苏里格气田苏20区块水平井地质导向技术研究

0 引 言

苏20区块位于苏里格气田中西部,主力含气层位盒8段,构造上为一宽缓的西倾单斜,储集层岩性以中-细粒岩屑石英砂岩为主,孔隙度为0.5%~27.51%,平均6.81%;渗透率为0.010~8.8 mD,平均0.35 mD;压力系数平均为0.88;储量丰度约为1.09×10⁸ m³/km²,属于低孔、低渗、低压、低丰度的“四低”气藏。多年勘探开发实践表明,该气田属典型的岩性气藏,气藏分布受控于河道砂体的分布和物性变化^[1,2,3,4]。主力气层属于河流相沉积体系,储集层砂体纵向上多期叠置,横向上复合连片,非均质性强,单层气层厚度仅为2~6 m,河道砂体延伸范围300~500 m,水平井准确入窗并控制轨迹存在一定困难。因此,开展苏20区块水平井地质导向技术研究,做好录井、测井、物探资料与工程的结合,对卡准入窗点,确保有效储集层钻遇率十分必要。

1 水平井地质导向技术

苏20区块经过近几年的水平井开发,形成了“两阶段、三结合、四对比、五调整”的随钻地质导向技术^[4](图1)。“两阶段”指水平井入窗阶段和水平段随钻跟踪阶段;“三结合”是指地质、录井、工程3个方面的工作相结合,随时对随钻跟踪情况做出调整;“四对比”是深度校正对比、岩性对比、随钻录井对比及有效储集层对比4种方法;“五调整”是在实钻过程中出现与设计不同的情况时,在水平井入窗阶段实施增斜入靶和降斜入靶2种调整,在水平段随钻跟踪阶段,为了优化轨迹控制,确保有效储集层的钻遇率,实施寻找替补层、层内微调和稳步调整3种轨迹调整^[5,6]。以下分别就入窗阶段和水平段跟踪调整阶段的导向方法进行阐述。

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图1   水平井地质导向技术组合

   

1.1 入窗地质导向

1.1.1 资料收集及整理

资料收集整理的全面性可为水平井准确入窗提供充分的地质信息,入窗所需的资料主要包括区块的构造特征、地层层序、电性特征和地层倾角,通过对邻井的钻井、录井、测井资料收集,预测储集层砂体横、纵向的变化规律及气藏的分布范围,为精细地层对比分析提供地质依据。

1.1.2 标志层确定

区域上选取分布稳定,岩性、电性特征明显,易于识别的地层作为标志层,作为水平井入窗前地质卡层及精细地层对比的依据^[7]。

苏20区块主要选择石千峰组底砂岩和盒7段底砂岩作为标志层。石千峰组底砂岩岩性为浅红色细-中砂岩,局部含砾,砾石成分以长石砾为主,次为石英砾。电性特征为高电阻率、低声波时差。盒7段底砂岩岩性为浅灰色、灰白色细-中砂岩,区域分布较稳定,电性特征为中电阻率、中声波时差。

在水平井实钻过程中,也可以选择稳定的砂岩和大套泥岩与邻井进行对比。

1.1.3 邻井对比

以各标志层为依据,随时把正钻井与邻井进行对比,可以使用Petrel、卡奔等软件进行数据分析。Petrel软件可以方便快捷地将自然伽马值导入计算机并与任意邻井进行对比。

1.1.4 海拔垂深校正

将水平井设计目的层与邻井相应地层进行对比,采用加权平均推算水平井入窗点的海拔垂深,再将精细地层对比预测的正钻水平井入窗点海拔垂深与设计深度进行对比校正^[8],并通知井队及时修改轨迹。

1.1.5 成功入窗的判别标志

(1)岩屑:进入气层后,岩屑发白,石英含量增加,砂岩粒度变粗,表明储集层物性变好。

(2)气测:入窗后,气测值升高,出现明显异常,是气层的标志。

(3)钻时:储集层物性变好,钻时变快,一般为2~8 min/m。

(4)随钻自然伽马:钻入气层后,储集层物性变好,泥质含量较少,自然伽马值降低,一般在20~60 API范围内。

1.2 水平段的控制导向方法

1.2.1 目的层顶底界预测

水平井实施首先要保证水平段尽量在砂体内部钻进。通过收集邻井资料,充分考虑邻井间构造幅度的影响,计算地层倾角,分析砂体展布特征,做好目的层顶底界面预测,保证水平井在储集层中钻进^[9],提高钻遇率。

1.2.2 隔夹层判识

水平段钻遇泥岩属于隔层还是夹层直接影响着水平段的调整思路。由于河流相沉积砂体变化大,水平井在钻探过程中很容易钻遇泥岩,此时应根据沉积相、河道方向、河道宽度、泥岩颜色等判断钻遇的泥岩是隔层还是夹层。

1.2.3 轨迹调整

在钻遇泥岩时,依靠岩屑、钻时、气测、随钻自然伽马变化等方法,结合沉积微相平面变化和沉积砂体垂向上的叠置关系,根据顶部穿出、底部穿出和钻遇泥岩夹层3种情况,参考地层厚度与倾角、构造幅度变化等组合分析,进行轨迹调整^[10](图2)。

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图2   水平井水平段轨迹调整思路

   

2 实例分析

2.1 入窗判断

苏里格气田苏20区块盒8段属于辫状河沉积,砂体纵向上相互叠置,非均质性强,横向上砂体变化快,稳定性差,复杂的地质条件给水平井准确入窗带来较大的困难。18-18 H井设计目的层为二叠系下石盒子组盒 8上2含气砂层,设计入窗点为海拔垂深-2 093 m,采用气测录井、钻时录井和岩屑录井,LWD仅带自然伽马测井。LWD起始测井深度(海拔垂深-1 908 m)比该井石千峰组底砂岩深,因此只能选择稳定的砂岩和大套泥岩作为标志层与邻井对比。

选取邻井17-19井和18-18井作为参考井(图3),通过岩屑录井和气测录井显示,18-18 H井海拔垂深为-2 010~-2 025 m时钻遇厚度约15 m的浅灰色含气细砂岩,自然伽马曲线形态为箱形,中段自然伽马值有所增加,判断该套沉积砂岩为两套心滩沉积,与邻井17-19井盒6段的含气水砂岩对应较好,测算入窗点在海拔垂深-2 089 m位置,比设计提前了4 m,随后调整定向轨迹,增斜钻进应对靶点位置提前。18-18 H井钻进至海拔垂深-2 049.5 m处,自然伽马值为55.7 API,与邻井18-18井海拔垂深-2 048.4 m处自然伽马值(60 API)相当,曲线形态相似,砂体厚度相同,岩性都是灰色细砂岩,表明盒7段以下层位与邻井18-18井对比更为可靠,对比测算入窗点应在海拔垂深-2 087 m处(再次提前2 m), 故应继续保持增斜钻进。 海拔垂深-2 070.7~-2 075 m呈正韵律钟形和海拔垂深-2 078.8~-2 084 m呈箱形的自然伽马曲线形态,与邻井18-18井盒 8上1和盒 8上2上部两套砂体曲线形态对应良好,进一步证实层位对比对入窗深度判断的正确性。海拔垂深为-2 087 m处,18-18 H水平井自然伽马值下降到60 API左右,伴有含气显示,岩性为灰白色粗砂岩,断定水平井已准确入窗。

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图3   18-18 H井随钻LWD曲线与邻井测井曲线对比

   

由此可见,在水平井入窗点垂深位置判断中,重点是将随钻测井曲线与邻井测井曲线进行对比,从自然伽马值分析、形态对比和解释砂体厚度出发,结合岩屑和气测资料,为准确判断入窗点提供依据。

2.2 水平段调整控制

26-20井区为河道砂体沉积,岩性以岩屑砂岩和石英砂岩为主,主河道砂体呈北东向展布,但由于河道迁移迅速,导致砂体纵向上叠置发育。邻井26-20井盒 8上2目的层自然伽马曲线呈齿化箱形,表明河道砂体为多期心滩叠加沉积,从近15 m的有效砂体厚度可以断定该井区砂体发育稳定,过设计水平井B靶点二维地震剖面显示目的层盒8段地震反射特征明显,呈低频中振幅特征,单期河道宽度300~500 m,进一步证实在该井区盒8段砂体稳定发育。

27-19 H井设计目的层为二叠系下石盒子组盒 8上2段,与邻井26-20井盒 8上2海拔垂深在-2 081.6~-2 094 m井段为同一层位,气层厚度为12.4 m。由于27-19 H井周围邻井较少,井控程度较低,对准确入靶和水平段气层钻遇率是巨大的挑战。该井水平段设计A、B、C靶点海拔垂深均为-2 082 m,长度为1 000 m,3个靶点均位于气层中上部,要求在气层顶界以下2~4 m水平钻进。该井实际入靶海拔垂深为-2 081.95 m,井斜角为89°,与设计基本一致。钻井三开后(图4),当斜深为3 862 m(海拔垂深-2 082.11 m)时,自然伽马值达到110 API左右,钻时升高到18 min/m,无气测显示,岩屑录井显示钻遇泥质砂岩,盒 8上2上部砂体将尖灭。由于该井区微构造特征为北低南高,沿水平井井眼轨迹方向砂体逐渐升高,从现场随钻测井、录井信息判断,应该调整钻井轨迹,沿下部砂体展布方向钻进。垂深向下1.7 m,钻穿66 m泥岩后钻遇灰白色含气中砂岩,自然伽马值降到20 API,并有气测异常显示,证实下部砂体稳定发育。在斜深4 150 m处,自然伽马值升高,当前井斜角大于90°,垂深减小,现场判断上部为泥岩隔层,有顶出风险,故减小井斜角向下调整钻井轨迹,达到设计要求后,以91°左右井斜角水平钻进,钻至井深4 810 m完钻,实钻水平段长1 100 m,钻遇砂岩1 054.1 m,砂岩钻遇率达到了95.82%。在上述地质导向技术的支持下,苏20区块27-19 H井仅用38.3 d完钻,创下当年最短钻井周期的记录。

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图4   27-19 H井井眼轨迹示意

   

3 结 论

苏里格气田致密岩性气藏的开发成效随着水平井钻井工艺的发展和压裂改造技术的进步大幅提高,降低了开发成本,获得了较高的经济效益。水平井地质导向技术是建立水平井开发模式的关键技术,也是气田高效开发的技术保障,“两阶段、三结合、四对比、五调整”的随钻地质导向技术是一套较为实用的水平井现场地质导向技术。

在水平井钻进过程中,存在储集层垂向砂体和区域微构造变化等不确定因素。综合地质研究和准确的储集层预测为做好地质导向奠定了扎实的地质基础,实时录井资料(钻时、岩屑、气测)和随钻测井资料为现场地质人员的综合分析提供依据。

在水平井地质导向过程中,结合地质、地震、测井研究成果做好地层精细对比,建立灵活高效的储集层分布和构造模型,形成宏观和微观相互验证的分析模式,理论与经验相结合,卡准入窗点,确保有效储集层钻遇率,为其他区块水平井地质导向提供借鉴。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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