引用本文
李旭, 濮瑞, 谢怀缘. 苏里格气田滚动开发井高效地质设计方法[J]. 录井工程, 2022,33(2): 83-88.
LI Xu, PU Rui, XIE Huaiyuan. Highly efficient geological design method for extended development wells in Sulige Gas Field[J]. Mud Logging Engineering, 2022,33(2): 83-88.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2022.02.015  
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苏里格气田滚动开发井高效地质设计方法
李旭①,②, 濮瑞①, 谢怀缘③
①中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院
②中国石油川庆钻探工程有限公司厄瓜多尔分公司
③中国石油长庆油田分公司第四采油厂

作者简介:李旭 工程师,1983年生,2010年毕业于西南石油大学矿产普查与勘探专业,硕士学位,现在中国石油川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院主要从事地质设计及油气田勘探开发技术管理工作。通信地址:610056 四川省成都市成华区建设北路一段83号。电话:15388108729。E-mail:lixu_dyy@cnpc.com.cn

收稿日期: 2022-04-27
摘要

苏里格气田滚动开发井数量多、单井设计费用低、时效要求高,地质设计单位需要一种“高效率、低成本”的工作方法才能在石油行业“降本增效”的大背景下实现较好的经济效益。为此,梳理了苏里格气田滚动开发井钻井地质设计的工作流程,结合气田地质特征和开发模式,在保证设计质量的前提下,从各技术环节入手探索压缩设计时间、提高效率的方法。经过多年的实践和优化发现,订制区块地质设计模板,优化区块数据库,合理选用参考井,综合考虑地质、气藏特征,采用经典的“对比法”进行地层分层预测、储层深度预测、地层孔隙压力预测一整套方法最为便捷、适用。此方法已应用于苏里格气田7000多口井的地质设计中,平均单井设计时间约65 min,不仅设计质量可靠,成本低,效率高,同时简单易学,便于设计团队人员动态调整和实施项目管理。此外,该方法亦可采用软件编程实现,进一步提高设计效率和准确性,具有良好的拓展性。

关键词: 钻井地质设计; 滚动开发井; 苏里格气田; 设计模板; 数据库; 地层分层; 储层深度; 地层孔隙压力
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Highly efficient geological design method for extended development wells in Sulige Gas Field
LI Xu①,②, PU Rui①, XIE Huaiyuan③
①Geological Exploration & Development Research Institute of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Company Limited, Chengdu, Sichuan 610056, China
②Ecuador Branch Company of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Company Limited, Quito 170150, Ecuador
③No.4 Oil Production Plant of PetroChina Changqing Oilfield Company, Yinchuan,Ningxia 750000,China
Abstract

Due to the large number of extended development wells in Sulige Gas Field, the design cost of single well is low and the demands of the time efficiency are high,geologic design institutes need a "high efficiency and low cost" working method to achieve better economic benefits under the background of "cost reducing and efficiency increasing" in the petroleum industry. Therefore, the paper sorted out the work flow for the design of drilling geology of extended development wells in Sulige Gas Field and combined with gas field geologic characteristics and development modes to explore the method of reducing design time and improving efficiency from various technical links on the premise of ensuring design quality. After years of practice and optimization, it is found that through custom-made block geological design template, optimizing the block database, reasonably selecting reference wells, comprehensively considering the geological and gas pool characteristics, the classic " contrastive method" is the most convenient and applicable for the prediction of dividing strata, reservoir depth and formation pore pressure. This method has been applied to the geological designs of more than 7000 wells in Sulige Gas Field. The average design time of single well is about 65 minutes. The designs are not only reliable in quality, low in cost and high in efficiency, but also easy to learn, which are convenient for the dynamic adjustment and project management of the design team. In addition, this method can also be realized by software programming, which further improves the design efficiency and accuracy, and has favorable expansibility.

Keyword: design of drilling geology; extended development well; Sulige Gas Field; design template; database; dividing strata; reservoir depth; formation pore pressure
0 引言

苏里格气田位于鄂尔多斯盆地苏里格庙地区, 构造位置位于伊陕斜坡带西北部, 有利勘探面积约5.5× 104 km②, 天然气资源量约6.0× 104 m3, 已建产能230× 108 m3/a, 为国内最大的整装天然气田[1]。在苏里格气田滚动开发区, 以“ 排式” 井网滚动部署“ 直丛井” 为主要开发模式, 其钻井数量多, 单井设计费用低, 时效要求高。在这种情况下, 地质设计单位出于成本考虑无法投入过多人员, 同时, 较高的时效要求可令单日设计量高达5~10口井。因此, 设计单位必须做到“ 低成本、高效率” 才能满足快节奏的生产需求和项目成本控制要求。前人对钻井地质设计的研究方向主要集中在水平井地质优化设计, 或针对某地质条件、某设计环节的研究[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], 而对如何实现低成本、高效率的设计方法研究较少。本文以“ 降本增效” 为目的, 针对苏里格气田滚动开发区的地质特征及开发模式, 采用“ 便捷、适用” 的技术方法优化设计工作流程, 形成了一整套适用于该气田滚动开发井的地质设计方法, 为实现高效设计提供一定的经验借鉴。

1 钻井地质设计模板及区块数据库

地质设计技术流程如图1所示, 其主要技术环节包括:承接设计任务书并提取设计井位要求、在区块数据库中查找参考井资料、设计关键参数、将关键参数写入地质设计模板, 从而完成钻井地质设计。其中的地质设计模板和区块数据库是高效设计方法中的两项重要内容, 针对区块特征订制地质设计模板可以节约大量设计编写时间, 简洁、合理的数据库亦可提高数据查找的便捷性, 提高工作效率。

图1 高效地质设计技术流程

1.1 制定钻井地质设计模板

在某区块范围内, 除少量有特殊要求的井外, 滚动开发井的地质、工程设计要求大体一致, 甚至地质特征类似的多个区块可共享同一设计模板。不同类型井的地质设计内容存在差异, 根据井型、完钻层位、地质要求, 可将设计模板分为“ 上古直井” “ 上古斜井” “ 下古直井” “ 下古斜井” “ 取心井” 五种类型。在完成设计模板后, 可依据设计井的类型直接选取相应的模板, 既节省了设计编写时间, 又减少了错误发生率。

制定设计模板时, 需以石油天然气行业现行地质设计规范为框架, 根据区块地质特征和常规钻井作业方式订制模板内容, 主要包括区块构造概况、储层特征、气藏特征、标准地层剖面、井身结构、钻井液性能参数、资料录取规范、HSE管理要求等。其内容的编制应满足以下五个方面的要求:

一是科学、客观地反映区块地质背景、地层特征和气藏特征等, 突出重点, 切忌冗长繁杂; 二是制作标准地层剖面时, 应选择能反映区块地层特征的典型井, 剖面内容需包含地层时代、厚度、岩性剖面、主要沉积相、岩性描述等; 三是详细描述所钻遇地层的岩性特征, 预测地层压力, 提示地层垮塌、出水、卡钻、漏失、井喷等工程风险, 为钻井工程设计提供依据; 四是根据设计井类别及井位论证报告, 提出录井、测井、取心、分析化验等资料录取要求, 以满足评价和生产需要; 五是根据国家、地方安全环保相关法律、法规, 以及行业HSE标准、规范, 提出HSE管理要求, 有针对性地提示地质风险、有害气体类型, 并明确井控风险等级。

1.2 优化区块数据库

各个区块的数据资料, 经历多年的积累和调整后, 不仅文件数量巨大、类型多样, 且文档目录复杂、内容格式各异, 常常让设计人员在数据搜索、甄选、格式调整上消耗大量的时间和精力。优化后的数据库对资料进行了整理、筛选, 剔除了无关、无用信息, 统一了文件格式, 简化了目录结构。

在优化的数据库中(表1), 以区块为单位建立一级目录文件夹, 各区块目录下建立包括分层数据库(Excel)、单井数据库(Excel)、图件库(专业制图软件)的二级目录。考虑滚动开发区常以“ 排式” 井网部井, 因此分层数据库中以“ 井号” 排序, 每个工作表显示一排井的分层数据, 单井数据库中则每个工作表集中显示一口井的全部数据资料(图2)。

表1 数据库内容

图2 优化后的数据库结构

同时, 数据库每隔3~6个月更新一次, 可确保数据最新、最准。

优化后的数据库可在快速查询目标井的同时, 还便于查看临近井资料, 结构和内容一目了然, 使原本复杂繁琐的数据查找工作变得简单、高效。

2 关键参数设计

在接到设计任务书后, 需要根据井位要求设计具体内容, 主要包括井位基本信息、地质要求、井场环境信息、地层分层预测、储层深度预测、地层孔隙压力预测、测井和录井要求等。其中, 地层分层预测、储层深度预测、地层孔隙压力预测是三个关键环节。

2.1 地层分层预测

苏里格气田位于宽缓的单斜构造上, 整体呈现东高西低、北高南低的构造格局, 坡降3~5 m/km, 石炭纪-二叠纪地层沉积稳定, 走向平缓, 构造变形微弱[10], 最适合采用经典的“ 地层对比法” 进行地层分层预测。在所钻遇地层中, 上古生界二叠系石千峰组底是地质录井的起点, 石盒子组、山西组是气田的主要含气地层。因此, 需要详细了解上古生界地层特征才能做好地层分层预测(表2)。

表2 鄂尔多斯盆地上古生界地层特征

在设计分层时, 首先在“ 分层数据库” 中筛选8~10口参考井来制作地层对比剖面。选择参考井时, 以有效控制设计井井位为前提, 同时兼顾“ 普遍性” 和“ 特殊性” , 既要符合整体地层特征, 又要兼顾特殊井的地层变化影响。然后, 结合井区构造趋势, 主要参考北北东-北东东向剖面, 次要参考其他方向剖面, 综合预测石千峰组、石盒子组、山西组的层底海拔和各层位地层厚度。最后, 以补心海拔面为基准面计算各层层底深度, 从而完成全井的地层分层预测。

2.2 储层深度预测

由湖泊-三角洲相沉积形成的石盒子组盒8段、山西组山1段中-粗砂岩储层是苏里格气田的主要产层, 部分地区同时发育山2段砂岩储层[11]。盒8段砂体发育在石盒子组底部, 山1段、山2段砂体以山西组煤层或碳质泥岩为界分别发育在山1段和山2段内。

在预测储层深度时, 首先根据井区情况, 在数据库中选择2~3口与设计井距离最近且最能反映储层发育特征的参考井来控制设计井井位; 然后以“ 就近原则” 选择参照面, 对比参考井的储层厚度和深度, 推算设计井的储层厚度及深度。在预测盒8段和山1段储层时常以盒8段底作参照面(图3)。设“ 参考井1” 盒8段储层厚度为A, “ 参考井2” 盒8段储层厚度为B, 由此预测“ 设计井” 盒8段储层厚度为X, 则计算可得“ 设计井” 盒8段储层深度为“ 盒8段底界深度-X” 。设“ 参考井1” 山1段储层与盒8段底距离为a, “ 参考井2” 山1段储层与盒8段底距离为b, 预测可得“ 设计井” 山1段储层与盒8段底距离为x, 则计算可得山1段储层深度为“ 盒8段底界深度+x” 。

图3 储层砂体深度预测示意

2.3 地层孔隙压力预测

地层压力通常指地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力, 即地层 “ 三压力” 。做好地层压力预测对储层保护、井身结构设计、预防工程复杂、保证施工安全具有重要意义[12]。地层破裂压力和地层坍塌压力一般由工程现场试验获得, 地质设计中可列举区块内已有数据作为参考。地层孔隙压力因受井区内已钻井影响较大, 需要针对具体井位做详细预测。钻前地层孔隙压力预测方法较多, 包括利用地震资料预测、测井资料计算、钻井资料预测、压力计实测等方法[13, 14, 15, 16, 17, 18]。

在井区范围内, 盒8段、山1段气藏连通性较好(图4), 同时滚动开发井区已钻井较多, 对地层孔隙压力影响较大, 因此参考井区内实测压力数据预测设计井地层孔隙压力较为准确、便捷。

图4 苏里格气田T 7区块16-3井区气藏剖面

在明确气藏分布特征后, 通过“ 单井数据库” 快速查找距离最近、时间最新的实测数据, 结合临近生产井、注水井的生产作业情况对比预测设计井地层孔隙压力系数。如遇参考井的压力较其他井差异较大又无法明确气藏连通性的情况, 应在满足钻井安全、储层保护要求的前提下设计地层压力系数。当井区内实测压力数据较少或较陈旧而无法满足参考要求时, 则需结合临近已钻井的钻井液使用情况、录井显示情况进行综合判断。经前人研究, 苏里格气田盒8段地层压力系数总体为0.62~0.9[1, 19]。

3 时效分析及应用展望

对比常规钻井地质设计方法, 此高效设计方法可在成图、数据查找、设计编写等环节节约大量时间。经实际应用统计, 常规设计方法平均单井耗时约160 min, 而高效设计方法平均单井耗时约65 min, 单井设计时间平均缩短约95 min。如图5所示, 通过图件库导出“ 三压力” 剖面和地震剖面时, 耗时由20 min降至5 min, 可节省15 min; 经分层数据库制作地层对比剖面时, 耗时由40 min降至10 min, 可节省30 min; 通过单井数据库查找邻井资料时, 耗时由30 min降至5 min, 可节省25 min; 通过地质设计模板编写钻井地质设计时, 耗时由40 min降至15 min, 可节省25 min。

图5 地质设计时效分析

此方法自2011年应用至今, 完成了苏里格气田多个区块, 乃至靖边气田、陇东新区共7000多口开发井、评价井的钻井地质设计, 设计团队动态配置1~2人, 整体设计误差符合要求, 不仅满足了快节奏的生产需要, 同时创造了可观的经济效益。

目前, 此方法主要基于人工完成设计, 如果采用软件编程来实现, 利用计算机高速计算的优势, 设计效率可进一步提高, 主要体现在以下三个方面[20]:一是优化数据库容量和数据种类, 丰富数据信息, 信息更全面、更准确; 二是在关键参数设计中, 可采用多种方法自动完成地层分层、储层深度、地层压力等关键参数的预测, 进一步提高参数设计的准确性; 三是自动生成井位图、“ 三压力” 剖面图、地震剖面图、钻井地质设计等系列图件及报告, 从而节约大量设计编写时间, 并减少文字错误发生率。

4 结论

高效地质设计方法针对苏里格气田地质特征及开发模式, 以设计模板和优化的数据库为核心, 利用便捷、适用的技术手段解决关键参数的设计问题, 设计工作效率高, 质量可靠。同时, 方法简单易学, 节约了“ 学习曲线” 所需时间, 便于设计团队人员动态调整和项目管理。在苏里格气田多个滚动开发区块的多年应用中, 实现了“ 低成本、高效率” 目的, 从经济性和技术性方面均取得了满意的效果。此外, 可采用软件编程实现自动化设计, 从而进一步提高设计效率和准确性, 具有良好的发展前景。

编辑: 唐艳军

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