蒙曉靈 張 芳 夏守春 蒙學(xué)東 劉雪玲

1.中國石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院 2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室 3. 中國石油長慶油田公司第一采氣廠

0 引言

鄂爾多斯盆地上古生界是著名的致密砂巖氣藏[1-4]，水平井鉆井技術(shù)的引進(jìn)極大提高了致密氣藏的開發(fā)效果，取得了很多重要認(rèn)識[5-10]，已在多處氣田和區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了水平井規(guī)模效益開發(fā)。水平井是定向井的一種，當(dāng)垂直鉆達(dá)油氣層后，井筒轉(zhuǎn)到接近于水平，與目的層保持平行，水平段鉆進(jìn)盡量穿行于油氣層中直到完井，從而達(dá)到增大與油氣儲層接觸面積目的，同時，也可以降低油氣流入井筒的阻力。因此水平井的生產(chǎn)能力比普通直井、斜井生產(chǎn)能力提高了數(shù)倍。水平井鉆井技術(shù)在鄂爾多斯盆地上古生界的推廣，在有效提高單井產(chǎn)量的同時，也為儲層精細(xì)描述技術(shù)開拓了新的思路和手段。隨著水平井實鉆資料的完善和介入，常規(guī)砂體儲層描述技術(shù)得以向更精確程度邁進(jìn)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)面積9 850 km2, 位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中部（圖1），根據(jù)地震反射層及鉆井資料分析，該區(qū)構(gòu)造為一寬緩的西傾斜坡，坡降一般1～10 m/ km。在單斜背景上發(fā)育著多排近北東向的低緩鼻隆，鼻隆幅度一般在10 ～ 20 m，寬度為3 ～6 km。研究區(qū)沉積物源來自北部陰山山脈[11-15]，其主要含氣目的層為上古生界下石盒子組盒8段砂巖儲層，由北向南依次發(fā)育沖積平原相和三角洲平原相，微相類型主要為分流河道和分流間灣[16-21]。分流河道呈近南北向大面積分布，河道間發(fā)育小規(guī)模分流間灣，河道頻繁遷移，砂地比高，具有砂包泥的特點(diǎn)，砂體厚度較大，橫向連續(xù)性好。研究區(qū)下石盒子組盒8段以巖屑石英砂巖和石英砂巖為主。區(qū)內(nèi)完鉆水平井近500口，完鉆直/定向井2 000余口。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置示意圖

2 傳統(tǒng)砂體精細(xì)描述方法

傳統(tǒng)定量化表征方法主要以完鉆的直井為依據(jù)，應(yīng)用沉積地質(zhì)學(xué)、層序地層學(xué)、儲層構(gòu)型、地震等多學(xué)科為指導(dǎo)，層層遞進(jìn)、逐步深入，以期落實區(qū)塊單砂體規(guī)模及河道砂體寬度[22-27]。由于研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地北部，特有的黃土塬地貌對于地震的激發(fā)和接收具有干擾作用，地震能量衰減快，地震資料信噪比和分辨率低，影響了地震解釋的精度，砂體厚度預(yù)測符合率低，嚴(yán)重制約研究區(qū)的天然氣開發(fā)效果。在區(qū)塊前期評價階段，通過部署密井網(wǎng)的方法達(dá)到解剖目的層砂體的目的[28]，也是研究區(qū)砂體描述的重要手段之一。通過密井網(wǎng)解剖砂體在一定程度上提高了砂體展布認(rèn)識的精度，但針對蘇里格氣田主要目的層盒8段河道砂體沉積頻繁擺動的特點(diǎn)，必然會導(dǎo)致南北向水平井水平段儲層鉆遇率降低。

2.1 傳統(tǒng)描述方法的局限性

在區(qū)域地質(zhì)研究和三維地震聯(lián)合預(yù)測的基礎(chǔ)上，運(yùn)用直/定向井密井網(wǎng)解剖資料，明確了該區(qū)沉積河道呈近南北方向展布，河道帶砂體寬度介于800 ～ 4 500 m，砂體長度介于3 000 ～ 15 000 m。雖然在密井網(wǎng)解剖的基礎(chǔ)上，對河道砂體規(guī)模的預(yù)測準(zhǔn)確度有所提高，但局部沉積的分流河道砂體橫向遷移較為頻繁，在水平井實施過程中常發(fā)生側(cè)出河道的情況，降低了儲層鉆遇率。

圖2反映的是水平井J70-06實施前后的井間砂體對比情況。實施水平井之前，井間砂體精細(xì)對比認(rèn)為：出發(fā)井（J70-06）和末端控制井（J75-06）目地層砂層測井電性曲線呈“箱狀”，空間展布位置對應(yīng)關(guān)系良好，滿足水平井實施條件。該井水平段順利入靶，連續(xù)鉆遇氣層220 m，根據(jù)井口返出巖屑可判斷巖性為巖屑石英砂巖，此后巖屑中泥質(zhì)含量逐漸增加，鉆至435～965 m段(垂直厚度約6.5 m)，隨鉆伽馬（GR）值介于 90 ～ 200 API，氣測全烴（QT）介于0.01 %～ 0.30 %，返出巖屑判斷巖性為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，研判后認(rèn)為鉆遇層間界面，出發(fā)井和水平井末端控制井分屬不同河道。該井在1 200 m被迫完鉆，儲層鉆遇率僅為58 %，有效儲層鉆遇率為23 %。

圖2 研究區(qū)某口水平井完鉆前和完鉆后砂體展布情況對比圖

可見僅僅根據(jù)直/定向井的“一孔之見”并不能很好解決該區(qū)井間儲層展布存在“盲區(qū)”的問題，其砂巖儲層描述精度還有待提高。

2.2 水平井約束概念

為了消除井間“盲區(qū)”，引入已建立的完鉆水平井水平段資料大數(shù)據(jù)庫，加入水平段參數(shù)約束，構(gòu)建目標(biāo)砂體空間展布網(wǎng)狀模型，將無效進(jìn)尺努力降至最低。將直/定向井比作“點(diǎn)”，水平井水平段則是溝通井點(diǎn)之間的“線”。通過“點(diǎn)”“線”資料的結(jié)合，在已完鉆井大數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，依次開展砂體結(jié)構(gòu)、單砂體劃分、井間砂體精細(xì)對比等研究，建立水平井約束下的砂體精細(xì)描述方法，實現(xiàn)在“面”上對目的層砂體規(guī)模的預(yù)測，進(jìn)一步優(yōu)化水平井部署與設(shè)計，指導(dǎo)水平井軌跡導(dǎo)向，以提高水平井儲層和有效儲層鉆遇率。

3 水平井約束下的砂體精細(xì)描述

在水平井鉆遇過程中，儲層鉆遇率可以增大氣藏接觸面積，在后期工藝措施中可以有效溝通周圍連續(xù)儲層，提高水平井實施效果。同時，有效儲層鉆遇率也是一個很重要的指標(biāo)，直接反映氣層的分布狀況，與儲層分布描述相比，有效儲層更難以精確把握，但其對水平井的部署、設(shè)計方案和現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向都具有重要意義。充分利用水平井水平段資料可減少井間盲區(qū)，而建立大數(shù)據(jù)庫則可降低側(cè)出河道的風(fēng)險，故以此來約束、提高砂體描述精度。

3.1 水平段資料減少井間盲區(qū)

該區(qū)主要為辮狀河沉積體系，橫向上河道頻繁遷移改道，直定向井間普遍存在盲區(qū)，井位部署面臨較大風(fēng)險。水平井資料的引入使人們對井間地層連通性的認(rèn)識更加準(zhǔn)確，從而降低區(qū)塊部署風(fēng)險（圖3a、3b），同時，通過水平井資料對目標(biāo)體地質(zhì)模型進(jìn)行約束，也大大提高了該區(qū)鉆井實施效果（圖 3c、3d）。

圖3 水平井資料約束示意圖

3.2 建立大數(shù)據(jù)庫降低側(cè)出風(fēng)險

由于該區(qū)為河流相沉積，河道擺動頻繁，在水平井實施軌跡中，常鉆遇泥巖或泥質(zhì)含量很高的層段，依據(jù)隨鉆資料難以分辨是否側(cè)出河道，增加了水平井現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向的不確定性。利用大量已完鉆水平井水平段資料結(jié)合傳統(tǒng)砂體描述技術(shù)，建立水平井鉆遇有效儲層長度分布大數(shù)據(jù)庫，在水平井實鉆過程中作為重要參考。

該區(qū)砂體該區(qū)盒8段氣藏砂體厚度介于8.6～34.2 m，均值為18.3 m；河道砂體寬度介于560～2 310 m，均值為1 684 m；河道帶長度介于2 600～9 100 m，均值為5 946 m。在砂體定量化描述基礎(chǔ)上，對研究區(qū)460個水平井水平段樣本點(diǎn)進(jìn)行分析，明確其水平段有效砂體長度集中分布在50～400 m，主頻范圍為100～300 m（圖4）。

圖4 研究區(qū)水平井鉆遇有效儲層長度分布頻率圖

建立此大數(shù)據(jù)的意義在于及時調(diào)整水平井軌跡，降低水平井無效進(jìn)尺。例如：水平井A在水平段鉆進(jìn)過程中，連續(xù)鉆遇有效儲層350 m后，鉆遇泥巖（或泥質(zhì)含量增加），此時可參考有效儲層鉆遇長度大數(shù)據(jù)庫及時調(diào)整井斜或鉆頭空間位置追蹤氣層，降低無效進(jìn)尺。

3.3 水平井約束下的砂體精細(xì)描述

利用出發(fā)井和末端控制井資料，首先進(jìn)行各井點(diǎn)砂體對比和結(jié)構(gòu)分析，初步識別單砂體；其次基于水平井實鉆資料對原有砂體描述進(jìn)行補(bǔ)充和約束，從而進(jìn)行井間砂體平面展布預(yù)測；在“點(diǎn)”“線”結(jié)合基礎(chǔ)上，利用地質(zhì)建模等技術(shù)手段，對平面上砂體走向及規(guī)模進(jìn)行預(yù)測；最后，在建立大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上完成砂體空間立體描述，達(dá)到水平井約束下的砂體精細(xì)描述（圖5）。

圖5 水平井約束下的砂體精細(xì)描述流程圖

隨著水平井資料的逐漸積累，使得利用水平井資料提高對砂巖儲層描述的精度提高成為可能。

4 應(yīng)用情況

通過開展水平井約束下的致密砂巖氣藏砂體精細(xì)描述，對區(qū)塊砂體進(jìn)行三維精細(xì)描述，對水平井的井位部署、軌跡導(dǎo)向和提高有效儲層鉆遇率都有較好的指導(dǎo)作用。目前已在研究區(qū)建立了“致密氣水平井示范區(qū)”，并實現(xiàn)了盆地中部致密砂巖氣藏的有效開發(fā)。2021年區(qū)內(nèi)完鉆水平井192口，儲層鉆遇率與有效儲層鉆遇率均有較大幅度增長，儲層鉆遇率和有效儲層鉆遇率分別比歷年平均提高10 %，8 %, 試氣獲百萬方氣井19口，最高210×104m3/d，應(yīng)用效果良好。

5 結(jié)論

1）研究區(qū)河流相井間砂體變化快，導(dǎo)致局部實施效果變差，傳統(tǒng)砂體精細(xì)描述方法存在局限性。

2）引入水平井實鉆資料，精細(xì)化描述了砂體空間展布特征，完成砂體由點(diǎn)及面的刻畫，提高了砂體描述的精度，實現(xiàn)了水平井優(yōu)化部署。

3）建立區(qū)塊鉆遇有效儲層長度大數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了水平井實鉆軌跡優(yōu)化，確保水平井開發(fā)效果，指導(dǎo)致密砂巖氣藏的高效開發(fā)。