摘 要 隨著水平井開發(fā)規(guī)模在鄂爾多斯盆地蘇里格氣田的不斷擴(kuò)大，一些新的特殊情況又逐漸顯現(xiàn)出來，不同程度地影響著水平井開發(fā)綜合效益。為此，在前期形成的水平井配套技術(shù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了水平井施工過程中出現(xiàn)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(zhì)導(dǎo)向等部分關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，即：①水平井井口應(yīng)選在目標(biāo)層所處構(gòu)造低部位，設(shè)計水平段延伸方向為沿局部砂體構(gòu)造上傾的方向；②對于目標(biāo)層由多個單砂體組成的砂層組，應(yīng)根據(jù)實際鉆遇情況靈活調(diào)整入靶位置；③水平段鉆遇巖性相變，應(yīng)按“先下后上”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(yīng)超過±2°；⑤水平段地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)以“先追蹤砂體，后參與構(gòu)造”為原則。現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)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(dá)到88.2%，水平井施工單隊首次實現(xiàn)6開6完，創(chuàng)下1000m水平段最短鉆井時間(3d)記錄，平均鉆井周期為48.27d。
關(guān)鍵詞 鄂爾多斯盆地 蘇里格氣田 水平井 開發(fā) 技術(shù) 選井 入靶 地質(zhì)導(dǎo)向 優(yōu)化
鄂爾多斯盆地蘇里格氣田儲層地質(zhì)條件異常復(fù)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(xù)性和連通性差。近年來水平井實施也基本證實了目標(biāo)層砂體物性、含氣性橫向變化快的這種特征，即便在400 1T1左右靶前距范圍之內(nèi)，作為參照井目標(biāo)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(chǎn)量、提高氣田采收率為重要手段的水平井開發(fā)方式在蘇里格氣田得到規(guī)模推廣和應(yīng)用，單井產(chǎn)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(zhì)導(dǎo)向等為核心的技術(shù)系列業(yè)已形成。隨著水平井開發(fā)進(jìn)程的持續(xù)推進(jìn)，水平井開發(fā)技術(shù)也相應(yīng)得到了逐步完善。
事實上，正是由于蘇里格氣田復(fù)雜的地質(zhì)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(fā)綜合效益，既要提高開發(fā)效果又要降低開發(fā)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(shù)方案和技術(shù)措施進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。
1 需要優(yōu)化的內(nèi)容
1.1水平井入靶
蘇里格氣田儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，作為水平井目標(biāo)層大多由多套含氣單砂體所組成，它們之間或由泥質(zhì)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(biāo)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(zhì)夾層變厚或減薄等。而設(shè)計一般都選擇參照井厚度大、含氣性好的單砂體作為人靶位置。如果遇見入靶點位置目標(biāo)層發(fā)生較大變化，不進(jìn)行調(diào)整仍按原設(shè)計靶點入靶，則存在原目標(biāo)砂體相變或尖滅風(fēng)險(圖1)，如何保證水平井人靶是優(yōu)化的內(nèi)容之一。
1.2水平段施工
水平段施工需要根據(jù)井斜變化情況及時調(diào)整，采取定向滑動增斜或降斜，但定向滑動鉆時慢，井斜調(diào)整頻率越高費時越多，因此，應(yīng)盡量增加復(fù)合鉆井比例以提高機(jī)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(yōu)化的內(nèi)容之一。
1.3水平段側(cè)鉆
當(dāng)水平段鉆遇大段泥巖導(dǎo)致鉆井無法正常施工的情況下，一般都采取側(cè)鉆的辦法在巖性變化點重新尋找砂層。側(cè)鉆分填井側(cè)鉆和懸空側(cè)鉆，懸空側(cè)鉆工序簡單，而填井側(cè)鉆則工序復(fù)雜，浪費時間。如何采用最佳導(dǎo)向策略優(yōu)化側(cè)鉆方式或盡量減少側(cè)鉆率是優(yōu)化內(nèi)容之一。
1.4水平段井眼軌跡控制
水平段施工，現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向時常單以達(dá)到地質(zhì)目的而隨意調(diào)整井斜，導(dǎo)致井眼軌跡大幅度起伏。實際上，井眼軌跡不規(guī)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(jīng)常發(fā)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?qū)е聼o法施工而提前完鉆，因此，合理調(diào)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(yōu)化內(nèi)容之一。
1.5水平段地質(zhì)導(dǎo)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(biāo)氣層海拔高度設(shè)計井眼軌跡。由于蘇里格氣田復(fù)雜的儲層地質(zhì)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(zhì)夾層、或鉆遇巖性相變等，水平段如何最佳導(dǎo)向也是優(yōu)化內(nèi)容之一。
2 優(yōu)化措施
2.1水平井選井優(yōu)化
基于水平段施工多采用增斜鉆具，復(fù)合鉆進(jìn)時多數(shù)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(yīng)考慮水平井部署區(qū)域砂體局部構(gòu)造變化特征。水平井井口應(yīng)選在目標(biāo)層所處構(gòu)造低部位，設(shè)計水平段方向與砂體構(gòu)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(jìn)自然增斜而減少人為調(diào)整頻率，以提高機(jī)械鉆速。再者，在發(fā)生巖性相變時還可直接向下懸空側(cè)鉆[7]。
2.2水平井入靶優(yōu)化
水平井入靶應(yīng)首先考慮目標(biāo)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(biāo)層是由多個單砂體組成的砂層組，厚度應(yīng)在15m左右，三元結(jié)構(gòu)明顯，入靶目標(biāo)單砂體厚度不小于6 m，單砂體之間泥質(zhì)夾層不超過2m。這種特征的目標(biāo)層可按以下兩種方式入靶。
2.2.1入靶點上調(diào)
如果設(shè)計目標(biāo)單砂體處于砂層組中部或下部，在未鉆達(dá)設(shè)計目標(biāo)靶點A前，鉆遇目標(biāo)砂層組上部單砂體變厚、含氣性變好，可調(diào)整設(shè)計不在原靶點位置入靶。在當(dāng)前井斜滿足工程人靶條件的前提下，采取強(qiáng)增斜在上部單砂體入靶，可防止因原目標(biāo)砂體厚度變薄、含氣性變差而入靶困難，或無法入靶，或勉強(qiáng)入靶也會因砂層條件逐漸變差而給后續(xù)水平段施工帶來不可預(yù)見的麻煩。
目前，水平井斜井段施工最大增斜率可達(dá)3°/10m，而要保證技術(shù)套管順利下入，增斜率控制在2°～2.5°/10m較為合理。當(dāng)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(biāo)層[8]。
在鉆遇上部砂體頂部時井斜一般在80°左右，需要穩(wěn)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(xù)快速下探按原設(shè)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(biāo)砂層組上部單砂體時，砂體厚度變厚，由干層變?yōu)?/span>氣層，后調(diào)整入靶位置在上部單砂體入靶(圖2)。
2.2.2入靶點下調(diào)
如果設(shè)計目標(biāo)單砂體處于砂層組上部或中部，在鉆達(dá)設(shè)計目標(biāo)層位置砂體厚度變薄，甚至相變或尖滅而很快鉆遇泥質(zhì)巖，這種情況顯然不必考慮在原位置入靶，應(yīng)繼續(xù)穩(wěn)斜向下追蹤下部單砂體，井斜控制可以根據(jù)預(yù)測下部砂體位置而設(shè)定，一般保持在84°或略低于該值即可[9]。
2.3水平段側(cè)鉆方式優(yōu)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(yīng)先向上繼續(xù)增斜追砂層，因目前入靶位置多在目標(biāo)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(cè)鉆而不用填井側(cè)鉆。
2.3.2 水平段趨勢下傾
當(dāng)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(dāng)降低向下探砂層(井斜調(diào)整以滿足追上砂層后仍能繼續(xù)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(cè)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(fù)鉆遇大段泥巖，只有填井側(cè)鉆才容易追上上部砂體。填井側(cè)鉆是不得已而為之。
因此，水平段鉆遇巖性相變時應(yīng)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(jié)省鉆井時間3d以上。
2.4水平段井眼軌跡控制優(yōu)化
施工經(jīng)驗表明，水平段井斜控制應(yīng)保持合理的井斜變化率，相應(yīng)井段內(nèi)井斜不宜變化過大，一般30m水平段控制在±2°范圍之內(nèi)即可。假如設(shè)計要求水平段按90°水平鉆進(jìn)，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(yīng)盡量不要超出該范圍，除非在即將完成水平段施工時發(fā)生巖性相變，可以按照±5°偏差的大井斜探明地質(zhì)情況，以達(dá)到地質(zhì)認(rèn)識的目的。
2.5水平段地質(zhì)導(dǎo)向優(yōu)化
由于蘇里格氣田復(fù)雜的砂體疊置關(guān)系，常見以交錯單砂體所引起的“假構(gòu)造”，因此，水平段地質(zhì)導(dǎo)向關(guān)鍵是對水平井部署區(qū)域目標(biāo)層“真假構(gòu)造”的識別。但無論是同一砂體真構(gòu)造，還是由不同砂體形成的假構(gòu)造，水平段施工都不應(yīng)過分注重設(shè)計構(gòu)造趨勢而忽視巖性變化，應(yīng)以“先追蹤砂體、后參考構(gòu)造”的原則靈活調(diào)整導(dǎo)向。以蘇里格氣田中區(qū)水平井施工為例，采取該導(dǎo)向方法取得了顯著效果，全年有5口井采取追蹤砂體導(dǎo)向而偏離設(shè)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(shè)計井眼軌跡偏差達(dá)11m，而砂層鉆遇率達(dá)到84.4%(圖3)。
3 優(yōu)化效果
通過水平井開發(fā)技術(shù)優(yōu)化，水平井配套技術(shù)更加完善，應(yīng)用效果更加明顯，水平井施工出現(xiàn)復(fù)雜情況頻次明顯減少，多項開發(fā)、技術(shù)指標(biāo)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?dāng)?shù)近一半(47.6%)。
2)全年完鉆水平井平均砂層鉆遇率達(dá)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1100m，鉆遇砂層1100m，砂層鉆遇率100%；蘇6-15-7H井水平段長1095m，創(chuàng)最高有效儲層鉆遇率(93.4%)。
3)水平井施工單隊首次實現(xiàn)6開6完。
4)創(chuàng)1000m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(chuàng)最短鉆井周期(26.96d)，其中4口井鉆井周期縮短在30d以內(nèi)，創(chuàng)同等水平段長度(1319m)最短施工時間(4.21d)。
4 結(jié)論
1)水平井井口應(yīng)選在目標(biāo)層所處構(gòu)造低部位，設(shè)計水平段延伸方向沿局部砂體構(gòu)造上傾方向，可利用水平段鉆進(jìn)自然增斜效果，減少井斜調(diào)整頻率，提高施工效率。
2)對于目標(biāo)層由多個單砂體組成的砂層組，應(yīng)根據(jù)實際鉆遇情況靈活調(diào)整入靶位置，可有效避免因目標(biāo)層橫向變化導(dǎo)致人靶效果不佳或無法入靶。
3)水平段鉆遇巖性相變，應(yīng)按“先上后下，，原則追蹤砂層，可減少填井側(cè)鉆施工工序，節(jié)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(yīng)超過±2°。
5)水平段地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)以“先追蹤砂體，后參考構(gòu)造”為原則，有利于提高砂層鉆遇率。
參考文獻(xiàn)
[1]張明祿，李進(jìn)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(yè)，2008，28(增刊2)：14-17．
[2]張吉，達(dá)世攀，張志剛．蘇里格氣田有效儲層分類評價[J]．天然氣工業(yè)，2008，28(增刊2)：28-30．
[3]李進(jìn)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(yè)，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(qū)塊優(yōu)化布井技術(shù)[J]．天然氣工業(yè)，2007，27(12)：111-113．
[5]李會軍，張文才，朱雷．蘇里格氣田優(yōu)質(zhì)儲層控制因素[J]．天然氣工業(yè)，2007，27(12)：16-18．
[6]何光懷，李進(jìn)步，王繼平，等．蘇里格氣田開發(fā)技術(shù)新進(jìn)展及展望[J]．天然氣工業(yè)，2011，31(2)：12-16．
[7]靳秀菊，畢建霞，劉紅磊，等．水平井優(yōu)化設(shè)計技術(shù)在普光氣田產(chǎn)能建設(shè)中的應(yīng)用[J]．天然氣工業(yè)，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(yè)，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(fā)技術(shù)[J]．天然氣工業(yè)，2011，31(8)．60-64．
本文作者：陳啟文 董瑜 王飛 葉超 王贊
作者單位：中國石油長慶油田公司第四采氣廠
