第３６卷第２期 天然气勘探与开发 低渗透薄层碳酸盐岩气藏水平井地质导向技术 刘海锋 薛云龙 张保国 何鎏 夏勇 （１．中国石油长庆油田公司勘探开发研究院２．“低渗透油气田勘探开发国家工程实验室”・中国石油长庆油田） 摘要靖边气田下古生界马五 ＋ 气藏具有典型的低渗、低孔特征，主力储层马五 。厚度薄、横向非均质性 强，且小幅度构造变化快。水平井地质导向面临小层判识难、地层倾角预测难、气层追踪难、控制轨迹难等“四难” 问题。综合运用现场录井、钻井资料，根据目的层上下部地层接触关系，确定了５处靶点调整时机，４种入靶地层对 比方法，３种水平段轨迹控制方法，保证了薄储层水平井精确入靶，提高了水平井有效储层钻遇率。图４表１参４ 关键词 水平井地质导向 轨迹控制靖边气田 薄层 水平井技术是开发低渗透油气藏最有效的方法 之一［１ ］，可以有效增大生产井段与生产层位的泄流 面积，降低生产压差，提高单井产能和油气采收率。 靖边气田下古生界马五 气藏为典型的低渗、低孔气 藏，为提高气井单井产量和气田采收率，自２００６年起 开始水平井钻探开发。由于该区主力储层马五 。厚 度薄、非均质性强，小幅度构造变化快，水平井现场地 质导向遇到马五 各小层判识难、地层倾角预测难、 ～３ ｍ之间，渗透率分布在０．Ｏ４～１０ ｍＤ之间，孔隙 度分布在２．０ ～６．０ 之间，储层非均质性强，具体 表现为含气层横向不连续，细小含泥隔夹层发育，气 层追踪难度大；③马五 段岩性主要为白云岩、泥质 白云岩、泥岩、凝灰岩等，各小层岩性相近，其划分依 据主要是泥岩隔夹层分布，水平井因自身的井身结构 和钻井方式，小层判识困难，容易导致误判；④小幅度 构造变化大，局部隆起变化幅度在１０～４Ｏ ｍ／ｋｉｎ［４］， 地层倾角预测不准，导致水平井出层。 另一方面，目前现场应用的ＭＷＤ地质导向仪 器随钻测斜与随钻伽玛数据距离钻头位置约１２ ｍ 左右，井底数据存在盲区，也增加了薄层水平井地质 导向难度。 气层追踪难、控制轨迹难等“四难”问题，完钻１口水 平井，有效储层钻遇率不足２０ ，水平井产能仅为邻 近直井的１～２倍。 如何利用现有技术手段，保证水平井精确入靶薄 储层，并提高水平井有效储层钻遇率，是靖边气田水 平井开发的关键问题。 ２水平井地质导向方法 水平井地质导向难点分析 根据水平井目的层上、下部储层沉积接触关系 靖边气田马五 气藏属古地貌一岩性复合圈闭的 （图１），充分利用现场录井、钻井资料，确定了５处靶 点调整时机、４种入靶地层对比方法、３种水平段轨迹 控制方法。 ２．１入靶标志层选择与靶点调整 低渗透气藏，沉积相为滨浅海蒸发潮坪沉积，储层横 向分布稳定，主力储层马五 。优势明显，单独对马 五 。进行水平井开发就能取得较好效果。 但由于其特殊的储层情况，导致水平井开发存在 “四难”：①马五 。小层厚度薄（仅３～５ ｍ）Ｉｓ］，由于地 表条件以黄土塬为主，地震储层预测精度不够，仅对 地质导向起辅助作用，水平井人靶预测难；且工程钻 头摆动幅度在±１ ｍ，水平井极易出层，导致现场轨 由于地下目标体的隐蔽性与小幅度构造变化的 复杂性，水平井地质设计不能一次性准确预测靶点， 但可以选取合适标志层，根据实钻标志层海拔值，对 初始水平井靶点进行调整。根据储层沉积特征与岩 性变化特点，确定山 。顶煤、太原组顶部灰岩、本溪 迹控制难度大；②主力储层马五 。气层厚度分布在１ 作者简介组顶部煤层、奥陶系顶部铝土岩、马家沟组内部小层 刘海锋，男，１９７９年出生，工程师；主要从事气田地质研究、水平井开发等方面工作。地址：（７１００１８）陕西西安未央区长庆兴隆园 Ｊ、区勘探开发研究院天然气开发一室。电话：（０２９）８６５９４８３２。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｈａＫ＿ｃｑ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ｃｏｍ．ａｎ ・ ７７ ・ 第３６卷第２期 天然气勘探与开发 立了４种水平井现场地层对比方法，确保水平井准确 人靶。 表１ 不同钻进方式不同岩性的钻时差别 （１）厚度对比法 地层在一定环境下，其厚度具有一定的变换规 律。靖边气田地层为滨海潮坪沉积，地层稳定，为厚 度对比奠定了基础。但由于靖边气田小幅度构造的 存在，若水平井钻进方向为构造下倾，利用工程测量 仪器提供的井斜数据计算的水平井造斜段地层厚度 值往往大于邻井数据（图２），其增量为ＢＩＡ２×ｔｇａ— Ａ１Ａ２（式中：ａ一地层倾角；Ｂ１Ａ２一水平位移； Ａ１Ａ２一视厚度增量）；反之，若钻进方向为构造上 倾，其值往往小于导眼井或邻井数据。因此首先需利 用ＭＷＤ随钻测量工具进行垂深校正，再与邻井对 比山 。煤顶、太原组顶界、本溪组煤顶等地层界面， 预测地层倾角，将目的层上覆地层视厚度校正成实际 地层厚度，在此基础上，进行地层厚度对比，进而预测 靶点位置。 井ＸＸ 图２水平井造斜段钻穿地层示意图 （２）岩性对比法 该方法工作原理是在沉积相研究基础上，利用邻 井的各小层岩性和沉积相特征，在实际岩屑观察、准 确定性的基础上，与斜井段进行地层对比，判识钻遇 层位，估测靶点位置。 （３）钻时对比法 不同岩性内钻进所需钻时各有不同，可以利用该 相关性来间接预测地层。相同钻进方式下，泥岩比砂 岩所需钻时要大，主力气层马五 。钻速相对较快；但 不同钻进方式对于同一种岩性也有较大差异，螺杆钻 进（不开转盘，主要用于定向）和复合钻进（即用螺杆 ＋转盘转动）相比，复合钻进方式的钻时较快。钻时 同时也受钻压、钻速的影响，资料采用应慎重。 钻时与钻遇地层岩性有直接关系，因此可与邻 井进行钻时对比来卡准地层，判断地层归属与钻头 位置。 （４）随钻测井对比法 现场随钻测井是最能直接反应地层变化的数据 信息。可通过分析随钻自然伽马与邻井电测自然伽 马变化趋势核实地层。由于测量仪器距离钻头１２ １２１ 左右，数据明显滞后，现场导向人员必须综合各种信 息，预测前１２ ｍ的轨迹情况。 实际水平井地质导向的过程中，综合运用上述４ 种地层对比方法，注重斜井段钻进过程中的轨迹控制 和靶点调整。 ２．３水平井入靶判断 目的层岩性一般为纯白云岩或灰岩，其顶部泥质 含量较高，水平井进入目的层后，一般钻时由２０～６０ ｍｉｎ／ｍ降至２ｏ～１０ ｍｉｎ／ｍ，降幅达到５０ 以上，随 钻伽玛由７Ｏ～２００ ＡＰＩ降至４０ ＡＰＩ以下，降幅达到 ８０ 左右，气测一般由０．２ 升至１．０ ，升幅达到 ５～２Ｏ倍左右。由于储层较薄，水平井人靶后容易脱 靶，因此，人靶后建议井斜控制在８６。。 ２．４水平段轨迹控制 结合区域地质情况，利用现场的各种信息综合分 析，建立了３种水平段轨迹控制方法。 （１）水平井轨迹垂深控制 根据邻井、斜井段等实钻情况，预先判断水平段 的地层倾角的变化情况，重新计算水平段各个靶点海 拔和目的层的顶、底位置，实钻中，保证水平井轨迹在 水平井段顶、底控制线之间钻进。ＪＰｘｘ－１４井实钻轨 迹基本在马五 。预测顶底线之间钻进（图３）。 （２）岩性边界警戒线控制 钻头钻至目的层顶、底界泥岩时，钻时会首先出 现变化，有增大的趋势，其次是泥浆循环一段时间后 岩屑由纯云岩变为泥质云岩，同时气测降低，随钻伽 马值在滞后１２ ｍ左右后明显增大；现场技术人员需 综合分析确定钻头位于目的层的顶部还是底部。比 如ＪＰｘｘ－１４钻至Ｂ点，现场判断该处钻头进入马五 。 底部泥质云岩，同时地层倾角由陡变缓，通过井斜调 整，使钻头位置顺利回归目的层。 根据岩性边界控制方法确定钻遇地层边界时，可 根据钻遇的地层顶、底界面预测地层倾角，主要有４ 种地层倾角计算模式（图４）。根据计算的地层倾角， 可在目的层顶、底预测２条控制线，通过钻井增斜或 降斜，保证水平段在目的层顶底之问钻进。 ・ ７９ ・ 天然气勘探与开发 旨 懈 靖平０９—１饼水平段实钻轨迹跟踪图（带气测曲线） 图３ ＪＰｘｘ－１４井水平段实钻轨迹图 一０￣ａｒｅｔａｎ【（Ｈ－Ｈ’）／ＡＳ］ 一Ｈ Ｂ ０＝ ｒｃｔｅｍ（Ｈ’／△Ｓ） 显著提高。 ４结论与认识 （１）水平井现场地质导向技术是在水平井技术试 验和技术推广中逐步发展起来的实用技术，是水平井 技术推广应用的重要支撑，尤其对于靖边气田低渗 透、强非均质性、薄层的碳酸盐岩气藏，在地震达不到 精细解释要求与随钻测量资料滞后１２ ｍ左右的不 注：Ｈ’ 目的层视厚度；Ｈ一地层厚度；△ｓ水平位移差。 利情况下，该项技术作用更加凸显，直接关系到水平 井钻探成败。 圈４地层倾角预测模式 （３）气层追踪控制 在气层不稳定、地层倾角平缓的情况下，根据现 （２）水平井现场地质导向是“５处靶点调整时机、 ４种入靶地层对比方法、３种水平段轨迹控制方法”等 技术手段的综合应用，需根据现场随钻情况，综合各 方法技术特点，选取合适方法进行轨迹调整。 参考文献 １康雪林，郝世彦，赵晨虹．延长低渗油藏水平井的突破一 薛平１水平井的成功范例ＥＪ］．西安石油大学学报（自然 科学版），２０１２，２７（２）：６７—７２． 场录井资料结合区块地质信息，充分研究认识井区目 的层的非均质性，综合分析判断钻头所在的地层性 质，调整轨迹追踪气测，达到钻遇有效储层的目的。 以ＪＰｘｘ－１４井为例（图３），钻至Ａ点，综合分析认为 该处钻头位于马五 。顶部致密地层中，为了能迅速 钻入马五 。底部含气的白云岩地层，进行增大井斜 调整，之后钻遇气层１４０ ｍ。 ２李建奇，杨志伦，陈启文，等．苏里格气田水平井开发技术 ３水平井实施效果分析 通过水平井现场经验的不断积累，地质导向技术 也在不断发展完善。在此基础上，２０１０～２０１１年靖 边气田完钻的１１口水平井水平段马五 。储层钻遇 率达到８５ 以上，气层钻遇率达到６５ 以上，水平井 单井产量达到临近直井的３～５倍，水平井开发效果 口］．天然气工业，２０１１，３１（８）：６０—６４． ３杨，陈友莲，陈伟，等．气藏水平井开发条件探讨［Ｊ］． 天然气工业，２００５，２５增刊Ａ：９５—９９． ４夏勇，冯强汉，刘海锋，等．基于小幅度构造精细描述的薄 储层水平井优化设计［刀．天然气勘探与开发，２０１１，１２ （４）：３２—３６． （修改回稿日期 ２０１２—１０—１２编辑 文敏） ・ ８０ ・
