蘇里格氣田水平井開發技術優化

陳啟文 董瑜 王飛 葉超 王贊

中國石油長慶油田公司第四采氣廠

蘇里格氣田水平井開發技術優化

陳啟文 董瑜 王飛 葉超 王贊

中國石油長慶油田公司第四采氣廠

陳啟文等．蘇里格氣田水平井開發技術優化．天然氣工業，2012，32（6）：39-42．

隨著水平井開發規模在鄂爾多斯盆地蘇里格氣田的不斷擴大，一些新的特殊情況又逐漸顯現出來，不同程度地影響著水平井開發綜合效益。為此，在前期形成的水平井配套技術的基礎上，系統分析了水平井施工過程中出現的各類特殊情況和影響因素，重新對水平井選井、入靶和水平段地質導向等部分關鍵技術進行了優化，即：①水平井井口應選在目標層所處構造低部位，設計水平段延伸方向為沿局部砂體構造上傾的方向；②對于目標層由多個單砂體組成的砂層組，應根據實際鉆遇情況靈活調整入靶位置；③水平段鉆遇巖性相變，應按“先上后下”原則追蹤砂層；④水平段井斜控制合理，30m水平段井斜變化不應超過±2°；⑤水平段地質導向應以“先追蹤砂體，后參考構造”為原則。現場應用結果表明，所實施水平井（包括5組叢式水平井）全獲成功，完鉆水平井平均砂層鉆遇率達到88．2%，水平井施工單隊首次實現6開6完，創下1 000m水平段最短鉆井時間（3d）記錄，平均鉆井周期為48．27d。

鄂爾多斯盆地 蘇里格氣田 水平井 開發 技術 選井 入靶 地質導向 優化

鄂爾多斯盆地蘇里格氣田儲層地質條件異常復雜，雖然河道砂巖大面積連片分布，但物性普遍差，多為非有效砂巖，有效儲層分布多呈窄條帶狀、孤立狀，分布局限，連續性和連通性差。近年來水平井實施也基本證實了目標層砂體物性、含氣性橫向變化快的這種特征，即便在400m左右靶前距范圍之內，作為參照井目標層在水平井入靶位置儲層橫向變化也非常明顯［1－5］。

目前，以提高單井產量、提高氣田采收率為重要手段的水平井開發方式在蘇里格氣田得到規模推廣和應用，單井產量超過了同等儲層條件直井的3倍［6］。以水平井選井、水平井入靶、水平段地質導向等為核心的技術系列業已形成。隨著水平井開發進程的持續推進，水平井開發技術也相應得到了逐步完善。

事實上，正是由于蘇里格氣田復雜的地質條件，水平井施工不可避免會遇見一些之前沒有考慮到的特殊問題，不同程度影響著水平井開發綜合效益，既要提高開發效果又要降低開發成本，對水平井實施提出了更高的要求。因此，有必要對一些技術方案和技術措施進行改進和優化。

1 需要優化的內容

1．1 水平井入靶

蘇里格氣田儲層非均質性強，作為水平井目標層大多由多套含氣單砂體所組成，它們之間或由泥質薄夾層所分隔，或由儲層物性變化所形成的致密夾層所隔離，時常遇見靶點A處目標砂層組與參照井不一樣的特殊情況，即同一單砂體厚度變薄或增厚，含氣性變差或變好，泥質夾層變厚或減薄等。而設計一般都選擇參照井厚度大、含氣性好的單砂體作為入靶位置。如果遇見入靶點位置目標層發生較大變化，不進行調整仍按原設計靶點入靶，則存在原目標砂體相變或尖滅風險（圖1），如何保證水平井入靶是優化的內容之一。

1．2 水平段施工

水平段施工需要根據井斜變化情況及時調整，采取定向滑動增斜或降斜，但定向滑動鉆時慢，井斜調整頻率越高費時越多，因此，應盡量增加復合鉆井比例以提高機械鉆速，縮短鉆井周期。如何最大限度減少定向滑動頻次，提高水平段施工效率，是優化的內容之一。

圖1 水平井目標層橫向變化示意圖

1．3 水平段側鉆

當水平段鉆遇大段泥巖導致鉆井無法正常施工的情況下，一般都采取側鉆的辦法在巖性變化點重新尋找砂層。側鉆分填井側鉆和懸空側鉆，懸空側鉆工序簡單，而填井側鉆則工序復雜，浪費時間。如何采用最佳導向策略優化側鉆方式或盡量減少側鉆率是優化內容之一。

1．4 水平段井眼軌跡控制

水平段施工，現場地質導向時常單以達到地質目的而隨意調整井斜，導致井眼軌跡大幅度起伏。實際上，井眼軌跡不規則或不平滑，造成水平段施工困難或無法正常施工的情況經常發生，尤其是水平段施工后期，有時即便鉆遇含氣砂體顯示良好，也會因井眼軌跡原因導致無法施工而提前完鉆，因此，合理調整井斜保持井眼軌跡平滑對水平井順利施工意義重大。水平段施工如何控制井眼軌跡是優化內容之一。

1．5 水平段地質導向

水平段施工一般按照沿水平段方向前后兩口參照井目標氣層海拔高度設計井眼軌跡。由于蘇里格氣田復雜的儲層地質條件，水平段鉆遇巖性變化不可避免，或鉆遇粒度變化、或鉆遇泥質夾層、或鉆遇巖性相變等，水平段如何最佳導向也是優化內容之一。

2 優化措施

2．1 水平井選井優化

基于水平段施工多采用增斜鉆具，復合鉆進時多數情況下存在井斜微增等情況，所以在水平井選井、水平段方向選擇時應考慮水平井部署區域砂體局部構造變化特征。水平井井口應選在目標層所處構造低部位，設計水平段方向與砂體構造上傾方向基本一致，水平段整體井斜趨勢始終在90°以上，如此可借助鉆進自然增斜而減少人為調整頻率，以提高機械鉆速。再者，在發生巖性相變時還可直接向下懸空側鉆［7］。

2．2 水平井入靶優化

水平井入靶應首先考慮目標層是否為單一砂體或由多個單砂體所組成。如果水平井目標層是由多個單砂體組成的砂層組，厚度應在15m左右，三元結構明顯，入靶目標單砂體厚度不小于6m，單砂體之間泥質夾層不超過2m。這種特征的目標層可按以下兩種方式入靶。

2．2．1 入靶點上調

如果設計目標單砂體處于砂層組中部或下部，在未鉆達設計目標靶點A前，鉆遇目標砂層組上部單砂體變厚、含氣性變好，可調整設計不在原靶點位置入靶。在當前井斜滿足工程入靶條件的前提下，采取強增斜在上部單砂體入靶，可防止因原目標砂體厚度變薄、含氣性變差而入靶困難，或無法入靶，或勉強入靶也會因砂層條件逐漸變差而給后續水平段施工帶來不可預見的麻煩。

目前，水平井斜井段施工最大增斜率可達3°／10m，而要保證技術套管順利下入，增斜率控制在2°～2．5°／10m較為合理。當增斜至90°入靶，垂深下降不超過5m，完全滿足提前入靶要求而不鉆穿目標層［8］。

在鉆遇上部砂體頂部時井斜一般在80°左右，需要穩斜基本查明上部氣層情況，如果上部砂層與參照井一致，可繼續快速下探按原設計入靶，而不至于造成過長的無效靶前距。典型井如蘇6-18-20H2井，在鉆遇目標砂層組上部單砂體時，砂體厚度變厚，由干層變為氣層，后調整入靶位置在上部單砂體入靶（圖2）。

2．2．2 入靶點下調

如果設計目標單砂體處于砂層組上部或中部，在鉆達設計目標層位置砂體厚度變薄，甚至相變或尖滅而很快鉆遇泥質巖，這種情況顯然不必考慮在原位置入靶，應繼續穩斜向下追蹤下部單砂體，井斜控制可以根據預測下部砂體位置而設定，一般保持在84°或略低于該值即可［9］。

2．3 水平段側鉆方式優化

2．3．1 水平段趨勢水平或上翹

如果水平段井眼軌跡整體井斜趨勢大于等于90°，鉆遇巖性相變應先向上繼續增斜追砂層，因目前入靶位置多在目標砂層中上部，井眼軌跡上方始終留有3～5m空間，一方面，充分利用增斜鉆具自然增斜功能，減少定向滑動頻次；另一方面，即使向上追蹤砂體無果，可以退回巖性變化點直接向下懸空側鉆而不用填井側鉆。

圖2 蘇6-18-20H2井隨鉆剖面圖

2．3．2 水平段趨勢下傾

當水平段井眼軌跡整體井斜趨勢小于90°，鉆遇泥巖時如果井斜角不低于88°，且增斜較為容易仍可先向上或平追上部砂層；如果向上增斜困難，可將井斜再適當降低向下探砂層（井斜調整以滿足追上砂層后仍能繼續施工為原則）。如果向下追蹤砂層失敗，則填井在巖性變化處側鉆向上追砂體。

正常情況下，如果向下鉆遇泥巖垂厚在2～3m，泥巖段長度在100m以上，考慮到向上追蹤仍要重復鉆遇大段泥巖，只有填井側鉆才容易追上上部砂體。填井側鉆是不得已而為之。

因此，水平段鉆遇巖性相變時應盡量按照“先上后下”的原則追蹤砂層，這樣可以減少填井工序（特殊情況除外），可節省鉆井時間3d以上。

2．4 水平段井眼軌跡控制優化

施工經驗表明，水平段井斜控制應保持合理的井斜變化率，相應井段內井斜不宜變化過大，一般30m水平段控制在±2°范圍之內即可。假如設計要求水平段按90°水平鉆進，則控制井斜在88°～92°之間較為合理，超出該井斜范圍，隨著井斜偏差的增大鉆具摩阻越大，水平段施工將越來越困難，因此，水平段施工應盡量不要超出該范圍，除非在即將完成水平段施工時發生巖性相變，可以按照±5°偏差的大井斜探明地質情況，以達到地質認識的目的。

2．5 水平段地質導向優化

由于蘇里格氣田復雜的砂體疊置關系，常見以交錯單砂體所引起的“假構造”，因此，水平段地質導向關鍵是對水平井部署區域目標層“真假構造”的識別。但無論是同一砂體真構造，還是由不同砂體形成的假構造，水平段施工都不應過分注重設計構造趨勢而忽視巖性變化，應以“先追蹤砂體、后參考構造”的原則靈活調整導向。以蘇里格氣田中區水平井施工為例，采取該導向方法取得了顯著效果，全年有5口井采取追蹤砂體導向而偏離設計井眼軌跡獲得成功，砂層鉆遇率明顯提高。典型井如蘇東67-07H1井，水平段末端與設計井眼軌跡偏差達11m，而砂層鉆遇率達到84．4%（圖3）。

3 優化效果

通過水平井開發技術優化，水平井配套技術更加完善，應用效果更加明顯，水平井施工出現復雜情況頻次明顯減少，多項開發、技術指標再次被刷新。

1）全年所實施水平井（包括5組叢式水平井）全獲成功，叢式水平井比例占全年水平井總井數近一半（47．6%）。

2）全年完鉆水平井平均砂層鉆遇率達到88．2%，較上年提高近15%；有效儲層鉆遇率66．9%，較上年提高了約6%。其中蘇6-20-14H井水平段長1 100m，鉆遇砂層1 100m，砂層鉆遇率100%；蘇6-15-7H井水平段長1 095m，創最高有效儲層鉆遇率（93．4%）。

3）水平井施工單隊首次實現6開6完。

4）創1 000m水平段最短鉆井時間（3d）。

5）全年完鉆21口井，平均鉆井周期48．27d，創最短鉆井周期（26．96d），其中4口井鉆井周期縮短在30d以內，創同等水平段長度（1 319m）最短施工時間（4．21d）。

圖3 蘇東67-07H1井隨鉆剖面圖

4 結論

1）水平井井口應選在目標層所處構造低部位，設計水平段延伸方向沿局部砂體構造上傾方向，可利用水平段鉆進自然增斜效果，減少井斜調整頻率，提高施工效率。

2）對于目標層由多個單砂體組成的砂層組，應根據實際鉆遇情況靈活調整入靶位置，可有效避免因目標層橫向變化導致入靶效果不佳或無法入靶。

3）水平段鉆遇巖性相變，應按“先上后下”原則追蹤砂層，可減少填井側鉆施工工序，節省鉆井時間，提高施工效率，縮短鉆井周期。

4）水平段井斜控制合理可以降低施工難度，30m水平段井斜變化不應超過±2°。

5）水平段地質導向應以“先追蹤砂體，后參考構造”為原則，有利于提高砂層鉆遇率。

［1］張明祿，李進步，安文宏，等．蘇里格氣田盒8段氣藏有效砂體成因模式［J］．天然氣工業，2008，28（增刊2）：14-17．

［2］張吉，達世攀，張志剛．蘇里格氣田有效儲層分類評價［J］．天然氣工業，2008，28（增刊2）：28-30．

［3］李進步，張吉，張清，等．蘇里格氣田盒8段儲層綜合評價［J］．天然氣工業，2008，28（增刊2）：9-13．

［4］祝金利，艾芳，王繼平，等．蘇里格氣田蘇10區塊優化布井技術［J］．天然氣工業，2007，27（12）：111-113．

［5］李會軍，張文才，朱雷．蘇里格氣田優質儲層控制因素［J］．天然氣工業，2007，27（12）：16-18．

［6］何光懷，李進步，王繼平，等．蘇里格氣田開發技術新進展及展望［J］．天然氣工業，2011，31（2）：12-16．

［7］靳秀菊，畢建霞，劉紅磊，等．水平井優化設計技術在普光氣田產能建設中的應用［J］．天然氣工業，2011，31（5）：58-60．

［8］佟長海，魯港，譚靜，等．水平井的中靶分析［J］．天然氣工業，2008，28（3）：64-66．

［9］李建奇，楊志倫，陳啟文，等．蘇里格氣田水平井開發技術［J］．天然氣工業，2011，31（8）：60-64．

（修改回稿日期 2012-03-31 編輯 韓曉渝）

DOI：10．3787／j．i s s n．1000-0976．2012．06．009

C h e n Q i w e n，e n g i n e e r，b o r n i n 1964，i s m a i n l y e n g a g e d i n t h e d e v e l o p m e n t g e o l o g y o f n a t u r a l g a s a n d g a s r e s e r v o i r e n g i n e e r i n g a n d m a n a g e m e n t．

A d d：R o o m 1302，W e i y a n g B u i l d i n g，W e i y a n g h u G a r d e n，X i＇a n，S h a a n x i 710021，P．R．C h i n a

T e l：＋86-29-8658 0109 E-m a i l：c q w＿c q＠p e t r o c h i n a．c o m．c n

O p t i m i z a t i o n o f h o r i z o n t a l w e l l d e v e l o p m e n t t e c h n o l o g y i n t h e S u l i g e G a s F i e l d

C h e n Q i w e n，D o n g Y u，W a n g F e i，Y e C h a o，W a n g Z a n
（N o．4 G a s P r o d u c t i o n P l a n t，C h a n g q i n g O i l f i e l d C o m p a n y，P e t r o C h i n a，X i＇a n，S h a a n x i 710021，C h i n a）

N A T U R．G A S I N D．V O L UME32，I S S U E6，p p．39-42，6／25／2012．（I S S N1000-0976；I n C h i n e s e）

A l o n g w i t h t h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f t h e S u l i g e G a s F i e l d，O r d o s B a s i n，s o m e s p e c i a l p r o b l e m s o c c u r r e d，w h i c h h a s a f f e c te d t h e c o m p r e h e n s i v e b e n e f i t o f a h o r i z o n t a l w e l l t o s o m e d e g r e e．I n v i e w o f t h i s，b a s e d o n t h e e x i s t i n g h o r i z o n t a l w e l l t e c h n i q u e s，v a r i o u s s p e c i a l c i r c u m s t a n c e s a n d i n f l u e n c i n g f a c t o r s a r e s y s t e m a t i c a l l y a n a l y z e d．M o r e o v e r，s u c h c r u c i a l t e c h n i q u e s a s w e l l s e l e c t i o n，t a r g e t-e n t e r i n g，h o r i z o n t a l s e c t i o n g e o s t e e r i n g e t c．a r e r e-o p t i m i z e d．F i r s t，t h e w e l l h e a d s h o u l d b e p o s i t i o n e d a t a l o w p o s i t i o n o f t h e s t r u c t u r e w h e r e t h e t a r g e t e d s t r a t u m i s l o c a t e d，a n d t h e d i r e c t i o n o f t h e h o r i z o n t a l s e c t i o n e x t e n s i o n i s j u s t t h e d i r e c t i o n o f l o c a l u p d i p s t r u c t u r e．S e c o n d，f o r t h e t a r g e t e d s t r a t u m c o m p o s i n g o f m u l t i p l e s i n g l e s a n d b o d i e s，t h e l o c a t i o n o f t h e t a r g e t-e n t e r i n g s h o u l d b e m e d i a t e d f l e x i b l y a c c o r d i n g t o t h e p r a c t i c a l d r i l l i n g s i t u a t i o n．T h i r d，i f t h e l i t h o f a c i e s c h a n g e i s m e t a t t h e h o r i z o n t a l s e c t i o n，a r u l e o f f i r s t-u p-t h e n-d o w n s h o u l d b e a p p l i e d t o t r a c k t h e s a n d b e d．F o u r t h，t h e w e l l d e v i a t i o n o f h o r i z o n t a l s e c t i o n s h o u l d b e r e a s o n a b l y c o n t r o l l e d a n d t h e c h a n g e o n t h e 30mh o r i z o n t a l s e c t i o n s h o u l d b e w i t h i n±2°．F i f t h，t h e h o r i z o n t a l s e c t i o n g e o s t e e r i n g s h o u l d f o ll o w t h e r u l e o f t r a c k i n g t h e s a n d b e d b e f o r e r e f e r e n c i n g t h e s t r u c t u r e．F i e l d a p p l i c a t i o n s s h o w t h a t a l l t h e h o r i z o n t a l w e l l s，i n c l u d i n g t h e 5g r o u p s o f c l u s t e r h o r i z o n t a l w e l l s，a r e s u c c e s s f u l l y d e v e l o p e d．T h e d r i l l i n g r a t i o o f t h e s a n d b e d o f t h e d r i l l e d h o r i z o n t a l w e l l r e a c h e s 88．2%．T h e h o r i z o n t a l w e l l d r i l l i n g c r e w h a s f i n i s h e d w e l l s e r v i c e s i x t i m e s f r o m s p u d-i n t o w e l l c o m p l e t i o n f o r t h e f i r s t t i m e，s e t t i n g u p a n e w r e c o r d o f 3d a y s a s t h e s h o r t e s t d r i l l i n g t i m e f o r t h e 1000mh o r i z o n t a l s e c t i o n w i t h t h e a v e r a g e d r i l l i n g c y c l e o f 48．27d a y s．T h i s s t u d y p r o v i d e s t e c h n i c a l s u p p o r t f o r t h e h i g h-e f f i c i e n c y d e v e l o p m e n t o f t h e S u l i g e G a s F i e l d．

O r d o s B a s i n，S u l i g e G a s F i e l d，h o r i z o n t a l w e l l，d e v e l o p m e n t，t e c h n o l o g y，w e l l s e l e c t i o n，t a r g e t-e n t e r i n g，g e o s t e e r i n g，o p t i m i z a t i o n

book=39,ebook=465

10．3787／j．i s s n．1000-0976．2012．06．009

陳啟文，1964年生，工程師；主要從事天然氣開發地質與氣藏工程研究和管理工作。地址：（710021）陜西省西安市長慶未央湖花園未央大廈1302室。電話：（029）86580109。E-m a i l：c q w＿c q＠p e t r o c h i n a．c o m．c n