大庆油田水平井着陆点控制方法研究及其应用

0 引 言

水平井在钻进过程中有两大关键阶段,即着陆点控制阶段与水平段控制阶段,着陆点控制成功与否决定着水平段控制能否顺利以及砂岩钻遇率的高低,是水平井钻井成功与否的第一步^[1,2,3]。水平井着陆点控制过程中,需要进行邻井对比,邻井一般距离本井比较近,因此两者地层的沉积厚度比较一致。实钻井通过地质导向软件斜深校直后的厚度理论上与邻井差异较小,但存在地层倾角时,就会导致实钻井斜深校直后的厚度增厚或者减薄,虽然实际地层沉积厚度不变,但会导致对比存在一定的困难:一是由于砂体横向发育不稳定,厚度变化后导致标志层选准难;二是厚度变化后标志层选不准,也会导致精准预测垂深难。这两个问题都会降低入靶的成功率,也会影响后期的水平段砂岩钻遇率。地层构造较平缓时一般不存在以上问题,但往往地层构造是存在变化的,且地层倾角越大这种影响就越大。为了解决这一问题,以录井地质导向软件为工具,在斜深校直的基础上,根据地层倾角还原了地层的真实厚度,形成视垂厚度对比模式,并以此为核心建立了着陆点的控制方法。

1 地层倾角对斜深校直后的垂厚影响

地层构造较平缓时,一般不存在影响,本文只简要说明地层下倾和上倾的影响。

1.1 地层下倾

地层倾角下倾时,在钻进过程中由于轨迹井斜角的逐渐增大,水平位移也随之逐渐增加,导致地层同一标志层的顶面垂深因位移的增加而逐渐加深,地质导向软件斜深校直后就会导致两个标志层之间的垂厚增厚。地层倾角越大、井斜角越大这种现象越明显,从而影响了标志层的选取,无法准确预测着陆点的垂深^[4]。

1.2 地层上倾

地层倾角上倾时,会随着水平位移的增加导致地层同一标志层的顶面垂深逐渐变浅,斜深校直后就会导致两个标志层之间的垂厚减薄。同样,地层倾角越大、井斜角越大这种现象也就越明显,影响了地层对比^[4]。

2 着陆点控制方法的建立

经过200多口井的现场导向实践,借助水平井录井地质导向软件工具,以视垂厚度对比模式为核心,建立了适合大庆油田的水平井着陆点控制方法。

2.1 选取地层标志层及计算地层倾角

2.1.1 视垂厚度对比模式校正地层厚度原理

为了克服地层倾角对斜深校直后本井厚度的影响,通过地层倾角,将垂深进行视垂深归位(图1),这样就还原了地层的真实厚度,校正了随钻测录井数据,与邻井厚度相当并融入到地质导向软件中,形成视垂厚度对比功能。视垂深归位的部分校正公式如下:

A₁=A

B₁=B-Ltanα

式中:A为A点位的垂深,m;A₁为A点位校正后的视垂深,m;B为B点位的垂深,m;B₁为B点位校正后的视垂深,m;L为A点与B点的水平位移差,m;α为地层倾角,(°)。

2.1.2 视垂厚度对比模式的应用步骤

应用视垂厚度对比模式,可以精准选取地层的标志层及计算地层倾角,具体方法如下:

(1)根据区域构造、地质设计,初步选取地层倾角,按初定的地层倾角校正厚度,形成视垂厚度对比模式。

(2)在视垂厚度对比模式下与邻井进行沉积旋回小层对比,在对比过程中选取沉积厚度稳定的邻井作为参考井是计算倾角和选准标志层的关键。

(3)根据校正后的视垂厚度曲线与邻井曲线形态的拟合程度,反复重新选取倾角并不断地校正厚度,曲线形态拟合程度越高,说明地层倾角越接近地层的真实构造。通过重复试取倾角及不断拟合的过程,最终可以准确选取标志层及确定最接近地层真实构造的地层倾角。

2.2 根据地层倾角预测着陆点垂深

标志层确定后,结合地层倾角,共有3种预测着陆点垂深的方法^[5,6,7,8],如下所示:

地层倾角为0时:

H=h+h₀

地层倾角下倾时(图2):

H=h+h₀+Stanα

地层倾角上倾时(图3):

H=h+h₀-Stanα

式中:H为A靶点位置砂顶垂深,m;h为本井某一标志层垂深,m;h₀为邻井同一标志层距目的层砂顶的距离,m;α为地层倾角,(°);S为标志层位置与A靶点的水平位移差,m。

2.3 临近目的层及时确定着陆

临近目的层时,首先要根据地层厚度和倾角选择合适的探顶角度,再利用综合录井参数提前判断并验证轨迹着陆,弥补测井曲线的盲区,控制方法如下^[9,10,11]:

(1)探到储集层边界时深电阻率会有增大趋势,且进层时钻时会瞬间变快。

(2)通过循环钻井液,利用井底返出的岩屑、气测资料验证是否进层。

(3)进层后显示落实困难时,通过岩屑照相及岩石热解等技术确定含油性。

(4)确定着陆后,及时增斜调整轨迹。

3 大庆油田水平井着陆点控制效果

3.1 单井应用实例

S 1井目的层为扶余油层,现场应用着陆点控制方法进行对比控制,于井深1 867 m、垂深1 682.81 m处(井斜81.37°)见灰色泥质粉砂岩着陆,但增斜探层后一直未见含油砂岩;钻至井深1 942 m、垂深1 688.57 m处(井斜88.42°),岩屑见紫红色泥岩。由于斜深校直的整体厚度比邻井薄3 m左右,甲方要求再次分析上部钻遇砂体是否为目的层。通过视垂厚度及小层旋回对比(图4),依次确定F 11-F 17标志层,计算地层上倾1°,根据1°倾角结合视垂厚度对比还原地层真实厚度,与邻井对比分析判断已探穿目的层,上部干砂层为目的层,不含油。甲方决策,增斜追层,于井深1 990 m回层,仍不含油,横向追层,至井深2 168 m后见含油显示。

3.2 整体应用效果

水平井着陆点的控制方法,2017年1月至6月在大庆油田36口井的应用中取得了较好的效果(表1), 着陆成功率较高,平均达到97.2%, 证明该方法行之有效,适合于大庆油田各个地层的着陆点控制,可以提高着陆及入靶精度。

4 结束语

着陆点控制方法以视垂厚度对比模式为核心,计算地层倾角及选取标志层,并结合地层倾角法预测着陆点的垂深。最终,录井实钻资料及录井新技术及时确定着陆,提高入靶精度。该方法具有普遍的适用性,适用于中浅层各个油层的着陆点控制。通过该方法的应用可以优化井眼轨迹,提高砂岩钻遇率,保证水平段后期顺利施工。

The authors have declared that no competing interests exist.

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参考文献

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