夏92-H井復雜地層地質導向鉆井技術

張忠志丁 紅劉院濤

（1.東北石油大學，黑龍江大慶 163318；2.西部鉆探工程有限公司，新疆烏魯木齊 830011；

3.西部鉆探定向井技術服務公司，新疆烏魯木齊 830026；4.中國石油大學地球物理與信息工程學院，北京 102249）

夏92-H井復雜地層地質導向鉆井技術

張忠志1，2丁 紅3劉院濤4

（1.東北石油大學，黑龍江大慶 163318；2.西部鉆探工程有限公司，新疆烏魯木齊 830011；

3.西部鉆探定向井技術服務公司，新疆烏魯木齊 830026；4.中國石油大學地球物理與信息工程學院，北京 102249）

夏92-H井是環瑪湖凹陷斜坡帶上的一口預探水平井，該井所在區域構造復雜，橫向油藏埋深變化大，各井差異性大，采用常規技術無法及時準確找到儲層和確保井眼軌跡在儲層中穿行，不利于提高探井水平井的油層鉆遇率和油藏產能評價。通過建立鉆前地質模型、實時解釋隨鉆測井資料、及時進行地質導向、井眼軌跡描述與優化等，有效地確定了目的層頂界及著陸點深度，水平段油層鉆遇率達到100%，取得了較好的地質導向和軌跡控制效果。

環瑪湖；水平井；復雜地層；地質導向；軌跡控制

隨著對油氣藏資源勘探開發綜合效益的日益重視和鉆井工藝技術的不斷提高，利用水平井開發油氣藏的規模不斷擴大，尤其地質導向鉆井技術在薄層邊底水油藏、三低油氣藏及斷塊、遮擋等復雜油氣藏、剩余油氣藏的開發利用上得到長足發展。環瑪湖區域地質構造極為復雜，斷層發育、互層多，在該區域采用水平井有利于提高勘探效果。利用夏92-H井鄰井地質、測井資料，結合地質、工程設計，做好實鉆前地質建模研究，預測鉆進方向油層分布規律，同時在鉆井施工期間，利用實時地質錄井資料和LWD測井數據，及時進行地層對比，對地層做出準確的判斷，隨時調整井眼軌跡，精確地控制井眼軌跡穿行于儲層中，最大限度地打開產層，實現了地質導向目的。

1 地質特征

環瑪湖北斜坡區地層復雜，斷層發育，互層多，自下而上有二疊系、三疊系、侏羅系及白堊系等地層，其中二疊系與三疊系、三疊系與侏羅系為區域性不整合［1］。三疊系油氣主要沿著不整合面向上傾方向運移，在坡折帶處聚集成藏。夏92-H井是該區域上的第一口長水平段預探水平井，根據鄰井物性分析，三疊系百口泉組三段平均孔隙度約為10%，平均滲透率約為0.9 mD左右，為中孔低滲儲層；兩段儲層平均孔隙度約為8.5%，平均滲透率約為0.6 mD，為低孔低滲儲層。

2 技術難點

夏92井的鉆探風險主要來自3個方面：一是區塊側向遮擋條件，油藏位于瑪13—夏72井的坡折帶上，北面由坡折帶阻擋，東面為以夏73井等井一線致密砂礫巖遮擋，西面和南面由泥巖過渡帶封隔，油氣水的分布不明確，油層頂面深度難以精確確定；二是儲層的非均質性，百口泉組儲層孔隙組合主要為粒內溶孔—粒間溶孔—粒間殘留孔，孔隙非均質性較強，百口泉組砂礫巖儲層物性主要受沉積相帶控制，平面上非均質性明顯；三是最近鄰井井距1.8 km，地層傾角在一定范圍內具有不確定性。該井在鉆進過程中，需要有效避開油藏的底水層，以盡可能降低鉆井風險，還要求確保井眼軌跡在油層的最佳位置內穿行，以提高油層的穿透率，從而提高勘探效益，采用常規水平井鉆井技術難以滿足該井勘探鉆井的需要。

3 地質模型建立與分析

在開始導向前，首先收集目標井周圍資料，建立地質導向實鉆前地質模型。根據夏92井鄰井測井、地質等資料建立鉆前地質模型。通過研究發現，該井與鄰井地層對比，主要目的層距離三疊系T1b2層頂16 m，巖性為灰色熒光砂礫巖。從沉積厚度看，三疊系T1b2層頂部泥巖沿水平段鉆進方向逐漸變厚，三疊系T1b3層沿水平段鉆進方向沉積厚度有變薄趨勢。根據目的層測井響應特征分析，目的層厚度4 m，目的層上部自然伽馬測井值較高，自然伽馬由高變低后為主要目的層，常規自然伽馬測井測井值為105 API，目的層中下部自然伽馬測井值為90 API；目的層上部電阻率高于下部電阻率，中上部電阻率63 Ω·m，下部電阻率20～30 Ω·m，在鉆頭位置處于油層下部隨鉆測井電阻率會下降（見圖1）。與周圍鄰井井間構造對比，沿鉆進方向上入靶點構造位置略低于終靶點，沿鉆進方向上視地層傾角有上傾角度，見圖1。

圖1 導眼井夏92井與鄰井目的層T1b井間構造對比圖

根據前期測井、地質等資料建立的地質模型分析，可以得出結論：目的層構造產狀單斜構造，目的層沉積厚度穩定，A點到B點目的層厚度4.0 m，設計入靶井斜角82°，鉆入目的層頂界面后，垂深下移3.5 m井斜角調整到91.34°，方位角315.88°，穩斜91.34°鉆進600 m水平段。因此，在鉆進過程中根據地層實際構造位置變化調整井眼軌跡，盡量不能大幅度調整井眼軌跡，避免井眼軌跡呈“V”或大“S”型。在鉆進過程中，對測井資料實時解釋，及時了解鉆遇地層的巖性、含油性，結合垂深判斷實鉆地層構造情況及時調整井眼軌跡，確保夏92-H水平井地質導向成功。

4 實鉆地質導向與軌跡控制

使用LWD隨鉆測井儀器對該井著陸段和水平段進行隨鉆自然伽馬和電阻率測量。通過隨鉆測井資料實時解釋與數據處理，結合錄井巖屑、氣測值變化等，與實鉆前建立的地質模型進行實時對比分析，確認井眼在油層中的位置。優化鉆具組合和鉆井參數，加密井眼軌跡數據測量與計算，實時預測井眼軌跡變化趨勢，實現“地質靶窗”定位、準確入靶，并使井眼軌跡在目的層有利位置向前延伸［2-4］。

4.1 著陸段的地質導向與軌跡控制

4.1.1 鉆具組合與鉆井參數 鉆具組合：?311.2 mm鉆頭+?197 mm螺桿+?203.2 mmLWD短節+ ?165 mm無磁鉆鋌×1根+?127 mm加重鉆桿× 45根+?158.8 mm隨鉆震擊器+?127 mm加重鉆桿×6根+?127 mm斜坡鉆桿。

鉆井參數：鉆壓80～120 kN，泵壓17～19 MPa，排量40～45 L/s。

另外，鉆井液體系選擇鉀鈣基混油體系，通過體系混油和使用潤滑劑以強化鉆井完井液潤滑性，降低摩阻和扭矩，保證井下安全。

4.1.2 地質導向與軌跡控制 該井自2 170 m定向鉆進至井深2 540 m，井斜角74.85°，方位角314.8°，為實現有效著陸，及時下入LWD儀器進行實時跟蹤評價分析。鉆至井深2 557 m，隨鉆電阻率25Ω·m左右，自然伽馬95 API，通過地層對比分析認為2 557 m為T1b2層頂部低電阻率標志層，而預測目的層頂垂深為2 468 m。繼續鉆進至井深2 670 m，自然伽馬由105 API下降到90 API，隨鉆測井電阻率由40 Ω·m下降到30 Ω·m。根據綜合對比分析，2 670 m為目的層頂界面位置；另外，巖屑錄井巖性為灰色熒光砂礫巖，氣測值發生變化，綜合巖屑錄井與氣測變化判斷也為目的層頂界面，比鉆前預測目的層淺10.2 m。根據隨鉆測井電阻率曲線、自然伽馬測井值、巖屑錄井與氣測變化情況，準確確定了A點位置并順利中靶，并為水平段鉆進良好的井眼姿態。

4.2 水平段地質導向與軌跡控制

4.2.1 鉆具組合與鉆井參數 水平段鉆具組合：?215.9 mm鉆頭+?172 mm螺桿+?171 mm L WD短節+?127 mm無磁鉆桿×1根+?127 mm加重鉆桿×3根+?127 mm斜坡鉆桿×66根+?127 mm加重鉆桿×42根+?158.8 mm隨鉆震擊器+?127 mm加重鉆桿×6根+?127 mm斜坡鉆桿。水平段鉆井參數：鉆壓60～100 kN，泵壓18～20 MPa，排量28～32 L/s。

鉆井液體系選擇鉀鈣基混油鉆井完井液體系，注意鉆井液流變性能控制，增強鉆井液的攜帶、懸浮能力，有效消除巖屑床，防止阻卡。通過混油和使用固體潤滑劑以強化鉆井完井液潤滑性，降低摩阻和扭矩，保證長水平段井下安全。

4.2.2 地質導向調整軌跡情況 水平段鉆進過程中進行了4次軌跡調整。

第1次軌跡調整，水平段按照設計井斜91°鉆進，鉆進至井深2 733 m，電阻率由60 Ω·m下降到40 Ω·m，判斷井眼到達距目的層頂3.5 m的低電阻夾層。調整軌跡，將井斜角逐漸增加至91.89°，將井眼調整至距目的層頂3.1 m的位置，完成軌跡調整，繼續鉆進。

第2次軌跡調整，鉆進至井深2 800 m，井斜角92.09°，電阻率出現上升趨勢，即電阻率由50 Ω·m上升到最高65 Ω·m，同時氣測值下降。根據電阻率值與氣測值變化以及軌跡數據、油層位置等綜合分析，井眼到達距目的層頂2 m的位置，進入距目的層頂部物性較差的儲層。決定緩慢調整井斜至91°，將井眼調整到距目的層頂界面以下2.5 m的位置，穩斜鉆進至井深2 844 m，電阻率由65 Ω·m下降到50 Ω·m，井眼距目的層頂界面以下3 m，氣測值上升，井眼在顯示良好地油層位置。

第3次軌跡調整，鉆進至井深3 058 m，井斜角降至89.53°，井眼距目的層頂界面以下增至3.5 m，電阻率由50 Ω·m下降到40 Ω·m，同時氣測值下降，判斷井眼進入油層下部含油性較差位置。逐漸增加井斜，鉆至井深3 118 m，井斜增至91.5°，電阻率上升到50 Ω·m，氣測值上升，井眼回至良好油氣層位置。

第4次軌跡調整，穩斜鉆進至井深3 136 m，井眼距目的層頂界面以下3.0 m，電阻率由50 Ω·m下降至30 Ω·m，氣測值下降。通過綜合分析判斷為進入非均質夾層。繼續穩斜鉆進至井深3 142 m，電阻率重新上升至50 Ω·m左右，氣測值同時上升，井眼再次進入良好油層。鉆至井深3 386 m順利完鉆。

5 地質導向效果

在實際A點油層深度加深10 m的情況下，利用LWD隨鉆測井監測，結合巖屑錄井，通過與地質模型、鄰井地質特征等綜合對比分析，準確確認油層以上標志層［5-10］。精確調整和控制井眼軌跡，及時調整井斜達到91.0°，實現A點的地質中靶和良好著陸，并為水平段鉆井調整好井眼姿態。

在油層上傾、良好油層厚度1.5 m、實際B點在設計位置以下14.61 m的情況下，通過隨鉆電阻率和氣測值的變化、軌跡數據的實時測量計算以及與地質模型的實時對比分析，通過多次合理軌跡調整，實現了700 m水平段油層鉆遇率100%。并且井眼軌跡光滑，井眼暢通，起下鉆和完井管柱下入順利。

6 認識與建議

（1）LWD實時測量的自然伽瑪、電阻率曲線和建立的目標井地質模型能較好指導現場地質人員確定著陸點、判斷油氣層位置、確定油氣層上下界面。井斜、方位等軌跡參數能為定向井工程師調整鉆井參數提供依據，確保中靶，使軌跡達到地質要求。

（2）夏92-H井實現了隨鉆精確確定油氣層位置，為優化井眼軌跡設計和及時調整軌跡沿油氣層走向運行提供依據，不僅提高鉆井速度，減少勘探開發成本，而且有效回避鉆探開發風險。

（3）隨著LWD隨鉆測井技術的日臻成熟，實現鉆井、測井、解釋的一體化模式是地質導向技術發展的必然趨勢。

［1］何琰，牟中海，裴素安，等.準噶爾盆地瑪北斜坡帶油氣成藏研究［J］.西南石油學院學報，2005，27（6）：8-11.

［2］劉玉榜，劉華，賀昌華.FEWD地質導向鉆井技術及其應用［J］.鉆采工藝，2006，29（3）：102-104.

［3］付瑜，李桐，李丹琴.FEWD地質導向測量技術及應用［J］.石油機械，2013，40（4）：74-77.

［4］張嘉友，張昌峰，王朝輝，等.地質導向技術在蒙平1井的應用［J］.石油鉆采工藝，2006，28（S0）：12-13.

［5］曹澤甫，張敏，劉明國，等.衛360-平1井C1+GAMMA地質導向鉆井技術［J］.石油鉆采工藝，2009，31（3）：18-20.

［6］劉昌江.FEWD在勝利油田難動用剩余儲量開發中的應用［J］.石油鉆探技術，2004，32（1）：40-42.

［7］李文斌，劉永貴，王大力，等.隨鉆測量系統在波浪水平井中的應用［J］.石油鉆采工藝，2005，27（5）：26-29.

［8］王自民，劉春林，王克林，等.慶92側高難度定向井技術［J］.石油鉆采工藝，2013，35（4）：40-43.

［9］梁樹義.LWD隨鉆測量系統在古龍南-平20井中的應用［J］.中國西部科技，2013，12（4）：14-16.

［10］宋濤，譚來軍，梁羽佳，等.LWD隨鉆儀器在長慶油田水平井的應用［J］.石油儀器，2013，27（2）：26-28.

（修改稿收到日期 2014-06-20）

〔編輯 薛改珍〕

Geosteering drilling technology for the complex formation of Well Xia 92-H

ZHANG Zhongzhi1,2,DING Hong3,LIU Yuantao4
（1.Northeast Petroleum University,Daqing 163318,China;2.CNPC Western Drilling Engineering Company Limited,Urumqi 830011,China;3.CNPC Western Drilling Directional Well Technology Service Company,Urumqi 830026,China;4.Institute of Geophysics and Information Engineering,China University of Petroleum,Beijing 102249,China）

Well Xia 92-H is a wildcat well on the circum-Mahu sag slope belt.The region where the well is located has complex structure and large variation in lateral burial depth of the oil reservoirs,and the wells differ greatly from each other.Conventional technology cannot locate the reservoirs in a timely and accurate manner and cannot ensure that the hole trajectory will be kept in the reservoir,which is not favorable for improving the encountering rate of oil reservoir by horizontal wells and evaluation of reservoir productivity.By building a pre-drilling geologic model,real-time interpretation of MWD data and timely description and optimization of geosteering and wellbore trajectory,the top boundary of the target and landing depth could be effectively determined and 100% of reservoir encountering rate was achieved by horizontal holes,leading to excellent geosteering and trajectory control.

circum-Mahu;horizontal well;complex formation;geosteering;trajectory control

張忠志，丁紅，劉院濤.夏92-H井復雜地層地質導向鉆井技術［J］.石油鉆采工藝，2014，36（4）：6-9.

TE21

：A

1000–7393（2014）04–0006–04

10.13639/j.odpt.2014.04.002

中石油股份公司項目“新疆和吐哈油田油氣持續上產勘探開發關鍵技術研究”之專題“復雜油氣藏優快鉆井技術研究”（編號：2012E-34-13）資助。

張忠志，1967年生。1990年畢業于大慶石油學院鉆井工程專業，東北石油大學石油與天然氣工程專業博士研究生，現主要從事鉆井工程技術管理工作，高級工程師。電話：0991-7613366。E-mail：zhangzhongzhi@cnpc.com.cn。