水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)在蘇54區(qū)塊的應(yīng)用

高路恒 張毅 馬強(qiáng) 張家騛 武渝(陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710069)

水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)在蘇54區(qū)塊的應(yīng)用

高路恒 張毅 馬強(qiáng) 張家騛 武渝(陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710069)

為提高單井產(chǎn)量和采收率，優(yōu)化氣田開(kāi)發(fā)效果，針對(duì)蘇54區(qū)生產(chǎn)開(kāi)發(fā)中出現(xiàn)的單井產(chǎn)量低、壓降速度快、穩(wěn)產(chǎn)期限短等問(wèn)題，水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)開(kāi)始在目的區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。本文從水平井開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)、井位優(yōu)選、層位優(yōu)選、開(kāi)發(fā)參數(shù)優(yōu)選等方面全方位介紹了水平井的部署要點(diǎn)，利用隨鉆跟蹤導(dǎo)向技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)鉆進(jìn)跟蹤并及時(shí)調(diào)整，最終取得良好的開(kāi)發(fā)效果，日產(chǎn)氣達(dá)到相鄰直井的3-5倍。該項(xiàng)研究為水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)在蘇54區(qū)的全面推廣應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)；優(yōu)化開(kāi)發(fā)效果;隨鉆跟蹤技術(shù)

1 概況及存在問(wèn)題

蘇54區(qū)位于蘇里格氣田西北區(qū)，基于蘇里格氣田整體地質(zhì)特征，蘇54區(qū)直井生產(chǎn)暴露出單井儲(chǔ)量低、壓力下降快、穩(wěn)產(chǎn)能力較差、氣井產(chǎn)量低等一系列問(wèn)題。而水平井可以將靜態(tài)上互相分割的儲(chǔ)層連接起來(lái)，增加薄層、低滲透率儲(chǔ)層的供氣面積。針對(duì)蘇54區(qū)具體地質(zhì)情況合理利用水平井技術(shù)可以大大提高開(kāi)采率。

2 水平井開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)分析

2.1 增加泄氣面積，控制儲(chǔ)層厚度，提高產(chǎn)量

水平井具有泄油面積大，井筒壓差小，流動(dòng)阻力小等特殊的優(yōu)點(diǎn)，隨著完井方式優(yōu)選技術(shù)和復(fù)雜水平井井眼軌跡控制技術(shù)，尤其是地質(zhì)向?qū)Ъ夹g(shù)的發(fā)展，已經(jīng)能將水平段軌跡控制在垂深變化小于0.5m，左右擺動(dòng)小于2.5m的水平范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)水平井油層厚度的篩選標(biāo)準(zhǔn)由大于6m降到目前的1m左右，為有效開(kāi)采薄氣層和超薄氣層提供有效手段[1]。

2.2 提高性?xún)r(jià)比，利于環(huán)保

雖然水平井的造價(jià)遠(yuǎn)高于直井造價(jià)，但結(jié)合其所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，采用水平井開(kāi)發(fā)氣藏，可以減少井場(chǎng)數(shù)量及地面建設(shè)的費(fèi)用[2]。此外，由于井場(chǎng)數(shù)量的減少，施工作業(yè)過(guò)程，包括工作人員日常生活對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害也大幅降低，可以起到明顯的環(huán)保作用。

2.3 低壓墊氣，持續(xù)增產(chǎn)

水平井技術(shù)可以有效的降低氣藏開(kāi)發(fā)對(duì)墊氣或蓄壓氣的要求，使供氣能力較弱的氣藏仍然可以維持正常的運(yùn)作。即水平井在不降低氣藏最高供氣能力的前提下，就可以減少所需要的墊氣量，在較低的壓力梯度下，確保產(chǎn)氣量的增加。同時(shí)，由于產(chǎn)氣量的增加，僅需要少數(shù)井就可以確保最優(yōu)的采出量和注入量。此外，減少井?dāng)?shù)的同時(shí)，維修費(fèi)用也隨之降低。

2.4 降低鉆遇風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)穩(wěn)產(chǎn)期

地下裂縫和溶洞如同人體經(jīng)脈，有主動(dòng)脈和支脈之分；碳酸鹽巖大多數(shù)油氣存在“主動(dòng)脈”中，其余部分分散在“支脈”中。而水平井技術(shù)受沉積相帶的影響較小，通過(guò)水平井井眼軌跡控制技術(shù)，尤其是地質(zhì)向?qū)Ъ夹g(shù)對(duì)水平井的控制，我們既可以鉆遇“主動(dòng)脈”也可以兼顧“支脈”，大大提高水平井鉆遇率，降低鉆遇低類(lèi)井的風(fēng)險(xiǎn)。盡管產(chǎn)能自然遞減是無(wú)可避免的必然趨勢(shì)，但基于各個(gè)優(yōu)勢(shì)環(huán)節(jié)，水平井具有更長(zhǎng)的穩(wěn)產(chǎn)期。

3 水平井技術(shù)的實(shí)施

3.1 井位優(yōu)選原則

宏觀上講，水平井的井位優(yōu)選原則分為以下六點(diǎn)[3]：

(1)井控程度高，含氣砂體落實(shí)的富集區(qū)；

(2)砂體厚度大，橫向展布相對(duì)穩(wěn)定，有效儲(chǔ)層厚度大，物性較好；

(3)主要?dú)鈱佣慰v向上連續(xù)分布，主要?dú)鈱佣蝺?nèi)無(wú)隔（夾）層或隔（夾）層厚度小于2.0m；

(4)具有質(zhì)量可靠的“十”字地震測(cè)線或單測(cè)線，水平段方向在地震測(cè)線上或靠近測(cè)線；

(5)水平段延伸方向及長(zhǎng)度滿足目前井網(wǎng)井距；

(6)主要?dú)鈱禹敳繕?gòu)造落實(shí)。

基于上述優(yōu)選原則，以蘇X水平井為例優(yōu)選出水平井井位，主要依據(jù)如下：

蘇X井區(qū)水平井位于盒8下主河道帶上，該區(qū)域目的層盒8下2平均砂巖厚度12.6m，有效儲(chǔ)層厚度在5.0～11.3m，平均8.1m，平均滲透率0.59×10-3μm2，平均孔隙度10.2%，平均含氣飽和度60.8%，整體表現(xiàn)為有效砂體發(fā)育，是天然氣相對(duì)富集區(qū)。井區(qū)水平井位于地震預(yù)測(cè)的有利儲(chǔ)層區(qū)，該井點(diǎn)南北向發(fā)育一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的有效砂體條帶。所在區(qū)域盒8下2砂體較為發(fā)育，呈條帶狀分布，巖性較純，易形成有效層，為主要目的層。由盒8下2砂體頂、底部構(gòu)造看出，蘇X井沿水平段方向構(gòu)造變化平緩，該井區(qū)完鉆開(kāi)發(fā)井盒8下2段儲(chǔ)量豐度0.7～1.5×108m3∕km2，預(yù)測(cè)該井區(qū)水平井盒8下2儲(chǔ)量豐度1.0～1.5×108m3∕km2，滿足井位優(yōu)選原則。

3.2 層位優(yōu)選

根據(jù)該區(qū)域地質(zhì)綜合特征，并結(jié)合開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)結(jié)果，確定蘇X井區(qū)水平井目的層段為石盒子組盒8下2小層，預(yù)測(cè)該井區(qū)盒8下2有效砂體厚度約5.0～11.3m，分布穩(wěn)定，平面上具有一定規(guī)模，并且根據(jù)其盒8下2砂體厚度、有效砂體厚度圖及砂體頂、底部構(gòu)造等值線圖，結(jié)合盒8下氣藏剖面圖，掌握了入靶點(diǎn)處砂體頂?shù)缀０渭皟?chǔ)層發(fā)育情況。

3.3 參數(shù)優(yōu)選

(1)水平段方向

水平段方向主要依據(jù)儲(chǔ)層平面展布、鄰井井距、地應(yīng)力方向、儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性等因素進(jìn)行確定。綜合分析，設(shè)計(jì)蘇X井向正北鉆探，水平段方位0。

(2)水平段長(zhǎng)度

水平段長(zhǎng)度直接影響水平井的泄氣面積、控制可采儲(chǔ)量等，所以長(zhǎng)度越長(zhǎng)，該井的潛力越大。然而，水平井筒內(nèi)存在壓降，特別是氣井，當(dāng)產(chǎn)氣量很大時(shí)，水平井筒內(nèi)的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大的流動(dòng)阻力，影響采氣效率，所以水平段也并不是越長(zhǎng)越好[4]。通過(guò)對(duì)蘇54區(qū)塊若干口水平井段長(zhǎng)度和累產(chǎn)氣進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明：氣井產(chǎn)能隨水平段長(zhǎng)度的增加而增大，但當(dāng)水平段長(zhǎng)度超過(guò)1000m之后，其增張速度明顯放緩，在增大水平段長(zhǎng)度對(duì)氣井產(chǎn)能影響不大。根據(jù)目前水平井的鉆井工藝技術(shù)并考慮砂體展布特征、增產(chǎn)效果、鉆井成本等，長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為1000m。

(3)靶前距

根據(jù)蘇里格氣田蘇54區(qū)塊盒8下氣藏的氣層縱、橫向展布特點(diǎn)及工程需要，設(shè)計(jì)靶前距均為400m。

(4)水平段靶點(diǎn)設(shè)計(jì)

水平段靶點(diǎn)設(shè)計(jì)考慮儲(chǔ)層空間展布及沿水平鉆進(jìn)方向構(gòu)造變化情況。根據(jù)對(duì)盒8下2砂體展布及頂部構(gòu)造分析，蘇X井水平段沿盒8下2氣層中上部鉆進(jìn)。

靶點(diǎn)A（入靶位置）：位于盒8下2小層氣層頂部以下3.0m處。

靶點(diǎn)F：從入靶點(diǎn)A沿水平段鉆進(jìn)1000m，到達(dá)靶點(diǎn)F。

根據(jù)預(yù)測(cè)的砂體位置及構(gòu)造深度變化，設(shè)計(jì)靶點(diǎn)位置如下（表3-1）：

表3-1 蘇X井水平段靶點(diǎn)設(shè)計(jì)表

4 隨鉆跟蹤地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用

(1)井底巖性快速識(shí)別技術(shù)

面對(duì)地下的未知情況，工作人員在前期只能根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料進(jìn)行分析從而預(yù)測(cè)地質(zhì)剖面。由于技術(shù)手段有限、地質(zhì)認(rèn)識(shí)不足，研究結(jié)果往往與實(shí)際情況有所出入，這就導(dǎo)致實(shí)鉆地質(zhì)剖面與前期預(yù)測(cè)地質(zhì)剖面有差異，此時(shí)快速識(shí)別鉆遇巖性，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)方向就顯得尤為重要。具體工作中主要依靠鉆時(shí)長(zhǎng)短、上返巖屑的巖性顏色、地層造斜率大小、鉆井液性能數(shù)值等各類(lèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別所鉆遇的巖性，從而判斷鉆進(jìn)位置及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)角度。

(2)提前預(yù)測(cè)目的層微構(gòu)造的變化

鄂爾多斯盆地構(gòu)地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、構(gòu)造起伏較小，在直井生產(chǎn)中對(duì)其部署和鉆探過(guò)程影響較小。由于水平井目的層呈水平狀且垂向上厚度很薄，同時(shí)在鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)各個(gè)標(biāo)志層把控要求極為嚴(yán)格，所以小規(guī)模的微幅構(gòu)造就能對(duì)水平井的鉆進(jìn)產(chǎn)生很大的影響。一般情況下，目的層與上覆地層產(chǎn)狀都具有良好的繼承性或者具有協(xié)調(diào)的規(guī)律性變化，為了精細(xì)的識(shí)別微幅構(gòu)造，在進(jìn)入水平段之前應(yīng)該選取界面穩(wěn)定、巖性轉(zhuǎn)換界面明顯的地層作為標(biāo)志層，通過(guò)預(yù)測(cè)地質(zhì)剖面與實(shí)鉆地質(zhì)剖面上所選標(biāo)志層的深度差來(lái)預(yù)判地層產(chǎn)狀，識(shí)別微幅構(gòu)造的起伏規(guī)律，從而提前做好調(diào)整鉆進(jìn)角度的準(zhǔn)備。

(3)依據(jù)隨鉆數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)可視化

建立前期預(yù)測(cè)地質(zhì)剖面模型，并將水平井鉆進(jìn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)利用專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后加載入預(yù)測(cè)地質(zhì)剖面模型，實(shí)現(xiàn)水平井在地層中鉆進(jìn)過(guò)程的可視化，使整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程一目了然，為水平井施工決策討論提供有效技術(shù)支持。同時(shí)根據(jù)鉆進(jìn)過(guò)程中的反饋資料不斷修正預(yù)測(cè)剖面，使其更加接近地層的實(shí)際情況，為提升鉆遇率提供有效技術(shù)保障。

5 開(kāi)發(fā)效果評(píng)價(jià)

蘇X井2012年6月30日開(kāi)鉆，9月20日完鉆，水平段1211m，測(cè)井解釋砂巖867m，鉆遇率71.6%，有效儲(chǔ)層635.9m，鉆遇率52.5%。采用水力噴射九段改造，獲無(wú)阻流量102.8萬(wàn)方∕天。目前日均產(chǎn)氣6.4×104m3∕d，油壓2.8MPa，套壓8.6MPa，累計(jì)產(chǎn)氣1594.3×104m3，生產(chǎn)效果較好，具備較高的生產(chǎn)潛力，是鄰近直井產(chǎn)量的3～5倍（圖4-1）。

圖4-1 蘇X井水平段軌跡跟蹤圖

6 結(jié)語(yǔ)

（1）水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)在低壓、低滲、低豐度、低產(chǎn)量的蘇里格氣田某區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，很好的克服了該區(qū)單井儲(chǔ)量低、壓力下降快、穩(wěn)產(chǎn)能力較差、氣井產(chǎn)量低等一系列問(wèn)題，產(chǎn)量達(dá)到相鄰直井的3～5倍，體現(xiàn)出了巨大的開(kāi)發(fā)潛力。

（2）地質(zhì)研究和科學(xué)部署是水平井技術(shù)成功實(shí)施的前提。依托精細(xì)的地質(zhì)研究進(jìn)行合理的井位選取、層位選取、鉆井參數(shù)選取，是保障水平井精確入靶的必要條件。

（3）水平井隨鉆跟蹤向?qū)Ъ夹g(shù)是水平井技術(shù)成功實(shí)施的重要保障。隨時(shí)掌握水平井的鉆進(jìn)狀態(tài)，及時(shí)預(yù)測(cè)地層情況調(diào)整進(jìn)鉆角度，以保障水平段軌跡盡可能在目的層的有利位置鉆進(jìn)。

[1]李建奇,楊志倫,陳啟文等.蘇里格氣田水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)[J].天然氣工業(yè),2011,31(8):60-64.

[2]任茵.水平井技術(shù)在蘇里格氣田蘇53區(qū)塊的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2012(15):99-101.

[3]位云生,何東博,冀光等.蘇里格型致密砂巖氣藏水平井長(zhǎng)度優(yōu)化[J].天然氣地球科學(xué),2012,(04):775-779.

[4]李俊杰.蘇里格氣田長(zhǎng)水平段水平井鉆井技術(shù)研究[D].東北石油大學(xué),2015.