勘探水平井地质导向难点及对策分析

2020-06-24操延辉孙意博

石油地质与工程 2020年3期

操延辉，余露，孙意博

（中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川成都 610000）

致密气藏宏观上储层厚度薄，纵向上含气层系多、埋深跨度大，微观上储层孔渗低、非均质性强、含水饱和度高、压力系数变化大、储量丰度差异大。致密气藏开发面临着单井产能低、储量动用程度低、采收率低的难题，水平井的推广应用很好地解决了致密与难采的重大难题[1–7]。以前水平井多为开发井，开发井目的层深度、厚度等较清楚，水平井施工难度、风险较小。随着勘探形势的变化，勘探水平井的运用越来越广泛。但是，勘探井邻井距离远，目的储层预测精度低，如何保证勘探水平井地质导向的成功率，是油气勘探急需解决的关键问题。本文对构造起伏大、砂体厚度薄、横向变化快、河道连续性差的地区的勘探水平井着陆前导向难点和水平段导向难点进行分析，并采取相应的技术对策，降低无效井段，提高经济效益。

1 水平井着陆前导向难点及对策

1.1 着陆前导向难点

水平井水平段准确着陆阶段，可能会遇到砂体提前、砂体滞后、砂体变薄或缺失、造斜率过大或过小及上部砂体的干扰等问题（图1），如果地质导向不到位可能造成水平段着陆失败，延长施工周期，增加投资成本。影响着陆前导向不准确的原因主要有两方面：①储层垂深准确预测难度大：勘探井、评价井一般邻井距离较远，河道砂体在纵向上、横向上展布不稳定，砂体沉积厚度变化比较大，纵横向非均质性强，纵、横向地震速度变化差异大，准确预测储层垂深难度大；②定向工具造斜率不确定：地层倾角、岩石硬度、岩性变化、软硬交错等因素，造成定向工具造斜率不确定，轨迹控制变化大，薄储层准确着陆难度大。

图1 水平井水平段着陆示意

1.2 着陆前导向技术对策

为了解决水平井着陆前的技术难点，确保水平段着陆成功的主要技术对策有精准预测储层顶底垂深、合理控制靶前轨迹和准确判断着陆点。

1.2.1 精准预测储层顶底垂深

精细地层对比是精准预测储层垂深的关键。地层对比可选择区域标志层（大段对比粗调）或者局部标志层（精细对比微调），寻找上部标志层可对比的油气显示，选取距离较近或者在同一河道上的邻井，结合构造位置编制连井地层对比图和地质导向井的地层随钻分析图等。

钻进过程中可根据地质导向井的实钻地层情况，与邻井逐层对比，仔细寻找相同的岩性组合特征、特殊的岩性标志层，并用井斜数据对各个稳定的主要砂体及标志层视厚度及深度逐个进行校正对比。同时通过邻井地震标定的地层速度，预测本井储层深度，做到地震地质相结合，并通过上部钻遇岩性、标志层、电性标志层的发育情况，及时修正地震速度。核实入窗处的深度变化（目的层、油气层界面的垂深），保证在着陆点前的地层对比更加准确。随着闭合位移的不断增加，对应的各地层砂组埋深也不断发生变化，且实钻得到的各地层砂组的相对厚度不能反映真实的地层厚度，通常大于实际厚度。因此，在做地层对比时不仅要考虑构造因素，还要充分考虑地层倾角的影响。

1.2.2 合理控制靶前轨迹

储层顶深和厚度准确预测后，需要确定合理的着陆点和A 靶点，设计满足要求的靶前轨迹。钻进时及时收集实钻井斜数据，密切监控实钻地质导向井眼轨迹是否与设计出现偏差，如出现自然增、降斜不满足要求时，建议第一时间进行调整。若新钻地层出现新情况、或者与前期预测不吻合，则根据最新实钻地层情况对目的储层深度重新预测、重新设计轨迹。该过程是循环重复的地质导向过程，直至顺利中靶。

储层深度预测出来后，设计合理的靶前轨迹应该充分考虑到水平段储层是否有向上或向下倾的情况。如果水平段储层上倾，应将井眼轨迹控制在A靶点前20～30 m 处，垂深达到设计的储层顶位置，井斜控制在85°～88°；进入储层后能及时在A 靶点前调整到最大井斜，达到井眼轨迹控制在距储层顶1.5 m 范围内，水平段井斜角控制略大于90 °。如果水平段储层下倾，应控制井眼轨迹在A 靶点前40～50 m 处，垂深达到设计的储层顶位置，井斜控制在82°～84°；进入储层后能在A 靶点前追上地层，达到井眼轨迹控制在距油气顶1.5 m 内，水平段井斜角控制略小于90°。

1.2.3 准确判断着陆点

准确判断实钻砂顶，为水平段的轨迹控制打下基础。及时准确判断钻遇砂顶的方法：钻至水平井设计目的层附近深度时（一般应控制为2～3 m，尤其是薄油气层），应加密采样，密切关注钻时、气测、岩屑资料，及时停钻循环。确定目的层后，尽可能留更多的空间来调整井眼轨迹（尤其是薄油气层），揭开油气层越少越好。

在未用随钻测斜（MWD）和随钻录井（LWD）导向的情况下，准确判断钻遇储层的方法主要是通过录井岩屑、气测值、钻时变化等，钻进时岩性由泥岩逐渐变为砂岩，一般会伴有气显示，且钻时也会出现变化，由泥岩进入砂岩，根据钻头类型不同钻时会出现突变或渐变（表1）。

表1 地质导向过程中判断着陆点的方法

2 水平井水平段导向难点及对策

2.1 水平段导向难点

水平井成功着陆是水平井水平段顺利钻进的基础，水平段储层的钻遇率是水平井成功与否的关键。在优质储层中钻遇率最大化阶段，可能会出现井眼钻穿储层顶板或底板、轨迹在砂体边部、轨迹控制不适应储层特征、钻遇泥岩夹层等情况（图2），将会直接影响储层钻遇率，后期调整会降低井身质量，延长钻井周期，造成大量无效进尺，增加投资成本，影响油气产能。

图2 水平井水平段钻出储层情况

2.2 水平段导向技术对策

2.2.1 设置相应的控制点

结合地震属性及反演剖面分析储层砂体横向变化特征，针对局部有上下起伏的砂体，根据储层微幅构造形态，设置轨迹控制点，确保井眼轨迹最大限度地在砂体中穿行。

2.2.2 提前预测井眼轨迹偏移方向

水平段钻进时，由于受到地层倾角、地应力、岩性、工程因素等诸多方面的影响，井眼轨迹在井斜和方位上会出现自然偏差（图3）。为了防止井眼轨迹脱离设计轨迹，应早发现自然偏差，早预防。通过邻井造斜资料、地层倾角等了解区域地层造斜过程中出现自然增、降斜的情况，及时收集本井的井斜数据，作图分析井轨迹是否有出现偏差的趋势，及早做出相应的预防措施，做到预防为主。

图3 井眼轨迹自然偏差

2.2.3 准确判断钻出储层情况

当水平段钻钻出储层体时，应及时准确分析钻出储层类型，并做相应的调整方案、建议。最终达到井身轨迹顺畅及水平段储层钻遇率高的目的。

当井眼轨迹钻出储层时，气测值降低或直接变为无显示，岩性由砂岩逐渐变为泥岩，钻时也将出现明显升高的趋势，同时结合实测井眼轨迹和储层特征判断井眼轨迹是否钻出储层。判断钻出储层后，根据地震剖面特征、通过邻井进行储层横向对比，结合沉积相判断储层平面展布特征，从而判断井眼轨迹钻出储层的方向。若判断井眼轨迹钻穿顶板，则立即进行降斜调整。若钻穿底板则进行增斜调整，若判断为泥岩夹层，则视夹层长度和该井水平段长度，建议继续稳斜钻进或立即完钻；若判断钻遇泥岩原因为砂岩岩性尖灭，则建议立即留口袋完钻。