卿元華

（1．成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都610059；2．中國(guó)石油塔里木油田分公司）

1 引言

我國(guó)從2000年后開始大規(guī)模推廣水平井鉆井技術(shù)，水平井能有效提高單井產(chǎn)量、提高采收率；特別是對(duì)于薄層油氣藏及井間剩余油等，應(yīng)用水平井開發(fā)具有明顯的優(yōu)勢(shì)［1－2］。水平井隨鉆地質(zhì)跟蹤涉及的技術(shù)方法主要包括水平井錄井技術(shù)、水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)和水平井軌跡控制方法等三個(gè)方面。水平井錄井技術(shù)研究主要從水平井鉆井給常規(guī)錄井方法造成困難的角度，對(duì)傳統(tǒng)錄井方法進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。我國(guó)90年代開始進(jìn)行水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的相關(guān)研究，成功應(yīng)用始于1996年，2000年后，隨鉆測(cè)井儀在塔里木油田HD1－1、TZ40－1H等井成功應(yīng)用標(biāo)志著國(guó)內(nèi)隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)成熟［3－6］。國(guó)內(nèi)的地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)依靠進(jìn)口，使用成本高，因此主要通過錄井、鉆后測(cè)井等輔助手段實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向［4］。水平井軌跡控制方法的研究主要從鉆井工程角度去實(shí)現(xiàn)軌跡控制，如優(yōu)化井眼設(shè)計(jì)降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)，改變鉆具結(jié)構(gòu)降低摩阻和采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工藝提高鉆井速度等。

哈得遜油田薄砂層油藏水平井隨鉆地質(zhì)跟蹤目前的難點(diǎn)主要有：①構(gòu)造預(yù)測(cè)不夠準(zhǔn)確，實(shí)鉆中需要頻繁調(diào)整井眼軌跡；②油層?。ū∩皩悠骄穸仍? m左右），若掌握不好入靶角度及調(diào)整時(shí)機(jī)，就無法達(dá)到較高油層鉆遇率；③地層橫向變化較大、巖屑代表性差，地質(zhì)卡層難度加大；④水淹規(guī)律不清楚，無法保證設(shè)計(jì)井軌跡避開水淹層。

鑒于目前國(guó)內(nèi)水平鉆井地質(zhì)跟蹤的現(xiàn)狀，結(jié)合哈得遜油田開發(fā)井以常規(guī)水平井和雙臺(tái)階水平井為主的實(shí)際，對(duì)水平井鉆完井實(shí)行全過程的動(dòng)態(tài)地質(zhì)跟蹤可以提高水平井鉆探效率。

隨鉆地質(zhì)動(dòng)態(tài)跟蹤技術(shù)旨在綜合運(yùn)用水平井錄井技術(shù)、地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)和水平井軌跡控制技術(shù)等，對(duì)水平井從導(dǎo)眼井至水平井鉆完井（投產(chǎn)）全過程進(jìn)行系統(tǒng)而精細(xì)的動(dòng)態(tài)跟蹤管理，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確卡層（包括標(biāo)志層、目的層或著陸點(diǎn)），最優(yōu)化井眼軌跡，最大化油層鉆遇率，降低井下風(fēng)險(xiǎn)，從而達(dá)到提速增效的目標(biāo)。

2 哈得遜油田薄砂層展布特征

哈得遜薄砂層油藏主要指哈得1、哈得10井區(qū)，井型采用雙臺(tái)階水平井，哈得1井區(qū)開發(fā)層系為2號(hào)、3號(hào)小層，哈得10井區(qū)開發(fā)層系為3號(hào)、4號(hào)小層。2號(hào)砂層厚度為0．6～2．0m，平均1．11 m，3號(hào)砂層厚度一般為1．5～1．7 m，4號(hào)砂層厚度較小，平均為0．67 m，各砂層間均具有一套厚度穩(wěn)定的泥巖，可作為劃分開發(fā)層系的依據(jù)。薄砂層圈閉為低幅度（閉合幅度10～28m）小背斜，埋深超過5 000 m。

3 水平井動(dòng)態(tài)地質(zhì)跟蹤技術(shù)

碎屑巖水平井地質(zhì)跟蹤主要分為4個(gè)階段，即：導(dǎo)眼段、斜井段、水平段、完井（投產(chǎn)）階段。

3．1 導(dǎo)眼段

根據(jù)導(dǎo)眼井地質(zhì)錄井資料及目的層段以上100 m內(nèi)鉆遇標(biāo)志層的分層數(shù)據(jù)，結(jié)合導(dǎo)眼井測(cè)井解釋成果，落實(shí)所鉆遇構(gòu)造及油氣層厚度的變化情況。若油氣藏構(gòu)造頂面埋深與設(shè)計(jì)對(duì)比誤差小于1‰，且油層厚度與設(shè)計(jì)吻合率在80%～120%之間，則按原設(shè)計(jì)進(jìn)行下步施工；若油氣藏構(gòu)造頂面埋藏深度與設(shè)計(jì)對(duì)比誤差大于1‰，或油層厚度與設(shè)計(jì)吻合率小于80%（或大于120%），應(yīng)根據(jù)導(dǎo)眼井實(shí)鉆標(biāo)志層、目的層深度變化情況，重新設(shè)計(jì)井眼軌跡。

3．2 斜井段

3．2．1 斜井段的井眼軌跡控制

從造斜點(diǎn)開始監(jiān)測(cè)標(biāo)志層與導(dǎo)眼井實(shí)鉆垂深的差異，根據(jù)差異的大小進(jìn)行軌跡調(diào)整。具體要求如下：標(biāo)志層距目的層垂直深度大于50 m時(shí)，實(shí)鉆誤差小于2．0m，對(duì)軌跡僅進(jìn)行微調(diào)；誤差大于2．0 m，應(yīng)重新調(diào)整并計(jì)算井眼軌跡。

根據(jù)標(biāo)志層距目的層的距離等標(biāo)志，及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，到達(dá)油層頂面時(shí)，井斜角應(yīng)控制在87°左右，油層頂面以下0．5 m（A點(diǎn)）開始擺平井眼軌跡，避免由于盲區(qū)造成軌跡脫軌［5］。進(jìn)入“A”點(diǎn)，氣測(cè)、熒光等一般會(huì)有異常顯示，如果垂深已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)的下限還未見油氣顯示，不能將下部水層鉆開，一旦鉆開水層只能填井側(cè)鉆。

針對(duì)靶前位移較大（靶前位移大于400 m）的水平井，由于斜井段增長(zhǎng)，井下的摩阻大大增加，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)并卡好油層頂至關(guān)重要，若油層滯后，井斜已接近水平，會(huì)進(jìn)一步增大斜井段長(zhǎng)度，給后續(xù)水平段鉆進(jìn)增加難度。

3．2．2 薄砂層卡層要點(diǎn)

（1）哈得地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段厚度變化較大（22～31 m），但標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r底距2號(hào)砂層頂?shù)拇购癖容^穩(wěn)定，一般不超過28 m，卡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r是薄砂層卡層的前提。2、3、4號(hào)砂層間的泥巖隔層厚度分布很穩(wěn)定。2、3號(hào)砂層間的泥巖隔層厚度在2．0～6．0m之間，平均3．4 m，在含油區(qū)基本穩(wěn)定在3．0～4．0m；3、4號(hào)砂層間的泥巖隔層厚度在0．5～2．1 m之間，平均1．4 m，在含油區(qū)基本穩(wěn)定在1．2～1．6 m。根據(jù)導(dǎo)眼井標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r底距2號(hào)砂層頂垂厚與斜井段二者相應(yīng)垂厚基本一致作為卡取薄砂層的重要依據(jù)，薄砂層間穩(wěn)定的泥巖隔層厚度作為卡取薄砂層的輔助依據(jù)。

（2）錄井過程中，若發(fā)現(xiàn)水平井2號(hào)砂層距標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r底的垂厚與導(dǎo)眼井誤差較大時(shí)，可增加一趟A點(diǎn)前的對(duì)比電測(cè)。

（3）1號(hào)砂層區(qū)域上不含油；各井區(qū)開發(fā)層系整體含油，橫向上巖性、氣測(cè)均有不同程度的變化，由于目前地層壓力低，實(shí)鉆鉆井液密度高，鉆井液處理劑對(duì)氣測(cè)的影響，導(dǎo)致氣測(cè)異常不明顯，必須加強(qiáng)鄰井對(duì)比，不能將有無氣測(cè)值作為判斷2號(hào)砂層的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）卡取薄砂層前必須調(diào)整好鉆井液，保證巖屑代表性是卡準(zhǔn)薄砂層的基礎(chǔ)。

（5）薄砂層卡層取心。根據(jù)取心要求不同，一般要求“穿鞋戴帽”將2號(hào)、3號(hào)或2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)做一筒心取出，關(guān)鍵在于卡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r底，1號(hào)砂層不含油且某些井缺失，無氣測(cè)值，一旦巖性識(shí)別不清，容易漏錄1號(hào)砂層，若漏錄1號(hào)砂層，只能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r底與2號(hào)砂層頂距離卡取心層位。由于標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r段厚度變化較大（22～31 m），若標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r底卡層不準(zhǔn)，容易造成取心不完整，因此，應(yīng)加強(qiáng)鄰井地層對(duì)比，找出地層變化規(guī)律，卡準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r底，明確標(biāo)準(zhǔn)灰?guī)r底與2號(hào)砂層頂距離。

3．2．3 卡層影響因素及對(duì)策

（1）巖屑錄井。大斜度（井斜大于45°）井段鉆具貼靠下井壁，與井壁碰撞幾率較直井段大，導(dǎo)致掉塊增多、巖屑重復(fù)研磨變細(xì)；大斜度段巖屑易聚沉于下井壁，又因?yàn)閺?fù)合鉆進(jìn)與定向鉆進(jìn)交叉進(jìn)行使環(huán)空鉆井液流速變化，造成新老巖屑混雜，影響巖屑代表性，給地層判斷帶來困難。對(duì)策：調(diào)整好鉆井液，保證鉆井液攜帶巖屑能力；巖屑代表性差時(shí)，應(yīng)加密觀察巖屑變化情況，并結(jié)合鉆時(shí)、氣測(cè)綜合判斷巖性［6－7］。

（2）氣測(cè)錄井?！巴袎骸笔谴笮倍染坫@進(jìn)中普遍的問題，為減輕“托壓”對(duì)鉆速的影響，需在鉆井液中加入瀝青類、油質(zhì)類潤(rùn)滑劑以降低摩阻［8］，會(huì)造成全烴、組分基值偏高，影響氣測(cè)顯示識(shí)別。對(duì)策：鉆井液處理劑主要影響全烴及C2以后的組分值，可根據(jù)C1值并結(jié)合油層組分特征變化綜合判別氣測(cè)顯示。造斜段鉆速較慢，單位體積鉆井液中巖屑破碎，氣含量較少，因而壓差氣對(duì)油層的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。哈得地區(qū)薄砂層目前地層壓力系數(shù)為0．76～0．97，水平井實(shí)鉆鉆井液密度為1．23～1．24 g／cm3，造成氣測(cè)值變化不明顯。對(duì)策：選擇合理的鉆井液密度，降低井底正壓差，有利于油氣擴(kuò)散進(jìn)入鉆井液，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣顯示。

（3）地質(zhì)設(shè)計(jì)。在無導(dǎo)眼的水平井中，只能依靠鄰井資料預(yù)測(cè)地層，由于設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)井下構(gòu)造認(rèn)識(shí)不夠，造成實(shí)鉆地層與設(shè)計(jì)地層吻合度較低；設(shè)計(jì)地層深度根據(jù)電測(cè)深度預(yù)測(cè)會(huì)引起實(shí)鉆與設(shè)計(jì)井深誤差，會(huì)導(dǎo)致油層提前（或延后），造成進(jìn)入油層時(shí)井斜偏?。ɑ蚓边^大），致使填井側(cè)鉆（或增大靶前位移）。對(duì)策：根據(jù)實(shí)鉆及時(shí)發(fā)現(xiàn)井下構(gòu)造變化規(guī)律；根據(jù)鄰井測(cè)錄井深度誤差，對(duì)實(shí)鉆與設(shè)計(jì)深度作出校正。

3．3 水平段

3．3．1 定向要求

由于隨鉆測(cè)量（MWD）工具中點(diǎn)與鉆頭距離（延遲距離）一般在12～16 m，MWD測(cè)量信息要滯后于鉆頭，可能導(dǎo)致鉆頭偏離目標(biāo)層，一次鉆井軌跡偏離，至少有2個(gè)延遲距離長(zhǎng)度的井段偏出目標(biāo)層。因此，水平井段不能大部分復(fù)合鉆進(jìn)，同時(shí)結(jié)合巖屑、氣測(cè)資料確定鉆頭是否在油層內(nèi)［9］。

3．3．2 軌跡調(diào)整

（1）水平井鉆井中，鉆頭在目的層中的位置有三種不同情況：完全在油層中、完全在上部或下部的干層（泥巖）中和部分在干層（泥巖）部分在油層中。如果砂巖含量減少，氣測(cè)全烴及C1降低，則垂深已在砂泥巖界面處或進(jìn)入泥巖，應(yīng)及時(shí)通知定向隊(duì)調(diào)整井眼軌跡，巖性可定為泥巖；如砂巖含量仍較高，氣測(cè)值雖降但遠(yuǎn)大于基值，可判斷鉆頭可能觸底或一部分已出油層，巖性可定為砂巖；也應(yīng)注意到油層中可能存在泥巖條帶及干層等情形［10］。所以實(shí)鉆過程中應(yīng)注意觀察巖屑、氣測(cè)變化，隨井底水平位移的增加，應(yīng)根據(jù)井眼軌跡方向地層傾角的變化及時(shí)調(diào)整井斜角，確保在油層內(nèi)鉆進(jìn)。

（2）哈得遜油田油層較?。ㄆ骄穸?．6～1．5 m），加之構(gòu)造幅度的變化，發(fā)生“觸頂觸底”現(xiàn)象不可避免。如果未使用隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向，判斷方法：主要通過監(jiān)測(cè)巖屑、氣測(cè)變化，看是否有代表性頂?shù)讕r屑出現(xiàn)、氣測(cè)值是否降低，若有變化則及時(shí)通知定向隊(duì)調(diào)整井眼軌跡，HD1－9H在AB段由于鉆進(jìn)中一直未能有效的調(diào)整好軌跡，致使油層鉆遇率（65%）較低。如果使用隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向，可通過觀察隨鉆電阻率、自然伽馬的變化，及時(shí)作出軌跡調(diào)整，確保鉆頭始終在油層內(nèi)運(yùn)行，HD1－24H由于使用隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向，油層鉆遇率高達(dá)91%。

（3）應(yīng)從進(jìn)入油層開始就跟蹤鉆頭，描繪斜深－垂深平面曲線圖，標(biāo)出每次進(jìn)出油層的臨界點(diǎn)，有助于宏觀上把握地層構(gòu)造變化情況，對(duì)指導(dǎo)定向鉆進(jìn)有很大幫助［11－12］。

3．4 填井側(cè)鉆

對(duì)于失利需填井側(cè)鉆的井，側(cè)鉆靶點(diǎn)坐標(biāo)需更改的，應(yīng)下發(fā)補(bǔ)充設(shè)計(jì)并重新計(jì)算井眼軌跡，新井眼與老井眼應(yīng)達(dá)到防碰要求。

3．5 雙臺(tái)階水平井各階段重點(diǎn)工作

（1）從A點(diǎn)到B點(diǎn)，此階段為定向水平井的第一水平段，主要依靠MWD、綜合錄井獲取的巖性、油氣顯示資料不斷調(diào)整井眼軌跡。

（2）從B點(diǎn)到C點(diǎn)，此階段為在鉆夠設(shè)計(jì)進(jìn)尺后穿出第一油層后的降斜段，為了確保在第二油層中水平鉆進(jìn)，在此階段需在有效井段內(nèi)調(diào)整工具面位置，快速降斜。調(diào)整幅度和過渡位移將視兩油層之間垂厚大小確定，垂厚越小過渡位移越長(zhǎng)，降斜難度越大。

（3）從進(jìn)入第二油層的C點(diǎn)至D點(diǎn)（完鉆井深），此階段為定向水平井的第二水平段，主要工作同第一水平段，本階段一般不鉆穿油層，而是在鉆夠設(shè)計(jì)進(jìn)尺后在油層中完鉆（圖1）。

圖1 過HD10－X－3H雙臺(tái)階水平井軌跡示意

3．6 完井（投產(chǎn)）階段

完鉆井在測(cè)井解釋成果出來后，根據(jù)水平段實(shí)鉆軌跡情況，確定完井方式、試油層位、測(cè)試方式，投產(chǎn)初期產(chǎn)量達(dá)不到設(shè)計(jì)日產(chǎn)的1／3，應(yīng)分別就水平井軌跡運(yùn)行情況、油層鉆遇率、油藏特點(diǎn)等進(jìn)行分析并提出下步工作建議。

4 結(jié)論

（1）導(dǎo)眼井標(biāo)志層的識(shí)別是斜井段薄砂層卡層對(duì)比的基礎(chǔ)；斜井段鉆達(dá)油層頂面前，應(yīng)適時(shí)控制井斜角（一般在87°左右），確保準(zhǔn)確入靶；水平段鉆進(jìn)中，應(yīng)根據(jù)鉆頭在目的層中“觸頂觸底”情況，及時(shí)調(diào)整鉆頭位置，確保鉆頭位于油層內(nèi)；初期投產(chǎn)成果是建儲(chǔ)層綜合物性指數(shù)的方法可有效識(shí)別低阻油氣層，該方法結(jié)果與試油結(jié)論相符。

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