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苏德尔特潜山油藏水平井远程地质导向技术

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苏德尔特 潜山 油藏 水平 远程 地质 导向 技术
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.94· 第27卷 第6期 大庆石油地质与开发P.G.0.D.D. 2008年1 2月 文章编号:008)065 苏德尔特潜山油藏水平井远程地质导向技术 吴 畏 (大庆i【}{田有限责仟公司海塔研究中心,黑龙江大庆摘要:水平井地质导向技术首先根据周边完钻井资料建立地质模型,利用水平井随钻测井资料与周围 控制井信息进行储层预测。钻井过程中,在构建的地质模型基础上,根据综合录井资料,实时验证地质模型的构造和储层信息,及时校正地质模型,对靶点深度进行实时预 测,及时调整靶点,实现优化水平井轨迹的目的。苏德尔特油田采用水平井开发潜山油藏,在水平井 钻井过程中,根据目的层油藏类型和构造、储集层特征,确定了水平井着陆和水平段钻进的导向原 则,保证了水平井精确中靶并使水平段最大限度地穿越潜山有效储集层,与传统导向技术相比,大幅 度提高了水平井钻井成功率 关键词:水平井;地质导向;三维建模 中图分类号:献标识码:A in U ,, 637 1 2,or of at to of of WD)of n of on f hy of of WD i of of in of O as to of of n is by n of to of of of O be of be t(1 of D 平井地质导向技术 是指在地质研究的基础 上,基于随钻测井(线,结合综合录井 (钻时、岩屑、荧光)和气测录井资料,对水平井井 眼轨迹进行实时监测和控制的技术 J。水平井导向 技术的发展历史较短,一些理论和方法尚处于逐步完 善的过程中,在导向技术应用方面也处于探讨和摸索 的阶段。本文以苏德尔特潜山油藏水平井的实际应用 为例介绍了水平井地质导向技术的方法及应用效果。 水平井地质导向技术首先要依据周边控制井信息 建立地质模型,该模型综合油藏构造特征、有效储集层 分布信息,对行预测。水平井钻进过程中,根据系列以及综合录井资料,实时验证构造和有效储集 层信息,不断修正地质导向模型,对靶点深度进行实时 收稿0074)8—20 作者简介:吴畏(1978一),男,工程师,从事油气田开发设计与油藏描述工作。 2008年12月 吴畏:苏德尔特潜山油藏水平井远程地质导向技术 ·95· 预测,及时调整靶点,实现优化水平井轨迹的目的 。 苏德尔特油田构造位置位于海拉尔盆地贝尔湖坳 陷贝尔凹陷苏德尔特构造带中部,主力含油层位为兴 安岭群凝灰质砂泥岩储层和布达特群裂缝性潜山储 层。大量岩心、生产资料研究表明,布达特油层各油 组裂缝系统特征不同,纵向上发育两套裂缝网络系 统,布达特群潜山顶部的I、Ⅱ油组为一套裂缝网络 系统,储集空间以裂缝和溶蚀孑山内幕的 布Ⅲ组为另一套裂缝网络系统,以方解石充填裂缝居 多。两个裂缝网络系统之间沟通较差或不沟通。基于 布达特群潜山储层的特点,研究认为采用水平井技术 能够取得较好的开发效果。利用水平井沟通更多的储 层裂缝,达到提升储层导流能力,提高单井产量,抑制 底水锥进的效果,从而提高该类油藏有效开发效果。 苏德尔特油田在水平井钻井过程中,充分发挥三 维地质建模软件及水平井远程数据传输的技术优势, 综合利用钻井、地质、球物理等方法, 将多学科技术整合于一体’ J,准确预测目的层的变 化,及时调整井眼轨迹,使水平井最大限度地穿越有 效储集层,与传统水平井导向技术相比,大大提高了 水平井有效水平段钻遇率。 目前苏德尔特油田采用远程数据传输与地质导向 相结合的解决方案已成功完钻1口水平井(实现了水平井一次成功着陆,水平段钻井 过程中,构造变化较大,但在导向技术的引导下及时 返回储集层,顺利完成地质导向任务。 l 水平井着陆的导向方法与实践 在水平井钻井过程中,着陆情况直接决定水平井 的成败,同时也将影响水平井的产能和后期开发的见 水时间,因而“着陆靶点”的地质导向是水平井钻 井的关键。 水平井的导向建立在储集层预测的基础之上,因 而钻前需要详细研究目的层的地质特征。苏德尔特油 田所钻水平井的目的层主要是布达特群。以水平井 潜山油藏水平井着陆的导向技术 进行探讨(图1)。 1.1 目的层段主要地质特征 据贝发井统计数据,钻遇 布达特群地层顶面埋深在一1 111.4 m~一l 487.6 m。 贝14断块布达特群油层顶面是处于贝2贝15、贝22、贝21号断层夹持的断垒带,为潜山 的次高点。区域主体高点位于贝点埋深 一1 050 m,次高点位于贝深一1 100 m, 以次高点为中心形成一个南北向的局部构造鞍部,向 图1水平井着陆导向流程 of of 和向东方向呈斜坡分布,一直延伸到断块边界断 层,潜山最低位置位于贝断块,布达特群顶面 埋深在一1 318.8 m~一1 487.6 m。由于长期风化剥 蚀和断层切割程度的不同,贝14断块潜山东部出露 层位为布达特群Ⅱ1油组地层,中部出露层位为布达 特群Ⅱ3油组地层,西部出露层位为布达特群Ⅲ油组 地层。 1.2建立地质导向模型 根据对井区地质特征的总体认识,应用邻近完钻 井资料进行地层对比,宏观把握钻遇有效储集层的可 能性。由于该井区完钻井可用测井资料较少,仅应用 邻井资料难以反映出有效储层的发育情况和构造变 化,因此采用深度域高分辨率三维地震资料预测可能 钻遇储层的顶底深度。在上述工作的基础上,应用三 维地质建模软件将井区的构造信息量化,建立地质导 向模型的构造模型 。 为落实构造情况,建模软件将预测的岩性信息及 储层顶底深度预测值输人模型,并进行井点校正,结 合完钻井测井曲线,根据周围邻井进入目的层时的测 井响应对比分析水平井的测井响应,最终建立设计井 的应用地震资料断层解释的 结果并考虑其它包括断层信息的资料建立断层模 型 。 1.3钻井过程中导向模型的实时修正 地质导向需通过能在钻头处测量的¨ ,它带有导向马达,马达下为电阻率、伽马射 线和钻头斜度测量。伽马射线和电阻率测量一般用于 鉴别岩性、钻头正在破碎地层的类型及是否含油气。 孔隙度、油气类型、烃含量及深部岩性可由密度和 ·96· 大庆石油地质与开发P.G.O.D.D. 第27卷第6期 中子读数相综合后来获得。井下钻头的钻压和扭矩用 于优化钻井参数。这些测量数据在井下获得后经过马 达传至过泥浆柱脉冲传输到地面。 在地面进行显示、监控和解释,来作为井队采取行动 的依据,能使现场更迅速地做出决策、提高安全性。 钻井过程中,将监测到的料进行实时对比,结合综合录井(钻时、岩屑、 荧光)和气测录井等资料对层位进行划分,将层位 划分结果、实钻井轨迹及质导向模型中。 在钻井过程中,模型模拟情况与实钻结果会出现 不一致的情况发生,在地质再认识的基础上,及时修 改模型参数,使之与实钻结果相匹配,并对下一步将 要钻到的层位进行深度及岩性预测。通过对地质导向 模型的不断修正,保证了三维地质模型与实钻结果的 一致性,使对目的层位的预测以及水平井地质导向的 决策更加准确。 1.4着陆的地质导向 随钻导向技术人员依据地质模型提供的模拟预测 结果,结合水平井实时钻进情况及合录井 等资料的反馈信息进行综合分析,决定井轨迹的着陆 目标靶点,并进行相应的井轨迹调整计算工作,确保 在狗腿度满足钻、完井施工要求的情况下,能够准确 中靶 “ 。 体沉 积厚度相对较厚,水平井设计位置所在的贝14断块 以不规则裂缝网络状剥蚀断块油藏为主,局部地区发 育不规则裂缝网络状内幕断块油藏。水平井设计水平 段距离油水界面较远,因而水平井着陆位置应集中在 布达特储层上部。位于目的层之上的泥岩为一标志 层,在钻井过程中分析的层顶 的实钻深度比预测深度浅4 并未因此急于调整 目的层靶点的深度,主要是因为地震解释微幅构造变 化存在一定的多解性,因而在综合研究邻井测井曲线 的基础上,反复对比用等厚度沉积法分 析地震反射与为厚的可能性很大,不宜过早调整井轨迹。按原设计 钻到目的层顶后,对靶点深度微调后精确中靶。导向 结果显示,着陆位置与设计目标相符,效果较为理想。 在实际水平井钻井作业过程中,由于油藏地质特 征不同,对水平井着陆点要求也不一样 J。布达特 潜山油藏属于典型的块状底水油藏,为延缓底水的锥 进,对于以该层为目的层的水平井,应考虑着陆点距 离底水的油柱高度;而在水平段上下发育特殊岩性岩 层的井区,应考虑特殊岩性对水平井生产的影响,并 在钻井过程中采取相应的导向措施。 2水平段导向技术与实践 水平段是水平井的产油井段,是水平井钻井过程 中至关重要的一段,水平段的导向结果直接关系到水 平井能否达到设计目的以及水平井产能的高低。因而 如何使水平段最大限度地穿越有效储集层(裂缝富 集发育段),是现场地质导向人员最为关心的问题。 常规地质导向过程中,井场各作业系统受现场条 件等因素影响增加了现场钻井信息反馈实时结合的难 度,同时与后方基地的地质分析决策人员的信息交互 存在诸多不便。苏德尔特油田水平井实施过程中采用 井场各作业系 统与后方单位的中心服务器连接起来,实现多系统信 息实时传输,远程信息传输,很好的实现了井场作业 的远程信息管理和监控。把分散在各井场的工作集中 到现场地质导向人员以及数据、软件及各种处理、分 析手段丰富的后方基地。实现信息集中管理、汇集多 方分析结果,对水平井井场作业进行更加科学合理高 效的指挥(图2)。 图2水平段钻井地质导向流程 of 藏类型,构造、沉积特征,储集层分布规律和 油水系统类型在不同程度上影响水平井井网部署,同 时也影响水平段在储集层中的合理位置。处的贝14断块由于对构造的控制程度较低,水平 段在有效储层中钻进时易从潜山顶面穿出,造成非有 效穿越。由于潜山构造复杂,断层及大断裂裂缝对构 造的影响,如何判断实钻井轨迹的下一步调整方向是 在现场实施水平井钻井成功的关键。 对于目的层为布达特潜山的水平井,虽然地层厚 度较大,但由于贝14断块属于块状潜山油藏,存在 底水,加上潜山内幕有效储层的厚度和平面分布规律 不稳定,因而在水平段导向中既要避免靠近油水界 2008年12月 吴畏:苏德尔特潜山油藏水平井远程地质导向技术 ·97· 面,又要考虑提高有效储层的钻遇率。水平井着陆后 利用已钻井段的测井曲线及分层信息对地质模型进行 重新校正,落实构造情况,建立全新的构造、储层模 型,对水平井轨迹重新认识,即使调整未钻进的设计 轨迹。利用模型对水平段可能钻遇地层的岩性进行预 测,同时预出随钻 调整的可能性,确立导向原则。 2.1水平段的导向原则 水平段的导向过程中,要时刻注意遵循导向原则。 考虑到布达特群潜山内幕储层的特点,纵向上储集层 物性存在一定的差异,水平段在提高储量动用程度的 前提下还要尽量在物性较好的储层中穿越。要使水平 段纵向上尽量多钻遇有效储层的同时还要保证水平段 距离油水界面一个合理的油柱高度,并且为获得较高 产能要加大在布达特储层物性较好、出油贡献率较高 的潜山顶面附近的钻遇率。基于以上两个目的,现场 导向技术人员确定并以此为原则指导水平段的导向。 在实际水平段导向工作中,对水平井从布达特群 储层顶部钻出的情况,一方面借助地震信息对构造趋 势进行总体把握,另一方面利用方位、深浅电阻、伽 马测井结果进行分析判断,在综合研究的基础上,判 断水平井轨迹所在储层的实际位置,进行轨迹调整。 对于布达特潜山油藏的水平井设计,虽然储层厚度较 大,但由于长期风化剥蚀和断层切割程度的不同 (贝14断块潜山东部出露层位为布达特群Ⅱ1油组地 层,中部出露层位为布达特群Ⅱ3油组地层,西部出 露层位为布达特群Ⅲ油组地层),有效储层的不稳定 分布及微幅构造变化,增加了水平段钻井过程中的导 向困难。另一方面,由于底水能量充足,为避免水平 井生产过程中过早形成底水锥进,要求水平段距离油 水界面40 2.2水平段的导向实践 合研究油藏特征和 构造、储集层特征,结合潜山油藏发育规律,认为构 造变化及裂缝富集发育带的影响是该井导向的主要风 险因素。地质研究结果认为,为保证储量动用程度及 水平井产量,应尽量使水平段穿越布达特储层顶部, 又要沟通储层中部的有效储层。在实际导向过程中, 由于该区构造复杂、评价井较少,测井资料对砂体分 布规律控制程度低,仅靠地震和反演资料难以把握砂 体的发育规律。 水平段钻至2 190 伽马、低电阻,为明显的泥岩特征,结合录井,岩 屑中泥质含量显著增加,气测显示总烃含量降低,综 合分析认为,井轨迹已穿出布达特潜山顶面。为判断 井轨迹与构造情况的相对关系,仔细研究地震剖面 后,发现实钻井轨迹位于地震解释储层中上部位,由 于潜山储层严重的非均质性影响,地震反射界面不清 晰,难以判断轨迹是否从潜山顶部穿出。方位伽马测 井结果显示,轨迹位于潜山顶面上方。及时向下调整 轨迹后,在2 260 复水平 钻进。水平段重新进入目的层,随后保持水平钻进, 并顺利完钻。 2.3导向效果 井 资料少的条件下进行的,对构造、储集层的认识和砂 体的分布规律主要依靠地震解释和反演成果¨ ,由 于苏德尔特布达特潜山油藏的强非均质性严重影响地 震反射界面的清晰度,在很大程度上增加了水平井地 质导向的难度。从已完钻的水平井情况来看,在未钻 导眼的情况下水平井 完成了一次成功导向,虽在 钻进过程中钻遇一未预知小断层,但在导向的引导下 及时返回目的层,顺利完成地质导向任务(图3,图 4)。水平段总进尺2 460 m,解释油层长度320 m, 单井投产初期产能有望达到30 t/d,达到预期设计开 发效果,这与地质导向引导井轨迹有效穿越储集层密 不可分。 且 辎 瓣 置 辎 赡 图3设计轨迹与实钻轨迹储层模型对比 of ly 4水平井调整轨迹地层模型展示图 of of 98· 大庆石油地质与开发P.G.0.D.D. 第27卷第6期 3认识与建议 建立油藏精细地质模型是水平井地质导向的基 础,精细地质模型将地质、测井、地震研究成果有机 结合,集构造、储集层信息于一体 ” ,利用三维可 视化技术优选水平井轨迹,对水平井的现场导向起着 非常重要的指导作用。利用远程数据采集传输方式, 《 : . { ’ Ⅲ 7 {■ ~) . :…一丁一 : 一璃、 l } ~ 、、[:…’ · 舶 1 ·~f—r— _j : = i : 三卜一一一^_;三}. } 一一 一 I :‘·1 制 能够将井场各作业系统的反馈信息整合起来便于现场 导向人员及后方专家决策 。 苏德尔特油田应用监测 到的并结合综合录井资料,参考区域构造、储集层研究成 果,对水平井轨迹进行监测和调整 ,最终完成水 平井对储集层的有效穿越(图5)。在潜山油藏水平 图5水平井与周围直井联井地层对比图 of 的导向作业实践中,在导向理论研究和技术应用方 面,形成了一套成熟而有效的方法,为该技术在同类 油藏水平井及大位移定向斜井的应用和推广起到了示 范作用。高素质多学科综合随钻导向队伍以及快速而 科学的决策机制,是水平井地质导向技术得以发挥作 用的平台。 参考文献: :1]江围法.地质导向[J].测井技术信息,2000,13(1):5. 2]苏义脑,张润香(译).地质导向的原理与方法[M].北京: 石油工业出版社,1998. :3]张永庆,李蕾,凌雨,等储层预测与监控技术在水平井地 质导向钻井中的应用[J].大庆石油地质与开发,2004,23 (6):53—54. 4]姬生柱,毕雪松,娄志石,等.多学科方法在优化薄油层水平井 地质设计及现场导向中的应用[J].大庆石油地质与开发, 2005,24(4):6¨4456. :5]闫振来。韩来聚,李作会,等.胜利油田水乎井地质导向钻井技 术[J].石油钻探技术,2008,36(1):4:6]陈舒薇,张永庆,侯继虹.应用地质建模技术提高开发首钻井方 案设计水平[J].大庆石油地质与开发,2003,22(3):53[7]姜岩,李纲,刘文岭.基于地震解释成果的地质建模技术及 应用[J].大庆石油地质与开发,2004,23(5):115一[8]张永庆,渠永宏,徐罗滨.北一区断东西块葡一组油藏精细描述 与预测[J],大庆石油地质与开发,2003,22(1):17[9]刘文岭.地震约束储层地质建模技术[J].石油学报,2008, 29(1):66[10]时鹏程,许磊(译).利用前导模拟技术提高水平井导向效 率[J].录井工程,1998,(3):46[11]刘波,刘振,王广运.大庆老区水平井地质设计方法[J]. 大庆石油地质与开发,2003,22(5):46_48. 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