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水平井地质导向技术在涠洲油田的应用

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水平 地质 导向 技术 油田 应用
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1 前言地质导向技术是在常规定向井 、水平井钻井基础上发展而来的一种新的综合性很强的技术[1~4]。水平井与常规生产井相比 ,其优势在于能够有效增加油气层的泄露面积 , 提高油气采收率及单井产量 ;并且可以解决高稠油 、超稠油的开发以及致密地层 、低渗透层采油产量低的问题 ,能够有效开发断层遮挡油藏剩余油及构造高点油气富集区[5~10]。目前 ,南海 (西部 )油田先后在珠江口 、北部湾等地区实施了多口不同目的层的水平井 ,取得了巨大的经济效益 。 在水平井实施过程中 ,地质人员充分运用录井资料和随钻测井 (钻资料 ,结合地质 、工程设计的情况 ,及时进行实钻井眼轨迹分析 、调整 ,及时对比地层 ,开展地震对比 ,基本形成了适应南海 (西部 )油田特点的水平井地质导向技术 。2 质导向技术的特点地质导向技术主要包括随钻测量和随钻测井两种[6]。 随钻测量可在钻井过程中实时进行井斜角 、方位角等工程参数的测量 ,并通过泥浆脉冲发生器 ,将测得的数据发送到地面 ,经计算机系统采集 、处理后 ,得到实时的井身轨迹数据及若干工程参数 ,为钻井提供实时的数据支持 。 随钻测井技术则主要测量自然伽马 、电阻率 、岩性密度 、中子及声波时差等地质信息 。 通过传输实时的井下地质信息和定向数据 ,明确正钻遇的地质情况 、预测将要钻遇的地质情况 ,以调控钻头进入油层 ,并控制在油层中穿行的井眼轨迹 。质导向技术的原理地质导向技术是根据随钻仪器传输的实时井下信息来指导钻井的 。 随钻测井仪器主要测量的电阻率采用补偿电磁波电阻率测量方法 ,由 4 个发射圈和 2 个接收圈组成探测接收单元 ,可测得地层真电阻率和冲洗带电阻率 。 双发射圈构成补偿原理 ,双接收圈使得测量中即使一个线圈出现故障 ,也不会导致电阻率读数发生大的偏差 。 仪器的 元测量地层的自然伽马强度 , 与地层泥质含量成正比 。 因此 ,它的测量值不受钻井液混油影响 ,随着钻头进入砂 、泥岩层深度的改变 ,砂 、泥岩及过渡性岩性在曲线上均有明显反映 。 从而利用深 、浅电阻率和 线形态变化情况进行地质导向 。3 据构造形态确定靶前距通过定义水平段相对井口位置来定义油层的水平井地质导向技术在涠洲油田的应用贾存富 ,余卫江 ,王继鹏(中海油能源发展股份有限公司钻采工程研究院信息中心 ,广东 湛江 524057)摘 要 随着各油田对油气资源勘探开发综合效益的日益重视和钻井工艺技术的不断提高 , 利用水平井开发油气藏的规模不断扩大 ,水平井技术得到长足发展 。 水平井地质导向技术是直接关系到水平井成功与否的关键技术 。 结合涠洲油田地质特点 ,通过实例分析 ,介绍了油层着陆和水平井地质导向过程中的地层对比法 、井身轨迹跟踪图法 、随钻测井(质导向法等技术方法 ,通过结合精确地质模型的建立 、随钻过程中围岩储层的识别及现场录井等技术 ,摸索出水平井着陆与水平段钻进的主要技术流程与导向原则 ,提出了钻头位置 、地层倾角及地层视厚度的判定方法 ;并在此基础上 ,完成了地质导向监测系统的构建 ,实现了油田地质 、钻井 、录井实时数据的资源共享 ,保证了水平井精确中靶及最大限度地钻遇储集层 ,并对地质导向过程中遇到的问题进行总结 。关键词 水平井 地质导向 地层对比 向 靶点作者简介 :贾存富 ,硕士 ,工程师 ,2007 年毕业于中国海洋大学海洋地质专业 ,主要从事地震资料解释 、随钻地质分析和综 合地质研究工作 。 能 源 43 ·第 9 期上 倾 、下倾[11]。 当油层水平时 ,靶前距留 30~40m 为宜 ,井斜角控制在 85°~86°。 当油层上倾时 ,实钻的靶前距应适当缩短 ,应控制在 20~30m 较为适宜 (见图 1), 井斜角控制在最大井斜角减去 4°~5°为宜 。因为这种情况靶前距越大 , 着陆时需要的垂深越深 ,井身轨迹越难控制 。 而减少靶前位移 ,可保证轨迹相对圆滑 。 当油层下倾时 , 靶前距留 40~50m 为宜 (见图 2),井斜角控制在最大井斜角减去 4°~5°为宜 。 这样可以提前着陆 ,增加水平段油层长度 。以上几种方案均未考虑断层影响 ,如果存在断层 ,要注意设定靶前距时不要脱离油层 。 对于靶点 ,如果油顶位置发生变化 ,要根据实际情况来修正 。层对比法指导水平井着陆采用地层对比的方法指导水平井进行入窗着陆[12]。 开钻后 ,将邻井及设计井钻遇的单层厚度进行深度换算 ,变成垂厚度 ,绘制海拔对比图 。 选用标准层 、标志层 ,利用电性 、岩性组合特征进行地层对比 ,提高预测精度 ,根据与邻井相应位置的海拔比较 ,合理调整井眼轨迹 ,确保准确着陆 。用 料进行水平井着陆尽管 器的电阻率 、 自然伽马探测器距钻头有 10m 以上距离 , 测量的电性资料相对滞后 ,但随着钻井进尺的增加 ,探测器的前移 ,它能够准确反映出已钻地层的信息参数 ,从而确保对着陆目的层的有效验证 。4 水平井地质导向技术在确认油层着陆以后 ,根据实钻油层顶的海拔高度 ,在保障工程安全的前提下 ,尽快调整井斜角 ,进行水平段导向 。用 “水平投影图和井身轨迹投影图 ”的地质导向方法首先 ,建立一个以井口坐标为原点的水平投影图 ,然后绘制井身轨迹图的水平投影 ,再根据实钻资料 ,描绘实钻井身轨迹的水平投影 ,并将靶点投影在该图上 ,确定该井实钻轨迹的水平方位 [见图 3(a)]。 其次 ,再建立一个以横坐标表示水平位移 ,纵坐标表示垂深 (或海拔 ),选择适当比例的垂直坐标系 ,然后根据钻井设计数据 ,绘制设计井身轨迹图 ;再根据实钻测斜资料 ,描绘实钻井身轨迹图 ,将靶点标注其上 ,并重点标注岩性 、电性变化的深度 ,将设计轨迹与实钻轨迹进行分析对比 ,及时提出地质导向措施 [见图 3(b)]。该方法适用于 术不成熟时期 , 其导向效果与 导向效果相差甚远 。用 地质导向方法南海涠洲油田某井是部署在构造高部位上的一口水平井 ,目的层为 Ⅱ 油组 ,该油组为中低电阻油层 ,油藏类型为底水油藏 ,油藏驱动主要为底水驱动 。 Ⅱ 油组孔渗关系以 “中孔低渗 ”为主 ,该井的补心高度为 30m。 设计靶点 深 深1042m (海拔 1012m); 设计靶点 深 深 海拔 设计靶点 深 拔 设 计 水 平井段长 622m。该井于斜深 1200m、垂深 陆 (海拔 井斜角为 83°,伽马值在该井区反应不敏感 , 气测明显抬升 , 相位电阻 m 升至 m, 相位电阻 m。现场根据电阻率曲线特征 , 在斜深 1261m、井斜角 87°条件下 , 相位电阻率 m 降至图 1 合理靶前距简图 (油层上倾 )海拔靶前距20~30着陆点 靶点 1 靶点 2水平位移图 2 合理靶前距简图 (油层下倾 )海拔靶前距40~50着陆点 靶点 1 靶点 2水平位移2011年 第 16 卷· 44 ·中 外 能 源屑代表性差水平井的岩屑经钻头破碎后 ,在由井底返至井口的过程中 , 再次在钻具与井壁之间受到研磨 ,使得岩屑变得更加细碎 ,加上水平井岩屑通常以滚动方式或跳跃方式搬运 ,容易形成岩屑床 。 通过提拉钻具 ,大排量冲洗破坏岩屑床 ,使得新旧岩屑一同循环排出 ,造成岩屑混杂 ,岩屑代表性差 ,很难准确判断每个层位的岩性 。层变化由于南海 (西部 )油田地下情况复杂 ,实钻资料往往与设计存在一定的误差 。 若出入不大 ,现场可以及时采取措施进行调整 ;若差别较大 ,就会给钻井施工带来诸多困难 ,进而影响地质导向效果 。 这就要求地质导向人员 24h 不间断工作 ,全面分析各种资料 ,及时调整井身轨迹 。 油层提前过多 ,井身轨迹曲线会出现明显的凹弧 ,给下步工程施工增加难度 ;油层滞后 ,会损失水平段的长度 。层变化根据目前施工的实际情况 ,部署在断层附近的井 ,实钻资料与设计断层位置不准是影响井身轨迹控制的主要原因 ,直接影响油层着陆和水平段钻遇长度 。 以涠洲 11块 3 口水平井为例 ,由于水平段需经过 3 条断层 , 而对断层的断距认识不足 ,在着陆和水平段导向时 ,出现了油层加深等问题 。识的局限性南海 (西部 )油田的水平井地质导向技术也是在不断摸索中逐渐成熟和完善的 。 地质导向的基本要求是使井身轨迹尽量控制在油层顶面 ,这样可以延缓底水边水推进速度 ,提高无水采油期 。 但是地下的实际地质情况要远比我们想象的复杂得多 ,在实钻过程中并不是所有井都能与设计相一致 。 若储层为海相地层 ,储层横向上展布较为稳定 ,纵向上厚度变化小 , 并在很好的控制井身轨迹的情况下 ,能够实现井身轨迹尽量控制在油层顶面 ;若储层为陆相沉积 ,储层横向上展布不稳定 ,纵向上厚度变化大 ,则较难实现 。应根据地层 、岩性 ,结合 钻数据等资料 ,确保井身轨迹在油层顶面中钻进 。6 应用效果分析在 2009 年实际应用中 ,利用 质导向方法 ,完成了多个区块的水平井地质导向任务 ,成功开发了乐东 15块 、涠洲 11块 、文昌 19块 、涠洲 1块等 ,使得水平井油层钻遇率由过去的 30%提高到 84%,同时节约了钻井时间和成本 ,大大提高油气勘探开发的技术和成本竞争优势 ,取得了显著的经济效益 。m,可能已经进入下部较差含油层 ,继续增斜至 进 ,尽快钻出下部较差油层 ,进入主力油组 。 根据电阻曲线的形态特征分析 ,在斜深 1726m,钻遇 Ⅰ 油组底的 油层 ,降斜至 稳斜至井底 ,垂深 1045m。 在斜深 1890m,钻遇 Ⅰ 油层的上部泥岩 ,电阻值明显下降 ,伽马值略有升高 ,完钻 。 通过水平井地质导向技术的应用 ,能够及时了解和控制钻头所在的位置 ,从而更好的控制井身轨迹 。 该井实钻水平段长 700m,油层段长 678m,泥岩段长 22m,而泥岩段的钻进是为了完成地质设计需求 ,探明泥岩的垂直深度 ,从而为后续研究提供更多的地质信息 。(b) 井身轨迹投影图 (垂直剖面 ,方位角为 图 3 水平投影图和井身轨迹投影图水平位移 /00 1000 1500 2000 2500 21000 500 1000 1500东西偏移量 /a) 水平投影图▲设计井轨迹 ;▲实测井轨迹 ;●靶点· 45 ·第 9 期 贾存富等 . 水平井地质导向技术在涠洲油田的应用u 24057)[on of of in of in of is is to of to in of by of of of of is of of is of is of WD 论与建议① 水平井地质导向中 ,应根据构造形态 、正钻井与邻井位置关系 ,确定合理的靶前距及着陆时的地层倾角 ,对钻头进行先期导向 。② 利用邻井测井曲线和 钻曲线进行地层对比 ,校正井斜 ,引导水平井顺利入窗并着陆 。③ 在地质导向过程中 , 应综合分析所有可以利用的资料 ,对水平井的钻进进行实时跟踪 ,确保井身轨迹在油层上部穿行 ,从而实现高效开发 。参考文献 :[1] 荣海波 ,贺昌华 发 展 [J]2006,29(2):72] 孙新阳 ,尚锁贵 ,吴昊晟 J]2006,17(4):173] 杨锦舟 电阻率的地质导向系统及应用[J]2005,29(4):2854] 狄富春 ,吕建云 ,赵立文 ,等 J]2008,36(2):255] 崔永芳 ,李忠城 ,刘岩松 ,等 J]2005,16(4):626] 霍进 ,史晓川 ,张一军 ,等 J]2008,15(3):937] 胡超 ,郭世侯 ,谭清明 ,等 J]2008,31(4):348] 荣延善 J]2003,16(3):509] 黄根炉 ,赵金海 ,赵金洲 ,等 J]2004,26(6):110] 马开良 ,孙增荣 ,吴仕贤 ,等 J]2004,9(3):4011] 罗万静 ,王晓东 ,李义娟 ,等 J]2006,13(6):5512] 裴素安 J]2006,29(4):57编辑 常雪红 )2011年 第 16 卷· 46 ·中 外 能 源
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