苏里格气田东区南部上古生界水平井地质导向技术方法与应用

时间：2024-07-28

费世祥王勇王心敏安志伟薛云龙郑海亮

(1.中国石油长庆油田公司勘探开发研究院 2.中国石油长应油田分公司低渗透油气田勘探开发国家工程实验室3.中国石油长庆油田第一采气厂)

0 前言

鉴于水平井开发技术具有提高油气井单井产量和气田开发效益的独特优势，中国石油(PetroChina)于2008年大力推广水平井开发，通过几年的攻关，逐步形成了水平井开发技术流程，各气区根据储层自身特点，形成了各具特色的水平井开发技术。苏里格气田东区南部水平井开发技术就是在此背景下，通过开展理论与实践结合，并不断完善而形成，为该区水平井开发提供了有力的技术保障。水平井地质导向技术是水平井开发技术的重要环节和组成部分，地质导向技术的优劣是决定水平井是否成功的关键。

1 区域地质概况

苏里格气田东区南部位于盆地伊陕斜坡中北部，主力含气层系中二叠统下石盒子组盒8段，目前人们大都认为该区盒8段属于辨状河三角洲沉积[2,3]，主要发育分流河道、分流间湾、泛滥平原等微相，局部发育河口坝、心滩微相，底部发育一套石英砂岩类砂岩，即“骆驼脖砂岩”(Norir 1922)，整体属于低丰度、低渗、低压气藏，气藏分布受构造影响不明显，是典型的岩性气藏。

砂体普遍呈现多期叠置，横向上复合连片、单层分散的特征，砂体厚度小于5m的占88.0%，单砂体接触方式有多边式、多层式和孤立式3种(图1)，其中以侧向加积形成的多层式接触为主。沿南北方向呈条带状展布，一般在4000m左右；东西向宽度有限，一般在800m左右；平面上河道分叉、交汇频繁，非均质性强。这对水平井开发带来了很多困难。

图1 苏东南上古生界盒8砂体沉积模式图

2 盒8气藏实施水平井开发的难点

苏里格气田东区南部盒8段气藏应用水平井开发存在诸多难点：①上部地层缺少明显和稳定的标志层，很难准确对比地层；②目的层储层非均质性强，泥岩夹层多，容易脱靶；③在水平段钻进过程中存在岩屑床，岩屑上返不及时、混杂，实钻地层不易判断；④泥岩易垮塌，摩阻大，水平段不宜过长等。

3 水平井地质导向方法与应用

目前国内水平井地质导向以随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)为主，在苏里格气田目前主要运用随钻测量(MWD)，针对苏东南盒8气藏的地质特征和水平井开发存在的难点，本文总结了以随钻测量(MWD)实测数据和录井数据为基础，适合水平井入靶时的“导眼法”地质导向方法和水平段时的“沉积相法”地质导向方法，指导水平井的实施。

“导眼法”地质导向方法是优选“标准井”做为水平井的“导眼”[3]，主要利用水平井随钻测量(MWD)数据和录井资料判断相对稳定的标志层、井间高程、地层厚度等与“导眼”井的相关关系，确定入靶点，指导井眼轨迹控制，保证“软着陆”。“沉积相法”地质导向方法就是在区域地质沉积环境分析基础之上，利用“willson相律”建立局部区域地质沉积相模型，同时利用水平井随钻测量(MWD)数据和录井资料不断修正模型，在地质模型的概念指导下判断目的层的产状，指导水平井轨迹控制。

3.1 水平井入靶地质导向

(1) 钻前准备与设计

要做好水平井入靶地质导向，首先要熟悉整个工区构造、地层、电性特征，掌握砂体在横向和纵向的变化规律，进行多方面论证，掌握不同层段的岩性特征、岩性组合特征，进而确定区域相对稳定的“对比标志层”，达到准确判断入靶点空间位置。

在该区相对稳定的标志层有：①石千峰组底砂岩，岩性为浅肉红色细一中砂岩，局部区块岩性含砾，砾石成分以长石砾为主，次为石英砾，电性特征高电阻、低声速；②盒4段底砂岩，岩性为灰白色中—粗砂岩，电性特征高电阻、中声速；③盒7段底砂岩，岩性为浅灰色、灰白色细一中砂岩，电性特征中电阻、中声速。

H1井水平段在地震剖面上无地震波形异常显示，含气特征较好(图2)，计算地层上倾0.12°，坡降-2.1m/km(图3)。根据邻井对比分析，选取B井作为“导眼井”，确定与B井对应的盒8下2段气层顶部入靶，靶点海拔-1792.2m，垂深3041.4m，有效厚度14.3m。(图4、图5)。

图2 H1井水平段地震剖面

图3 H1井轨迹在气藏剖面上投影

(2)入靶地质导向

MWD仪器只具有随钻测量方位、井斜、井深、自然伽马等参数，作为分析砂泥岩地层的重要指标—自然伽马，比实钻井深一般要滞后14m，在井斜较小时不能反映实时地层特征，只有在接近目的层时才能勉强作为对比依据，所以录井资料和随钻伽马的配合使用在入靶过程中尤为重要。针对该区地质特点，水平井入靶时要着眼于整套叠置砂体，而不能局限于某一层单砂体。

H1井斜井段实钻过程中，从上至下的三套相对稳定的标志层均对应较好，在钻至井深3221m(垂深3037.27m)，岩性由上部的灰色泥岩变化至浅灰色含气细纱岩(图4)，GR值降低，气测上升至26.6%，与其标准井B井对比,认为该气层对应“导眼井”的盒8下2段顶部含气层段(3037.5m～3040.9m)，含气层段沿水平井方向含气性变好，并且垂深与“导眼井”盒8下2上部含气层持平，由此上调靶点，最终确认该处为入靶点。

图4 H1井入靶GR垂深对比图

图5 H1井实钻轨迹图

3.2 水平井水平段地质导向

在开始实施水平段前，地质导向人员必须再结合入靶后的测井资料分析目的层段与对应“导眼井”、其它邻井的地层对比情况，建立起初步地质模型，来指导水平井的水平段钻进。

(1)水平段地质导向原则

水平段地质导向一方面要考虑满足地质模型要求，以钻遇气层长度最大为目标，遇见泥质夹层泥岩不能着急调整，向前钻进50～100m再做调整，调整降斜钻进时应该保持较大角度钻进以最短距离穿过泥质夹层，若在没有钻遇气层前目标体垂向上宁可过之而务缺之；另一方面要考虑在确定工程能够实现的条件下，以最短调整段长完成轨迹调整。

(2)水平段地质导向

在水平段钻进过程中气测值降低、钻时升高、岩屑石英含量降低、泥质含量升高和GR值升高是进入泥岩地层的标志，反之则是进入储层的标志。在水平段的录井过程中，若出现泥岩，其来源不外乎4种情况:①钻头穿出气层遇到上部泥岩盖层；②垂向上泥岩隔层；③水平向泥岩夹层；④钻头穿出气层遇到下部泥岩。

水平段地质导向任务无非是层外调整和层内调整两种。当钻到泥岩并判断是上述①、④情况时，此时需要回调井斜使钻头重新回到气层内部；当钻到泥岩并判断是上述②、③情况时，此时需要微调或者不调井斜使钻头快速穿过气层内部泥质夹层。为此本文针对陆相地层的沉积特点，在水平井水平段钻进中应用“沉积相法”地质导向方法，及时建立修正地质模型，指导水平段钻进。

H1水平段钻至井深3477m(垂深3041.97m)时储层含气性变差，预测钻至对应“导眼井”上部气层间的泥质夹层，决定降斜钻进穿过泥质夹层；在钻至井深3758m(垂深3052.01m)时，降斜垂深已下降10.04m，岩性为灰色泥岩及泥质砂岩，与“导眼井”对比泥岩夹层变厚，根据现场录井显示，从井深3477m到3758m岩性有由灰色泥岩逐渐向泥质粉—细砂岩变化的趋势，地质导向小组依照沉积规律不断地分析修正该井地质模型(图6)，认为B井、C井的河道叠置模式属于心滩叠置， H1井则属于心滩+废弃河道，按照地质模型分析认为在H1井下面仍然有一个心滩单砂体，因此决定继续以井斜87°稳斜钻进，在钻至井深3795m气测逐渐上升，岩性变为细—中砂岩，判断已钻穿泥质夹层进入下部气层。该井自3795m以后以900左右稳斜钻进至4373m完钻，均在气层中，连续气层长度578m。