兩種過斷層著陸模式在渤海B油田的應(yīng)用

李 琰，秦 磊，李 輝，馬 猛，譚偉雄，徐 昱

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

目前，大多數(shù)海上油氣田開發(fā)過程中井型以水平井為主，能夠提高單井產(chǎn)量和采收率，實(shí)現(xiàn)油氣藏的有效開發(fā)。水平井在鉆進(jìn)過程中有兩個(gè)關(guān)鍵階段，即水平井的著陸和水平段的隨鉆跟蹤[1]。渤海油田斷層較為發(fā)育，增加了水平井作業(yè)難度，而水平井著陸的好壞直接影響后續(xù)水平段的鉆井[2]。

目前常采用“穩(wěn)斜探頂”法來進(jìn)行水平井的著陸[3-4]，在標(biāo)志層合適時(shí)常采用“增-穩(wěn)-增-水平段”的方法來控制井軌跡的實(shí)施[5]。徐進(jìn)賓[6]等人提出水平井或定向井鉆井時(shí)，斷層產(chǎn)狀與井軌跡方位的不同關(guān)系會導(dǎo)致實(shí)鉆地層復(fù)雜化，對水平井過斷層后鉆遇地層異常情況進(jìn)行了分類。借鑒前人成果，對過斷層著陸出現(xiàn)井軌跡重復(fù)鉆遇同一砂體或井軌跡未鉆遇標(biāo)志層直接鉆入目標(biāo)砂體的情況進(jìn)行總結(jié)分析，形成一套水平井過斷層著陸導(dǎo)向方法并進(jìn)行應(yīng)用，保證水平井的順利實(shí)施，也為地質(zhì)導(dǎo)向工作提供一定的指導(dǎo)和借鑒。

1 水平井過斷層著陸模式分析

鉆井過程中，鉆遇斷層會對認(rèn)識地層造成影響，斷層產(chǎn)狀與井軌跡方位的不同關(guān)系會導(dǎo)致實(shí)鉆地層復(fù)雜化。水平井過斷層著陸存在兩種模式，即下降盤著陸模式和上升盤著陸模式。

1.1 下降盤著陸模式

當(dāng)井軌跡在斷層的下降盤著陸時(shí)，由于目的砂體被錯(cuò)斷，鉆井過程中可能出現(xiàn)地層重復(fù)，井軌跡穿過斷層上升盤被錯(cuò)斷砂體，在下降盤重新鉆入目的砂體(圖1a)。下降盤著陸模式具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：①重復(fù)段的地層在錄井及測井資料的響應(yīng)上具有較好的相似性；②上升盤地層易造成入層的假象(圖1b)，給地層對比和判斷帶來困難。在此種模式下，若單純通過地層對比預(yù)測目的層深度存在較大的不確定性，易著陸在上升盤非目標(biāo)砂體內(nèi)。

圖1 下降盤著陸模式示意圖

1.2 上升盤著陸模式

當(dāng)井軌跡過斷層后在斷層的上升盤著陸時(shí)，會出現(xiàn)過斷層之后，缺少標(biāo)志層而直接著陸的情況(圖2a)。此模式具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：①由于標(biāo)志層的缺失，目的層上部不存在明顯的標(biāo)志層(2b)，標(biāo)準(zhǔn)巖性組合特征及特殊巖層均不明顯，地層對比困難，著陸前通過地層對比和井斜數(shù)據(jù)進(jìn)行地層視厚度的確定及儲層深度預(yù)測誤差較大；②由于著陸前不存在較為明顯的標(biāo)志層和特殊層，入目的層前測井資料和錄井資料均無明顯的響應(yīng)特征。此種模式下，著陸過程中無法判斷后續(xù)找層鉆進(jìn)的方向，極易鉆穿目的層或著陸在非目的層位置，造成著陸失敗。

圖2 上升盤著陸模式示意圖

2 水平井過斷層著陸導(dǎo)向方法研究

B油田為渤海油田典型的復(fù)雜斷塊油田之一，構(gòu)造受主控?cái)鄬盂皬]斷裂右旋張扭活動(dòng)的影響，斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，斷層發(fā)育且斷裂系統(tǒng)復(fù)雜，形成眾多斷塊及背斜圈閉。目的層附近的斷層給水平井著陸帶來了諸多困難，為了保證水平井的順利實(shí)施，針對上述兩種模式進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)向方法研究。

2.1 下降盤著陸模式導(dǎo)向方法

由于在下降盤著陸時(shí)，會出現(xiàn)將錯(cuò)斷砂體誤認(rèn)為目標(biāo)砂體的情況，因此，需準(zhǔn)確識別錯(cuò)斷砂體并判斷目標(biāo)著陸砂體的位置。針對這種情況建立相應(yīng)導(dǎo)向方法流程：①鉆前階段，通過對設(shè)計(jì)井目的砂體測井、錄井、地震等資料響應(yīng)特征進(jìn)行分析，結(jié)合區(qū)域斷層特征(斷層位置、斷點(diǎn)位置、斷層產(chǎn)狀、斷距等)，建立設(shè)計(jì)井鉆前地質(zhì)模型，將設(shè)計(jì)軌跡投影在模型內(nèi)，判斷軌跡與地層之間的關(guān)系，提前判斷地層重復(fù)鉆遇情況，初步識別出目標(biāo)砂體的位置，預(yù)測正確的著陸位置；②在著陸的過程中，重點(diǎn)依靠地震資料，綜合隨鉆測量數(shù)據(jù)，利用隨鉆動(dòng)態(tài)地震反演結(jié)果預(yù)測水平井鉆前地層的地質(zhì)情況[7]，隨時(shí)校正地層對比結(jié)果，更新地質(zhì)認(rèn)識；當(dāng)出現(xiàn)類似目的砂體響應(yīng)特征的地層時(shí)，應(yīng)結(jié)合地震資料判斷軌跡的位置，確定是否已過斷層，若當(dāng)前軌跡未過斷層，此時(shí)鉆遇的砂體可能為被斷層錯(cuò)斷的砂體，切勿立即進(jìn)行著陸；應(yīng)依據(jù)實(shí)鉆情況及時(shí)校正鉆前地質(zhì)預(yù)測模型，并結(jié)合地震資料及地層對比結(jié)果進(jìn)行綜合分析，實(shí)時(shí)更新對著陸位置的預(yù)測；③在校正模型，預(yù)測位置的同時(shí)，需要隨時(shí)把握井軌跡和目的砂體間的位置關(guān)系，確定合適的井斜角度，優(yōu)化軌跡，綜合測井、錄井、工程等參數(shù)確定軌跡已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際的目標(biāo)砂體后再著陸(圖3a)。

2.2 上升盤著陸模式導(dǎo)向方法

上升盤著陸模式下，會出現(xiàn)過斷層后標(biāo)志層缺失而直接著陸的情況，因此，需在無明顯標(biāo)志層及特殊層的情況下預(yù)測目的層的位置。針對這種情況建立相應(yīng)導(dǎo)向方法流程(圖3b)：①鉆前階段，將設(shè)計(jì)的井軌跡信息與該區(qū)域鉆前斷層特征(斷層位置、斷點(diǎn)位置、斷層產(chǎn)狀、斷距等)相結(jié)合，建立設(shè)計(jì)井鉆前地質(zhì)模型，初步判斷軌跡與地層之間的關(guān)系，初步預(yù)測目的砂體的著陸位置；②著陸過程中，利用地震資料判斷井軌跡過斷層后，將實(shí)鉆地層情況與鄰井進(jìn)行對比，尋找相同的巖性組合特征、特殊的巖性標(biāo)志層，對穩(wěn)定的主要砂體及標(biāo)志層通過井斜數(shù)據(jù)進(jìn)行校正對比；同時(shí)，通過鄰井地震標(biāo)定的地層速度預(yù)測設(shè)計(jì)井儲層深度，做好地震地質(zhì)相結(jié)合，并通過上部鉆遇巖性、標(biāo)志層的發(fā)育情況，及時(shí)修正地震速度[8]，更新鉆前地質(zhì)模型；③考慮到過斷層后標(biāo)志層缺失，目的層深度不確定，著陸過程中會存在大段調(diào)整井斜找儲層的工作，在實(shí)時(shí)更新模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)綜合錄井、測井實(shí)時(shí)提供的巖屑、熒光、鉆時(shí)、電阻率、孔隙度曲線等地質(zhì)資料，結(jié)合已有地質(zhì)認(rèn)識、實(shí)際鉆井作業(yè)能力及作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等因素，提前控制井軌跡以合理井斜角度探找儲層，使其在地層中合理位置穿行[9-10]，為順利著陸提供必要和及時(shí)的支持。

圖3 兩種模式下著陸導(dǎo)向流程

3 應(yīng)用實(shí)例

渤海B油田開發(fā)項(xiàng)目共實(shí)施137口井，其中水平井52口，需要過斷層著陸的水平井20口。利用上述導(dǎo)向方法指導(dǎo)了20口水平井的著陸，成功率達(dá)100%。以渤海B油田部署的水平井D22H井和A15H井的實(shí)際作業(yè)情況為例，進(jìn)一步說明過斷層著陸兩種模式導(dǎo)向方法的應(yīng)用效果。

3.1 下降盤著陸模式地質(zhì)導(dǎo)向方法應(yīng)用實(shí)例

水平井D22H井設(shè)計(jì)的目的層是明化鎮(zhèn)組3-1655砂體，著陸階段采用了下降盤著陸模式地質(zhì)導(dǎo)向方法。鉆前階段分析D22H井砂體被斷層錯(cuò)斷，設(shè)計(jì)軌跡穿過斷層上升盤，在斷層下降盤的目標(biāo)砂體著陸，著陸過程中會出現(xiàn)重復(fù)鉆遇地層的情況；著陸過程中，鉆進(jìn)至垂深1 641.6 m時(shí)，該處測井曲線響應(yīng)與目的砂體曲線特征相似，結(jié)合地震資料更新地層對比認(rèn)識，認(rèn)為此處鉆遇的砂體與目的層砂體為同一套砂體，此處為被斷層錯(cuò)斷的上升盤砂體，并非著陸目標(biāo)層，因此，控制軌跡繼續(xù)鉆進(jìn)；鉆進(jìn)至垂深1 663.1 m時(shí)，結(jié)合地震資料及測井資料判斷目前軌跡已經(jīng)穿過斷層上升盤砂體，位于目的層頂部泥巖段，及時(shí)更新導(dǎo)向模型(圖4)，以井斜86°穩(wěn)斜鉆進(jìn)，最終成功著陸，預(yù)測儲層頂部垂深1 665.0 m，實(shí)鉆頂部垂深1 667.0 m，比預(yù)測多2 m。

圖4 渤海B油田D22H井水平段著陸情況(藍(lán)色為模擬曲線，紅色為實(shí)鉆曲線)

通過運(yùn)用水平井下降盤著陸模式地質(zhì)導(dǎo)向方法，D22H井在地層重復(fù)的情況下成功著陸在目標(biāo)位置，為水平段的成功實(shí)施奠定基礎(chǔ)，該井實(shí)鉆水平段長度241.0 m，有效目的層長度241.0 m，儲層鉆遇率100%。

3.2 上升盤著陸模式地質(zhì)導(dǎo)向方法應(yīng)用實(shí)例

渤海B油田水平井A15H井設(shè)計(jì)的目的層是明化鎮(zhèn)組3D-1780砂體，著陸階段采用了上升盤著陸模式地質(zhì)導(dǎo)向方法。鉆前階段分析該井砂體被斷層錯(cuò)斷，設(shè)計(jì)軌跡穿過斷層后在斷層上升盤的目標(biāo)砂體著陸，井軌跡過斷層后標(biāo)志層不明顯，井軌跡可能會鉆遇大段泥巖后直接進(jìn)入目的層著陸；實(shí)鉆過程中，在垂深1 668.0～1 670.0 m處鉆遇一套垂厚度約2 m的砂巖薄層，結(jié)合地震資料，認(rèn)為目前鉆遇砂體為目的層之上響應(yīng)不明顯的薄層砂體，判斷此時(shí)井軌跡已穿過斷層；鉆至垂深1 670.0 m后，結(jié)合測井資料，此時(shí)井軌跡過斷層后進(jìn)入目的層上部的大段泥巖中，結(jié)合地震資料更新地質(zhì)導(dǎo)向模型(圖5)，預(yù)測目的層頂部垂深為1 709.0 m，提前控制井斜穩(wěn)斜在85°鉆進(jìn)，最終找到目的層，著陸成功，實(shí)鉆目的層頂部垂深1 715.0 m，比預(yù)測多6.0 m。

圖5 渤海B油田A15H井水平段著陸情況(藍(lán)色為模擬曲線，紅色為實(shí)鉆曲線)

通過運(yùn)用上升盤著陸模式地質(zhì)導(dǎo)向方法，A15H井過斷層后在標(biāo)志層不明顯、目的層深度未知的情況下，成功找到目的層著陸，為水平段的成功實(shí)施奠定基礎(chǔ)，該井實(shí)鉆水平段長度255.0 m，有效目的層長度238.0 m，儲層鉆遇率93%。

4 結(jié)論

(1)水平井過斷層著陸存在下降盤著陸和上升盤著陸兩種模式。

(2)針對兩種模式建立隨鉆導(dǎo)向方法并運(yùn)用在渤海B油田，水平井過斷層著陸的成功率達(dá)100%，證明了這兩種導(dǎo)向方法的有效性。

(3)所建立的隨鉆導(dǎo)向方法在渤海B油田內(nèi)應(yīng)用取得良好的效果，為其他類似地質(zhì)特征的油田水平井地質(zhì)導(dǎo)向工作提供了借鑒。