致密砂岩储层地质导向技术研究及其应用*<br/>——以苏里格气田XX区为例

致密砂岩储层地质导向技术研究及其应用*
——以苏里格气田XX区为例

2015-12-10崔越华张保国费世祥王金成刘雪玲安志伟

天然气勘探与开发 2015年2期

关键词：钻遇斜度砂体

崔越华张保国费世祥王金成刘雪玲安志伟

（1.中国石油长庆油田分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）

致密砂岩储层地质导向技术研究及其应用*
——以苏里格气田XX区为例

崔越华1，2张保国1，2费世祥1，2王金成1，2刘雪玲1，2安志伟1，2

（1.中国石油长庆油田分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）

苏里格气田XX区上古生界含气层系为物性较差的低孔低渗致密砂岩储层，砂体空间结构复杂，非均质性强。围绕苏里格气田XX区致密砂岩储层进行砂体精细解剖,开展砂体空间结构特征研究，论证了水平井地质导向技术在该区的具体应用及其实施效果。针对垂向叠置的多套砂体内部单砂体与隔夹层发育特征，强化了水平井轨迹优化设计,明确了针对该区致密砂岩储层的水平井地质导向技术。实践表明，大斜度式与阶梯式水平井垂向上可钻遇两套或多套气层，有效提高了储量动用程度。图8表2参8

苏里格气田致密砂岩储层砂体精细解剖水平井地质导向

0 引言

随着钻井水平的不断提高和油气田开发的逐步深入，水平井技术在油气田勘探与开发中广泛应用。与传统直井相比，水平井可大幅增加泄流面积、提高单井产量、提升经济效益。上世纪80年代，水平井技术开始在西方国家工业化应用，可提高采收率8%～10%。水平井开发成本约为直井的1.2～1.8倍，产能为直井的2～5倍。因此，针对低渗透致密岩性油气藏及剩余油气挖潜等领域，水平井开发技术具有突出优势。目前，水平井技术在我国油气田勘探开发中大规模应用[1-2]，成功率已达到90%～95%。随着随钻测井仪器的出现及地质导向技术的发展，水平井在薄层、薄互层等油气储层开发领域已成功应用[3]，甚至应用于低渗透薄层开发[4-5]。

提高储层钻遇率是实现致密砂岩气藏大规模高效开发的必然选择，有效开发多层叠置砂体、分段薄层和薄互层砂体已成为气田增产及长期稳产的关键。与分段薄层砂体和薄互层砂体相比，块状厚层砂体水平井轨迹设计与地质导向相对简单，钻井成功率较高，相对成熟。因此，针对多层叠置砂体、分段薄层和薄互层砂体开展水平井轨迹优化设计及地质导向研究，提高水平井钻井成功率已愈发重要。

1 概述

XX区位于苏里格气田东南部，呈由东北向西南方向倾斜的平缓单斜构造。地层分布稳定，自下而上发育石炭系本溪组、二叠系太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组。上古生界储层以三角洲平原沉积为主，属海陆过渡相－陆相碎屑岩沉积，物源为盆地北缘—西北缘的阿拉善—阴山古陆。XX区上古生界主力含气层系为盒8段、山1段储层，岩性主要为岩屑石英砂岩和岩屑砂岩，属于辫状河、曲流河沉积体系。砂体发育规模与沉积微相密切相关，心滩与河道砂体最为发育，心滩砂体局部厚度超过25m，河道砂体厚度为3~18 m，分流河道间砂体厚度较薄。储集空间多为溶孔、晶间孔和局部裂缝，表现为小孔隙、小喉道、孔喉连通性差。储层非均质性强，气水关系复杂，存在低阻气层，平均含气饱和度为59.1%。储层物性差，孔隙度为3.0%~16.5%，渗透率为0.05~ 1.16 mD，为典型的低孔低渗低丰度致密岩性储层。

2 储层砂体精细解剖

XX区上古生界储层横向变化快，砂体规模垂向差异大。盒8上段发育多层叠置与分段薄层砂体，横向连续性较差；盒8下段发育多期叠置型厚层砂体，横向连续性好；山1段砂体多呈孤立透镜状分布，发育规模小（图1）。根据砂体空间发育特征，将研究区砂体分为块状厚层、多层叠置、分段薄层、薄互层四种类型（图2），块状厚层砂体横向连通性好，砂地比高；多层叠置砂体横向连通性较好，砂地比较高；分段薄层砂体横向连通性较差，砂地比较低；薄互层砂体横向连通性差，砂地比低。块状厚层砂体、多层叠置砂体为水平井开发的首选目标，所占比例不足50%，多数为低品质的分段薄层砂体和薄互层砂体（表1）。

图1 XX区储层砂体剖面对比图

图2 XX区上古生界气藏砂体类型

表1 XX区上古生界储集砂体类型分类统计表

3 地质导向技术研究及应用

目前，水平井开发技术已在XX区规模应用，仍需要进一步提高Ⅰ类+Ⅱ类井比例和储量动用率，降低生产成本，获得最大效益。因此，针对不同类型储层进行水平井轨迹优化设计，加强水平井地质导向已迫在眉睫。

3.1 水平井轨迹设计优化

水平井轨迹优化设计需要从气藏工程角度对各靶点参数、水平段长度、水平段方位等进行优化，关键是做好静态资料的动态分析[6-7]。水平井设计通常以有效储层为核心，采用地震剖面、砂体厚度、气层厚度、顶面构造图、气藏剖面图、轨迹设计图及靶点预测表相结合的技术思路。目前，对于XX区上古生界垂向叠置的多套砂体，根据其内部单砂体与隔夹层发育特征一般采用大斜度或者阶梯式水平井。气层厚度较大，横向连续性好，局部发育小规模泥质隔夹层（厚度<1 m），轨迹设计为大斜度；稳定发育两套气层，泥质隔夹层厚度大于2 m，轨迹设计为阶梯式（图3）。

图3 水平井轨迹设计模式图

3.2 水平井地质导向

国外水平井地质导向技术已相当成熟，而国内相对落后。经过多年的水平井地质导向技术研究与实践，国内水平井地质导向技术日益成熟。综合地质录井、随钻测井与测量等资料，利用现场地质导向技术做好随钻分析可有效提高水平井钻井成功率[8]。

（1）斜井段入靶导向

确保准确入靶是水平井地质导向技术的重点和难点，可为水平段钻井实施提供良好的开端。现场随钻分析人员在综合分析斜井段钻探资料的基础上,结合区域地质概况、邻井和导眼井的钻探结果，采取海拔预测法、地层厚度对比法、岩性组合对比法、特殊岩性对比法和邻井含气显示情况对比法来判断目标层（图4）。

图4 斜井段入靶导向流程图

入靶点通常选取距目的层顶深下面1 m处，而实际钻井中一般定为钻头进入气层时的位置。入靶井斜角度主要依据参考井储层发育特点、实钻轨迹位置、终靶点位置而定。入靶井斜角过小，则水平段钻进时易从储层下部穿出；井斜角过大，且入靶位置靠上，容易从储层上部穿出。XX区切割叠置型厚层砂体入靶位置靠上或居中时，入靶井斜为88°～89°；储层厚度薄，入靶点位置靠下或下部有泥岩隔夹层时，井斜角89°～90°，避免后续水平段钻进时由于井斜小而穿层或脱靶。总之，确保在狗腿度满足钻、完井施工要求的前提下,最终准确中靶。

（2）水平段地质导向

水平段实施是水平井钻井过程的核心,直接关系到水平井能否达到设计目的及产能。水平段地质导向多方法综合运用，具体问题具体分析。综合利用现场录井、工程等数据，及时预测目的层构造起伏，钻进过程中加强随钻分析，主要根据随钻伽马、气测、钻时等参数变化特征，及时调整轨迹，确保最大程度追踪气层，最终获得理想的井眼轨迹和储层钻遇率。

水平段顺利钻进时，一般按照轨迹设计参数稳步实施；当钻遇泥岩岩段时，根据随钻伽马和钻遇泥岩规模，判断是否上、下穿出储层，或者储层尖灭，同时进行相应调整；当钻遇致密砂岩段时，可优先采取短距离稳斜钻进（约50 m），根据气测及岩性变化考虑是否采用上、下微调钻进（图5）。

图5 水平段实施导向流程图

4 应用实例

Y-*H2井属于苏里格气田南部Y-*井区，处于*-*井盒8下2主砂带上，近南北向展布（图6）。根据井区盒8下2底部构造特征，结合邻井对比分析，Y-*H2井地层下倾1.2°，坡降21.0 m/km。因此，设计水平段长度1000 m，水平段方位195°，靶前距450 m。

图6 Y-*H2井设计井轨迹及其气藏剖面图

4.1 斜井段实施情况

Y-*H2井于2011年8月26日开钻，石千峰(井深2560 m)组侧钻。钻至井深3056.72 m（垂深2945.7 m），井斜为61.88°，岩性为盒7段下部棕褐色泥岩。根据钻时、气测、岩屑及伽马综合分析，确定以井斜82°钻至垂深3010 m。

井深3246 m（垂深3007 m）岩屑变为浅灰色细砂岩，井深3256 m（垂深3008.89 m)岩屑变为灰白色含气细砂岩，气测值从基值升至6.12%，最高14.22%。认为已进入目的层，确定靶点为3257 m，垂深3009.02 m，井斜81.45°，水平位移465.32 m，方位195.7°（图7）。4.2水平段实施情况

2011年9月16日，水平段钻进。钻至A点（井深3398 m，井斜89.96°），岩性为灰白色含气细砂岩，气测0.50%~14.64%，钻时2~18 min/m。

钻至B点（井深3504 m），岩屑由灰白色细砂岩变为浅灰色泥质砂岩，泥质含量逐渐升高，认为钻头处于隔夹层发育部位，确定以井斜88.5°钻进（图9）。在连续钻遇两套砂泥岩互层后，钻至C点（井深3573 m），岩屑变为细砂岩，气测值升高。

图7 Y-*H2井斜井段综合柱状图

钻至D点（井深4235 m，井斜89.43°），水平段长度为978 m，岩性为灰白色含气细砂岩，气测0.52%~ 36.62%，钻时3~17 min/m。计划在该井1000 m水平段打完后加深200 m，同时保持井斜90°钻进。钻至井深4478 m，井斜90.10°，垂深3020.35 m，岩性为浅灰色泥质砂岩，气测0.13%~0.80%，钻时7~55 min/m，决定完钻。

图8 Y-*H2井实钻轨迹跟踪图

5 完施效果评价

Y-*H2井目的层为盒8下2，完钻井深4399 m，完钻水平段长度1221 m，入靶设计深度3012.70 m，入靶实际深度3009.02 m，入靶误差-3.68 m，储层长度1126 m，储层钻遇率92.2%，泥岩长度95 m，有效储层长度839 m，有效储层钻遇率68.7%，钻遇砂体垂厚5.24 m。该井试气无阻流量为62.27×104m3/d，投产初期产量为5.5×104m3/d，目前产量为4.1×104m3/d，累产气量2108.43×104m3/d。

据统计，XX区累计完钻水平井109口，区块产能30.07×108m3，其中水平井产能为21.22×108m3，所占比例超过70%。完试平直式轨迹水平井50口，大斜度水平井9口，梯式水平井8口。实施效果上，大斜度与平直式水平井整体上比阶梯式好；试气效果上，大斜度式水平井最好，其次是平直式，阶梯式略差。相对平直式水平井，大斜度式与阶梯式水平井垂向钻遇砂体厚度较大，实现了多套叠置砂体有效开发（表2）。