孫建雙

（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

所謂水平井是指井斜角大于85°并在目的層中維持一定長(zhǎng)度的水平段的定向井。近年來(lái)大慶油田針對(duì)大慶外圍油田油層薄、層多等特點(diǎn)，采用新技術(shù)，提高了薄層水平井的實(shí)施效果，特別為大慶外圍薄層、低豐度邊際儲(chǔ)量的有效開發(fā)開辟了一條新路。2017年大慶油田新鉆水平井60多口，而水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)水平井鉆井有著非常重要的指導(dǎo)作用。本文中的XX水平井水平段水平投影長(zhǎng)度為557.71m。該井在PⅠ2砂層頂著陸即標(biāo)志點(diǎn)，由入靶點(diǎn)A在PⅠ2砂層內(nèi)分別鉆進(jìn)水平投影長(zhǎng)度204.26m、353.45m、49.96m分別到達(dá)靶點(diǎn)B、C、D（井底）。本文針對(duì)在鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)中遇到標(biāo)志點(diǎn)深度確定的技術(shù)問(wèn)題，以XX水平井為例，給出了相應(yīng)的計(jì)算辦法及探討。

2 設(shè)計(jì)井概況

XX水平井井口位于農(nóng)田內(nèi)，井區(qū)構(gòu)造上位于三肇凹陷向朝陽(yáng)溝背過(guò)渡斜坡區(qū)，井區(qū)地壘斷塊內(nèi)，構(gòu)造南高北低，葡頂海拔-1260～-1270m，區(qū)塊葡萄花油層沉積環(huán)境受北部沉積體系控制，主要發(fā)育三角洲內(nèi)前緣亞相水下分流河道；地層厚度呈北厚南薄的發(fā)育特征，井區(qū)地層厚度6.0～20.8m，砂巖呈南北向條帶狀展布，砂體寬度0.3～0.7km，油層受斷層、巖性遮擋，形成斷層—巖性油藏。水平井目的層為PⅠ2層，該層砂體預(yù)測(cè)分布較穩(wěn)定，有利于水平井部署。本井目標(biāo)靶區(qū)葡萄花油層構(gòu)造、斷層落實(shí)，沿水平井軌跡方向不穿斷層，構(gòu)造起伏不大，有利于水平井實(shí)施以及軌跡跟蹤調(diào)整。XX水平井水平段水平投影長(zhǎng)度為557.71m，水平段網(wǎng)格方位為356.38°，完鉆垂深1462m。井眼軌跡示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 XX水平井井眼軌跡示意圖

3 標(biāo)志點(diǎn)確定

標(biāo)志點(diǎn)是指鉆頭鉆至目的層砂巖頂面的位置。鉆頭由上覆地層進(jìn)入目的層，由于地層巖性的變化無(wú)論是隨鉆測(cè)井LWD還是巖屑錄井在標(biāo)志點(diǎn)前后都有明顯的顯示，所以標(biāo)志點(diǎn)位置的確定對(duì)實(shí)鉆時(shí)井眼軌跡控制非常重要。標(biāo)志點(diǎn)的垂深和水平位移滿足軌道方程，求取過(guò)程如下。

3.1 建立模型

先根據(jù)構(gòu)造圖求出入靶點(diǎn)A所在小層頂深度h1和A點(diǎn)處小層頂面地層視傾角θ，入靶點(diǎn)A水平位移L1已知，在剖面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表（由軟件計(jì)算直接輸出）中的某一點(diǎn)的水平位移L2。

第一種情況：井眼軌道與鉆遇地層傾向一致時(shí)，見(jiàn)圖2。

圖2 井眼軌道與地層傾向一致時(shí)水平井標(biāo)志點(diǎn)示意圖

根據(jù)地層傾角的三角函數(shù)公式則有下式：

第二種情況：井眼軌道與地層傾向相反時(shí)，見(jiàn)圖3。

根據(jù)地層傾角的三角函數(shù)公式則有下式：

當(dāng)在工程設(shè)計(jì)報(bào)表中取某點(diǎn)水平位移L2時(shí)，且該點(diǎn)在數(shù)據(jù)表上的垂深與計(jì)算的h2一致，則h2即為所求的標(biāo)志點(diǎn)的垂深。

圖3 井眼軌道與地層傾向相反時(shí)水平井標(biāo)志點(diǎn)示意圖

3.2 標(biāo)志點(diǎn)求取

XX水平井工程設(shè)計(jì)報(bào)表基本情況：地面海拔190m；補(bǔ)心高6m；參考垂深為補(bǔ)心面；子午線收斂角1.76°；比例系數(shù)1；地磁模型WMM2000/2005/2010；磁偏角-10.39°；磁方位修正角-12.15°；投影方位0°。XX水平井為二維水平井，設(shè)計(jì)軌道與地層傾向一致即符合第一種模式，把已知參數(shù)數(shù)值和設(shè)計(jì)軌道數(shù)據(jù)表中（鉆井工程專業(yè)軟件輸出）的水平位移（閉合距）代入（2）式，求出相應(yīng)的井深（垂深）和h2，若h2與實(shí)際垂深一致時(shí)，該點(diǎn)就是所求的點(diǎn)。XX水平井軌道數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，可求取標(biāo)志點(diǎn)（水平位移242.34m，垂深1457.21m）就是所求的參數(shù)，并且標(biāo)志點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)都可以在軌道數(shù)據(jù)表中求出。

3.3 與實(shí)鉆結(jié)果對(duì)比

表1 XX水平井軌道數(shù)據(jù)表

該井于2017年5月17日完場(chǎng)鉆井設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)求取了該井的標(biāo)志點(diǎn)，于2017年9月19日完鉆，根據(jù)隨鉆測(cè)井及實(shí)鉆資料顯示，XX水平井標(biāo)志點(diǎn)深度和水平位移分別為1457.40m、244.00m。表2是實(shí)鉆數(shù)據(jù)和根據(jù)模型公式求取的標(biāo)志點(diǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)的比較。根據(jù)求取的結(jié)果和實(shí)鉆對(duì)比，誤差在允許范圍之內(nèi)，預(yù)測(cè)求取結(jié)果精度滿足施工要求。

4 結(jié)論

表2 標(biāo)志點(diǎn)預(yù)測(cè)和實(shí)鉆結(jié)果對(duì)照表

（1）利用標(biāo)志點(diǎn)的垂深及水平位移滿足井眼軌道方程可以準(zhǔn)確確定標(biāo)志點(diǎn)深度；

（2）應(yīng)用求取標(biāo)志點(diǎn)的模型可以求取水平井地質(zhì)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的地質(zhì)點(diǎn)；

（3）在鉆井過(guò)程中可根據(jù)地質(zhì)變化情況決定水平段長(zhǎng)度，應(yīng)盡量減少鉆穿隔層造成的水平段損失，精確預(yù)測(cè)標(biāo)志點(diǎn)可減小水平段損失。

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