標(biāo)。

        References)

        [1]張吉, 陳鳳喜, 盧濤, 等. 靖邊氣田水平井地質(zhì)導(dǎo)向方法與應(yīng)用[J]. 天然氣地球科學(xué), 2008, 19(1): 137-140.

        [2]費世祥, 王東旭, 林剛, 等. 致密砂巖氣藏水平井整體開發(fā)關(guān)鍵地質(zhì)技術(shù)——以蘇里格氣田蘇東南區(qū)為例[J]. 天然氣地球科學(xué), 2014, 25(10): 1620-1628.

        [3]吳宗國, 梁興, 董健毅, 等. 三維地質(zhì)導(dǎo)向在地質(zhì)工程一體化實踐中的應(yīng)用[J]. 中國石油勘探, 2017, 22(1):89-97.

        [4]李一超, 王志戰(zhàn), 秦黎明, 等. 水平井地質(zhì)導(dǎo)向錄井關(guān)鍵技術(shù)[J]. 石油勘探與開發(fā), 2012, 39(5): 620-625.

        [5]楊明華, 雷波濤. 綜合錄井在水平井鉆進中的導(dǎo)向作用[C]. 錄井技術(shù)文集(第四輯). 2004.

        [編輯]鄧?yán)?/p>

        Study on Field Geosteering in Horizontal Wells——A Case Study of Well Jin XXX

        Jincheng Zhou, Qingsong Deng, Qiyang Zhou
        Logging Company of Sinopec East China Petroleum Engineering Co. Ltd., Yangzhou Jiangsu

        周錦程(1977-),男,碩士,工程師,現(xiàn)主要從事地質(zhì)油藏描述方面的工作。

        2017年3月7日;錄用日期:2017年7月9日;發(fā)布日期:2017年8月15日

        Copyright ? 2017 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

        This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

        http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

        Received: Mar. 7th, 2017; accepted: Jul. 9th, 2017; published: Aug. 15th, 2017

        文章引用: 周錦程, 鄧青松, 周其陽. 水平井現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用研究[J]. 石油天然氣學(xué)報, 2017, 39(4): 70-77.

        10.12677/jogt.2017.394039

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