三塘湖油田条湖组致密油水平井优化设计与应用

2015-12-01曾翔宇中石油吐哈油田分公司开发部新疆鄯善838202

长江大学学报(自科版) 2015年29期

曾翔宇（中石油吐哈油田分公司开发部，新疆鄯善838202）

刘长地（中石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆哈密839009）

肖红纱（中石油吐哈油田分公司三塘湖采油厂，新疆哈密839009）

张中劲，潘有军（中石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆哈密839009）

三塘湖条湖组致密油藏位于三塘湖盆地马朗凹陷腹部的条湖组二段底部，紧邻条湖组一段火山岩顶部。是一套广泛分布的、受岩性和物性控制的地层－岩性复合型大型油藏，该油藏不受构造控制，为火山喷发间歇期形成的属于湖相火山尘空落水下沉积、近源聚集的致密油藏。受物源方向、沉积环境、水动力条件影响，有利储层主要分布在凹陷北斜坡浅湖－半深湖区域。储层局部受沉积时高低关系影响，斜坡上的低凹处沉积储层较厚［1］。

储层岩性为粒度极细的含生物屑英安质晶屑－玻屑沉凝灰岩，厚度1～23m。储层孔隙发育，孔隙主要以脱玻化晶间微孔、晶屑溶蚀微孔微洞为主［2］。岩心分析孔隙度为13.2%～24.4%，渗透率0.012～2.73mD（平均0.42mD），含油饱和度60%～90%，属于中高孔、特低渗、高含油饱和度的致密油藏。原油密度0.89～0.91g／cm3，储层温度53～64℃，地层原油黏度58～83mPa·s，属中质、高黏、高蜡、中凝油藏。

条湖组致密油通过3口直井试采，压裂投产初期日产油10～15m3，1周后快速下降至2～3m3，1个月后日产油长期保持在1～1.5m3，直井开发无经济效益。勘探上相继又试验了2口水平探井，并采用分段大型体积压裂投产，获单井最高日产油144m3，稳定后的日产油达到了直井的7～10倍，并能保持稳定生产半年以上，由此拉开了水平井规模开发三塘湖油田致密油的序幕。

1 水平井井位优化

三塘湖油田条湖组致密油藏储层平面上被火山－构造活动带控制，优质储层分布于滨浅湖相的火山洼地之中，开发介入时，一个井区仅一口直探井，采用水平井规模开发储层预测难度大。目的层段为下玄武岩－中凝灰岩（储层）－上凝灰质泥岩（或泥岩）组合，对应着火山喷发后玄武岩岩浆溢流至火山灰空落至湖相的沉积过程［3］。

从地震相看（图1），油层位于大套致密玄武岩蚯蚓状地震反射同相轴之上，为一套强振幅、强连续性的反射。从油层标定的位置可知，芦1井至马55井、马56井的油层不是同期或至少不是同一个火山活动所形成，说明了即使海西末期形成条湖组油藏的范围较广，但单井所控制的“单个油藏”面积不会很大，该类油藏开发建产尤其是水平井开发时对油层的准确标定和追踪尤为重要。为保证钻井成功率，油层地震反射同相轴追踪避开了火山－构造活动带等相变区域。通过油层标定和层位追踪，识别出4个油层发育区域，即芦1井区、马55井区、马56井区以及被断层分割的南部区域（图2）。

图1 过芦1井－马55井－马15井－马56井地震剖面图

图2 马中地区条湖组二段致密油藏油层底界构造图

油层有利区域找到后，利用地震振幅属性开展油层厚度研究。条湖组致密油储层发育严格受岩性控制，强振幅区域油层厚度大，为井位优化布置提供又一重要依据，即在兼顾井网的同时，水平井尽量布置在油层厚度大的区域，即图中白色或灰色区域，而图中黑色区域是要避免布井的区域（图3）。

图3 马55井区－马56井区地震振幅属性图

2 水平井井网及参数优化

2.1 井网型式优化

利用Eclipse数模软件建立水平井机理模型，网格大小设定为80m×80m×8m，采用20m3／d定液生产，不考虑井筒摩阻。水平段设计采用多段井模型描述（图4），水平井压裂裂缝采用近井模型来描述［4，5］。通过模型对比，井网2即水平井矩形五点法井网单井有效采出程度最高（图5），优选该井网型式。

图4 水平井井网排列图

2.2 水平井参数优化

水平段长度直接影响水平井的泄油面积和控制可采储量，理想情况是水平段长度越大，水平井的产能越高。但实际生产中由于井网部署、钻井工艺、油层保护措施、储层地质条件、经济效益、井筒摩阻等情况，并不是越长越好［6］。用水平段井筒水力阻力产能修正方程，结合经济评价，水平段长度取500～800m（图6）。为保证人工裂缝与水平段保持一定的夹角，设计水平段方向与地层最大主应力方向保持一定的夹角。通过试验井压裂裂缝监测平均半缝长190m，对应排距取400m。

图5 水平井井网型式优选

图6 水平井参数优化

3 水平井水平段轨迹优化

三塘湖油田条湖组致密油藏圈闭微构造变化剧烈，针对该构造特点，利用地层倾角属性开展构造精细研究。地层倾角属性图上（图7），白色区域为地层倾角变化快的区域，黑色区域为地层倾角变化慢的区域，灰色区域介于二者之间。若定义水平段方向为视地层倾角方向，取南东至北西为正方向，那么视地层倾角变化范围为－5～16.5°。白色区域的井水平段采用多控制点、宽靶框、全脱靶工程轨迹设计模式（图8），地质靶点3～5个。根据构造复杂程度，垂直靶框上下取5～10m以便于现场轨迹调整。

图7 马55井区－马56井区地层倾角属性图

全脱靶工程轨迹设计模式原则是：①总原则，钻井轨迹限制在靶框内；②工程靶点与地质靶点可以不一致；③地质靶点与轨迹之间偏移距最大；④地层倾角变化较大时，工程轨迹局部可以出地质靶框，但要保证全井段在地质靶框里达80%～90%。

图8 全中靶与全脱靶模式示意图

目的区块仅有3口直井作为参考，即一个甜点区1口直探井，水平井轨迹设计主要依靠地震资料，但地震的精度对于水平井设计是不够的，因此设计了6口导眼井校正地震速度以辅助水平井轨迹设计［7～11］。

对于设计导眼的井，由于构造复杂，同一井中，地层倾角不断变化，往往控制住A靶点，却控制不住水平段中后段。而且部分区域油层厚度变薄，最薄处仅1m左右。为应对该种复杂的地质状况，加强了现场地质导向工作，但出于成本考虑，随钻测井仅用了随钻伽马，极少井用了随钻电阻率，仪器零长都在10～15m，及时性较差，现场主要以录井资料作为地质导向的依据。为保证较高的油层钻遇率，现场轨迹调整力度较大，超过80%的井都经过了幅度较大的轨迹调整［12，13］。

据已完钻井揭示，水平段井斜角变化范围62～101°，最大全角变化率11°。普遍采用3个或以上的地质靶点设计轨迹，最多的达到5个靶点控制水平段轨迹。现场轨迹调整幅度最大的井实际完钻垂深与设计相差达到50m，设计与现场实施难度都非常大。

4 应用及效果

三塘湖油田条湖组致密油目前有马56井区、马55井区和芦1井区投入水平井开发。截至2014年底，共完钻水平井32口，投产30口，建成产能11.1×104t，提交控制储量2506×104t，累计动用地质储量1225×104t。

根据储层预测情况，水平段设计长度500～1400m，实际长度412～1419m。从油层钻遇率看，水平井平均实钻水平段长709m，平均钻遇油层523m，油层钻遇率73.8%。

致密油水平井投产主要采用“速钻桥塞＋分簇射孔”大型体积压裂工艺，平均单井入井净液量7800m3，入井总砂量370m3，施工排量8～12m3／min。平均放喷排液4d见油，见油平均返排率2.5%；平均放喷20d正常生产（含水率降至20%左右），正常生产平均返排率10%。投产后前3个月平均单井日产液22.4m3、日产油15.6t、含水率21.8%，累计产油1420t，超过方案单井初产油12.5t的指标。

经过一年多的实施，三塘湖油田条湖组致密油水平井规模开发取得了较好的效果，突破了三塘湖盆地非常规油气资源储量有效动用的技术难题，初步建立了三塘湖盆地非常规油气有效开发动用的技术模式。