地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在HZ25油田兩口水平井的應(yīng)用

1.油藏三維地質(zhì)模型及井軌跡的實(shí)時(shí)更新

HZ25油田地質(zhì)模型是應(yīng)用Petrel建模軟件完成的，它集合了地震、地質(zhì)、鉆井、測(cè)井、試油等多學(xué)科的信息，建立了構(gòu)造、孔隙度、滲透率等屬性模型。在鉆井過(guò)程中，對(duì)標(biāo)志層進(jìn)行標(biāo)定、對(duì)比，逐步縮小對(duì)目的層預(yù)測(cè)可能存在的誤差，以便盡早對(duì)設(shè)計(jì)的井軌跡進(jìn)行調(diào)整。結(jié)合新的隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和鄰井的巖石物性測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，便可快速更新靜態(tài)地質(zhì)模型，預(yù)測(cè)構(gòu)造、儲(chǔ)層物性等可能發(fā)生的變化，對(duì)井眼軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。圖3為實(shí)際鉆井軌跡和設(shè)計(jì)軌跡的對(duì)比，實(shí)鉆井軌跡和隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)可實(shí)時(shí)加載到Petrel軟件中，對(duì)設(shè)計(jì)及實(shí)際井眼軌跡進(jìn)行三維可視化分析；因此，加強(qiáng)了鉆井過(guò)程中地質(zhì)、油藏、鉆井等多學(xué)科的溝通、協(xié)作，不僅提高了井眼軌跡的控制程度，也提高了工作效率，節(jié)省了時(shí)間和成本。

2.隨鉆導(dǎo)向工具及其功能

HZ25油田兩口水平井目的層均為巖屑石英砂巖，其上部蓋層為分布較穩(wěn)定的泥巖。靶體厚度薄（1.5～2.5m），上下允許偏差小于1m。兩口井著陸時(shí)采用的是斯倫貝謝EcoScope組合工具[1314]（圖4）。它不僅安全性高（消除了傳統(tǒng)化學(xué)源的風(fēng)險(xiǎn)），也通過(guò)將所有傳感器集成在一個(gè)短節(jié)上，提高了效率，能夠在高機(jī)械鉆速情況下獲得高質(zhì)量測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。它提供伽馬、方位密度及成像、補(bǔ)償中子和5條不同源距、間距的相位移和衰減電阻率等曲線(xiàn)。無(wú)論伽馬、電阻率還是中子/密度曲線(xiàn)較常規(guī)工具更近鉆頭（近8～15m）；同時(shí)它的實(shí)時(shí)密度成像，不僅對(duì)判斷孔隙砂巖更有效，還能計(jì)算出地層傾向及傾角大小，便于及時(shí)修改井眼軌跡。為了滿(mǎn)足非均質(zhì)薄油藏的需要，水平段鉆進(jìn)時(shí)使用了更先進(jìn)的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)地層邊界探測(cè)儀（斯倫貝謝Periscope）。它應(yīng)用隨鉆定向電磁測(cè)量技術(shù)，通過(guò)集成電阻率測(cè)量和方向性邊界測(cè)量，除了提供相位移和衰減電阻率曲線(xiàn)外，能360全井眼、深探測(cè)地識(shí)別巖性邊界。

3.著陸方案設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)、油藏研究成果，針對(duì)K18油藏著陸前沒(méi)有清楚的標(biāo)志層（圖2中標(biāo)志層4），巖性/儲(chǔ)層物性橫向變化大，底水和油層薄等特點(diǎn)，精細(xì)設(shè)計(jì)了該井的著陸方案：（1）確定了上覆地層4個(gè)標(biāo)志層，根據(jù)隨鉆測(cè)井的實(shí)時(shí)信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)地層對(duì)比，更新著陸方案；（2）目的層之上3m采用穩(wěn)斜鉆進(jìn)（角度87），直到伽馬值降低同時(shí)電阻率值增大，確認(rèn)鉆遇K18砂體；（3）根據(jù)電阻率成像所推算的地層傾角大小，逐步增斜至88或89，直至密度值降低為2.3g/cm3即已進(jìn)入孔隙砂巖地層中；（4）用最大的狗腿（3.5）增斜至90著陸（取決于地層是否上傾或水平段的角度）。HZ25–3–7井在鉆遇了標(biāo)志層4后于2945m發(fā)現(xiàn)：垂直深度比設(shè)計(jì)滯后2m，即使用最大的狗腿度（3.5），全力增斜。該井如果前著陸（圖1），則難于找到好砂巖；如果選擇側(cè)鉆，則將使鉆井費(fèi)用增加。將井眼軌跡、地層剖面、LWD曲線(xiàn)綜合分析，依據(jù)孔隙砂巖具有強(qiáng)振幅這一特點(diǎn)，三維地質(zhì)模型顯示：該井比計(jì)劃提前60m應(yīng)該能著陸在孔隙砂巖儲(chǔ)層中（圖1）。這時(shí)對(duì)水平井入窗軌跡進(jìn)行調(diào)整，在斜深2950m處（斜深50m，垂深約15m）將井斜角由75快速增加至88，方位角由37扭轉(zhuǎn)成42，HZ25–3–7井于3041m伽馬由120API降低為70API，電阻率由3.5•m增加到25.0•m，密度由2.5g/cm3下降到2.2g/cm3，密度成像顯示了巖性的突然變化，中子由0.17pu增加0.24pu，結(jié)合鄰井的測(cè)井資料，通過(guò)地層對(duì)比，綜合判斷HZ25–3–7井于3041m穿過(guò)上覆泥巖進(jìn)入了目的層K18砂體，隨后用最大的狗腿（3.5）增斜至傾角90.2，方位角45.5，最終于3095m安全著陸在孔隙砂巖中，此著陸點(diǎn)比原計(jì)劃提前62m，距砂巖頂0.5m。

4.地層邊界探測(cè)及巖性追蹤

引導(dǎo)和控制鉆頭在目的層中鉆進(jìn)是地質(zhì)導(dǎo)向的核心。主要包括對(duì)目的層頂、底界面的判斷和隨鉆地層巖性的識(shí)別。HZ25–3–6、HZ25–3–7兩口井水平段鉆井過(guò)程中地層邊界的信息對(duì)軌跡控制和調(diào)整起到了關(guān)鍵性的作用。根據(jù)K18和L30Up油藏垂向上電阻率分布特征，兩口井可識(shí)別的頂、底巖性邊界均在3m的范圍內(nèi)。通過(guò)電阻率曲線(xiàn)反演得到的頂、底巖性邊界，結(jié)合地質(zhì)模型和地質(zhì)認(rèn)識(shí)，從而確定水平井在儲(chǔ)層中的位置，進(jìn)而通過(guò)降斜或造斜對(duì)水平井軌跡進(jìn)行調(diào)整。K18油藏頂部為一套分布較穩(wěn)定的泥巖，具有高伽馬、低電阻、高密度的特點(diǎn)，通過(guò)鉆前地質(zhì)導(dǎo)向模型分析得知：該套泥巖與下覆含油孔隙砂巖因電阻率的差異巖性界面較清楚，在水平井段鉆井中該巖性界面在大部分井段較清晰，因此鉆進(jìn)時(shí)鉆頭基本上跟隨頂界面的變化前行，距頂?shù)木嚯x為0.6m左右。如圖6所示：斜深3440m處頂?shù)酌芏仍黾诱f(shuō)明鉆頭距頂部泥巖非常近，受邊界效應(yīng)的影響相位移電阻率增加，此時(shí)距離頂部巖性邊界0.2m，密度成像表明：地層下傾，傾角1.0，之后將井斜角由90.5調(diào)整為89.6，稍稍離開(kāi)頂部巖性邊界，鉆頭又回到了好的孔隙砂巖中。HZ25–3–7井K18水平段設(shè)計(jì)420m，實(shí)鉆505m（提前60m著陸，延長(zhǎng)25m），用30h完成了水平段鉆井，實(shí)鉆軌跡比設(shè)計(jì)軌跡垂向上上提了近2m，而且100%水平段為有效井段（圖6）。測(cè)井解釋表明：水平段平均孔隙度26.1%，滲透率2200mD，含油飽和度77.1%。單井初始產(chǎn)量達(dá)到了400m3/d，超過(guò)了預(yù)期的目標(biāo)。HZ25–3–6井目的層為L(zhǎng)30Up油藏。該油藏砂巖厚3.0～4.0m（圖7），頂部有1.5～2.5m厚的鈣質(zhì)砂巖，下部的孔隙砂巖無(wú)論從HZ25–3–1、2井的電纜測(cè)井還是從其他直井的隨鉆測(cè)井曲線(xiàn)看：儲(chǔ)層垂向均質(zhì)，儲(chǔ)層物性好，平均孔隙度20%～23%；含油性好，平均含油飽和度70%～80%。L30Up油藏孔隙砂巖上部存在一高電阻率的鈣質(zhì)砂巖層，下覆地層為泥巖，孔隙砂巖與上覆鈣質(zhì)砂巖和下覆泥巖電阻率差別均較大，因此鉆井時(shí)反演的地質(zhì)導(dǎo)向模型既指示了頂部巖性界面的位置，也指示了底部巖性界面的位置。但在水平井段的前半部分，導(dǎo)電層位于鉆頭的下方，因此水平井的前半部分，鉆頭跟蹤砂體底部的巖性界面鉆進(jìn)，距離底部巖性界面約0.70m。鉆進(jìn)至3243.8m處鉆頭距離底部巖性界面0.32m，因地層上傾（傾角1.0），遂將井斜角由89.6逐步增斜至91.5，至3255m處，方向性電磁波曲線(xiàn)顯示：導(dǎo)電層位于鉆頭的上方，因此，水平段的后半部分鉆頭跟蹤砂體頂部的巖性界面鉆進(jìn)，距離頂部巖性界面0.70～1.00m。HZ25–3–6井隨鉆測(cè)井顯示：沿著420m的水平井段，孔隙砂巖內(nèi)部存在許多致密的鈣質(zhì)砂巖薄夾層（圖8），不僅在密度曲線(xiàn)上表現(xiàn)為高值，在密度成像上也清晰可見(jiàn)，鉆速也明顯降低（由15～20m/h變?yōu)?～4m/h）。根據(jù)密度成像計(jì)算的地層傾角和地層邊界的位置，整個(gè)水平井段鉆進(jìn)時(shí)不斷地微調(diào)井的傾斜角，以避開(kāi)致密的鈣質(zhì)砂巖，最終該井優(yōu)質(zhì)砂巖儲(chǔ)層鉆遇率為80%，雖然投產(chǎn)初期達(dá)到了預(yù)期的產(chǎn)量（日產(chǎn)油2500bb（l1bbl=159L）），但產(chǎn)量遞減較快且存在井間干擾（還有一口直井生產(chǎn)），進(jìn)一步說(shuō)明儲(chǔ)層的非均質(zhì)性強(qiáng)，橫向連續(xù)性較差。