地質導向技術在HZ25油田兩口水平井的應用

1.油藏三維地質模型及井軌跡的實時更新

HZ25油田地質模型是應用Petrel建模軟件完成的，它集合了地震、地質、鉆井、測井、試油等多學科的信息，建立了構造、孔隙度、滲透率等屬性模型。在鉆井過程中，對標志層進行標定、對比，逐步縮小對目的層預測可能存在的誤差，以便盡早對設計的井軌跡進行調整。結合新的隨鉆測井數據和鄰井的巖石物性測井數據，便可快速更新靜態地質模型，預測構造、儲層物性等可能發生的變化，對井眼軌跡進行實時更新。圖3為實際鉆井軌跡和設計軌跡的對比，實鉆井軌跡和隨鉆測井數據可實時加載到Petrel軟件中，對設計及實際井眼軌跡進行三維可視化分析；因此，加強了鉆井過程中地質、油藏、鉆井等多學科的溝通、協作，不僅提高了井眼軌跡的控制程度，也提高了工作效率，節省了時間和成本。

2.隨鉆導向工具及其功能

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（消除了傳統化學源的風險），也通過將所有傳感器集成在一個短節上，提高了效率，能夠在高機械鉆速情況下獲得高質量測井數據。它提供伽馬、方位密度及成像、補償中子和5條不同源距、間距的相位移和衰減電阻率等曲線。無論伽馬、電阻率還是中子/密度曲線較常規工具更近鉆頭（近8～15m）；同時它的實時密度成像，不僅對判斷孔隙砂巖更有效，還能計算出地層傾向及傾角大小，便于及時修改井眼軌跡。為了滿足非均質薄油藏的需要，水平段鉆進時使用了更先進的地質導向技術地層邊界探測儀（斯倫貝謝Periscope）。它應用隨鉆定向電磁測量技術，通過集成電阻率測量和方向性邊界測量，除了提供相位移和衰減電阻率曲線外，能360全井眼、深探測地識別巖性邊界。

3.著陸方案設計

根據地質、油藏研究成果，針對K18油藏著陸前沒有清楚的標志層（圖2中標志層4），巖性/儲層物性橫向變化大，底水和油層薄等特點，精細設計了該井的著陸方案：（1）確定了上覆地層4個標志層，根據隨鉆測井的實時信息，進行實時地層對比，更新著陸方案；（2）目的層之上3m采用穩斜鉆進（角度87），直到伽馬值降低同時電阻率值增大，確認鉆遇K18砂體；（3）根據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井在鉆遇了標志層4后于2945m發現：垂直深度比設計滯后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；如果選擇側鉆，則將使鉆井費用增加。將井眼軌跡、地層剖面、LWD曲線綜合分析，依據孔隙砂巖具有強振幅這一特點，三維地質模型顯示：該井比計劃提前60m應該能著陸在孔隙砂巖儲層中（圖1）。這時對水平井入窗軌跡進行調整，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，結合鄰井的測井資料，通過地層對比，綜合判斷HZ25–3–7井于3041m穿過上覆泥巖進入了目的層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，此著陸點比原計劃提前62m，距砂巖頂0.5m。

4.地層邊界探測及巖性追蹤

引導和控制鉆頭在目的層中鉆進是地質導向的核心。主要包括對目的層頂、底界面的判斷和隨鉆地層巖性的識別。HZ25–3–6、HZ25–3–7兩口井水平段鉆井過程中地層邊界的信息對軌跡控制和調整起到了關鍵性的作用。根據K18和L30Up油藏垂向上電阻率分布特征，兩口井可識別的頂、底巖性邊界均在3m的范圍內。通過電阻率曲線反演得到的頂、底巖性邊界，結合地質模型和地質認識，從而確定水平井在儲層中的位置，進而通過降斜或造斜對水平井軌跡進行調整。K18油藏頂部為一套分布較穩定的泥巖，具有高伽馬、低電阻、高密度的特點，通過鉆前地質導向模型分析得知：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，因此鉆進時鉆頭基本上跟隨頂界面的變化前行，距頂的距離為0.6m左右。如圖6所示：斜深3440m處頂底密度增加說明鉆頭距頂部泥巖非常近，受邊界效應的影響相位移電阻率增加，此時距離頂部巖性邊界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調整為89.6，稍稍離開頂部巖性邊界，鉆頭又回到了好的孔隙砂巖中。HZ25–3–7井K18水平段設計420m，實鉆505m（提前60m著陸，延長25m），用30h完成了水平段鉆井，實鉆軌跡比設計軌跡垂向上上提了近2m，而且100%水平段為有效井段（圖6）。測井解釋表明：水平段平均孔隙度26.1%，滲透率2200mD，含油飽和度77.1%。單井初始產量達到了400m3/d，超過了預期的目標。HZ25–3–6井目的層為L30Up油藏。該油藏砂巖厚3.0～4.0m（圖7），頂部有1.5～2.5m厚的鈣質砂巖，下部的孔隙砂巖無論從HZ25–3–1、2井的電纜測井還是從其他直井的隨鉆測井曲線看：儲層垂向均質，儲層物性好，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砂巖層，下覆地層為泥巖，孔隙砂巖與上覆鈣質砂巖和下覆泥巖電阻率差別均較大，因此鉆井時反演的地質導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，距離底部巖性界面約0.70m。鉆進至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，方向性電磁波曲線顯示：導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，距離頂部巖性界面0.70～1.00m。HZ25–3–6井隨鉆測井顯示：沿著420m的水平井段，孔隙砂巖內部存在許多致密的鈣質砂巖薄夾層（圖8），不僅在密度曲線上表現為高值，在密度成像上也清晰可見，鉆速也明顯降低（由15～20m/h變為3～4m/h）。根據密度成像計算的地層傾角和地層邊界的位置，整個水平井段鉆進時不斷地微調井的傾斜角，以避開致密的鈣質砂巖，最終該井優質砂巖儲層鉆遇率為80%，雖然投產初期達到了預期的產量（日產油2500bb（l1bbl=159L）），但產量遞減較快且存在井間干擾（還有一口直井生產），進一步說明儲層的非均質性強，橫向連續性較差。