胜利工程公司黄河钻井总公司70578队 毕振宇
胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司 李新跃
摘要：水平井眼轨迹控制是油田施工过程中的难题和关键之处。在进行实际水平井轨道控制的过程中，需要结合钻具的优选组合，通过预测油田位置进行钻井设计，确保井眼开采的准确程度在进行钻井的时候结合录井信息和GAMMA数据，预测井下的情况，确保控制油眼在矿井层中穿梭，提升油田的钻遇率。
关键词：薄油层；水平井；轨迹控制
为了提高油田开发效果,实现原油增产,最终达到提高开发效益的目的,近年来,油田开展了水平井钻井技术研究和钻井实践,水平井钻井技术在油气开发中得到广泛推广应用,包括薄油层水平井剖面优选技术、着陆控制技术、水平井眼轨迹控制技术等,并在油田实施了一批水平井,取得了较好的效果。
一、地质特征分析
某油田水平井主要开发油藏类型为复杂断块油藏和中深层低渗断块油藏。埋深一般在1800~4000m之间,储集层多为河流相细砂-粉砂岩；部分区块盐膏层发育。主要钻井难点:油田属典型的陆相沉积断块油气田,标志层少,储层埋深变化大,着陆控制难度大；目的层厚度小(0.85~2.5m),相变快,倾角变化大,提高油层钻遇率难度大；地层复杂,盐膏层发育,钻井液密度高；受地层注水的影响,地层压力紊乱,地温梯度高,钻井施工难度大。
二、薄油层水平井轨迹控制技术
1、剖面类型优选
根据地质目标,进行不同类型剖面、摩阻、曲率优化评价。结合中原油田地质特点,多采用具有两个调整井段的中曲率半径三增剖面,即直-增-微增-增-稳(探油顶)-增(着陆段)-水平段剖面。曲率20°~25°/100m,靶前位移270~300m,水平段300m左右。
对于该类型剖面,第一微增(稳斜)段可解决上直井段和第一次造斜后实际井眼轨迹与设计轨迹的井斜偏差,提高井眼轨迹控制的精度；第二稳斜段,即探油顶段可克服地层不确定因素,准确探知油顶位置和按现场实际地质要求顺利着陆,为实钻井眼轨迹根据实际钻探情况进行修正和控制留有余地。
2、着陆控制技术
2.1着陆控制难点
该油田水平井尤其是薄油层水平井着陆控制的难点是:油层顶界位置预测误差较大。油层顶界误差将给水平井的轨迹控制带来困难,大的油顶误差会造成控制方案的改变甚至可能造成失控；工具造斜率存在一定误差,且地质导向靶窗较小,对造斜率精度要求较高；材料仪器方向传感器离钻头有一定距离,进靶钻进的井底井斜角、方位不能直接测得而要靠预测确定,总会存在误差。
2.2着陆控制对策
(1)加强地质研究和现场监测手段,提高油层顶界位置预测精度。在钻井地质设计阶段,利用油田开发资料,研究目的层砂体沉积时的顶面形态,校正和确认目的层及其以上的不同油层顶面构造,确定目的层和油层顶面的深度数据。在钻进过程中,可通过以下方法确定油顶位置:岩屑录井；钻时录井；明显的标志层；使用地质导向钻井技术。
(2)针对不同形状油层建立着陆控制模型。对于水平油层,水平段角度等于90°,入相角可控制在86°左右；对于下倾油层,水平段井斜角小于90°时,控制井眼轨迹在A点前40~50m,垂深达到设计油顶位置,井斜达到最大井斜角减去4°~5°进入油层；对于上倾油层,水平段井斜角大于90°时,控制井眼轨迹在A点前20~30m,垂深达到设计油顶位置,入相角控制在最大井斜角减去4°~5°为宜。
(3)优化水平井中靶设计和水平井待钻轨道设计。在综合分析随钻测井、录井和钻井信息确定地质靶点的准确位置前,针对靶点垂深的不确定性和工具造斜率的不确定性,进行地质目标不确定条件下的水平井中靶优化设计,解决探油顶优化设计问题,以保证在探知油顶准确位置后有利中靶。在综合分析随钻测井、录井和钻井信息确定地质靶点的准确位置后,针对工具造斜率的不确定性,进行工具造斜率不确定条件下的水平井待钻轨道设计。
(4)优选钻具组合和监测仪器。通过摩阻计算分析应用,合理设计配置钻柱,减少摩阻、扭矩,减少井下复杂情况。优选的水平井钻柱倒装钻柱组合,在大井斜段采用加重钻杆或承压钻杆或普通钻杆部分代替钻铤,以减少摩阻；优选螺杆钻具弯角,以利于井斜、方位的调整。
造斜段、增斜段、调整段等采用MWD监控。如果标志层明显,至标志层开始使用MWD进行测量和轨迹监控,如果标志层不明显,至预计油气层垂深以上50~80m开始,使用MWD进行监控。
3.水平井眼轨迹控制技术
3.1根据地层变化时有关参数特征判断钻头在油层中的位置
(1)井眼轨迹从上泥岩进入油气层。钻时下降；岩屑中泥岩百分含量减少,砂岩百分含量增加,含油岩屑比例增加；气测值为全量、组分由低值快速上升；实钻井眼轨迹垂深增加,自然伽马曲线由高值变为低值。
(2)井眼轨迹从油气层进入下泥岩。钻时上升；岩屑中泥岩百分含量增加,砂岩百分含量减少,含油岩屑比例减少；气测值为全量、组分由高值缓慢下降；实钻井眼轨迹垂深增加,自然伽马曲线由低值变为高值。
(3)井眼轨迹从下泥岩进入油气层。钻时下降；岩屑中泥岩百分含量减少,砂岩百分含量增加,含油岩屑比例增加；气测值为全量、组分由低值快速上升；实钻井眼轨迹垂深减少,自然伽马曲线由高值变为低值。
(4)井眼轨迹从油气层进入上泥岩。钻时上升；岩屑中泥岩百分含量增加,砂岩百分含量减少,含油显示岩屑比例减少；气测值为全量、组分由高值缓慢下降；实钻井眼轨迹垂深减少,自然伽马曲线由低值变为高值。
(5)井眼轨迹在泥岩中钻进。钻时为持续高值,岩性为单一泥岩,岩屑无油气显示,气测全量曲线降为背景值,组分下降直至消失；自然伽马曲线持续高值。
(6)井眼轨迹在油层中钻进。钻时持续低值,岩性为单一砂岩,油气显示岩屑比例高,气测全量曲线升为高值平台曲线,组分达到高值；自然伽马曲线持续低值,电阻曲线持续高值。如油层存在物性差异,气测全量曲线表现为锯齿形,组分时高时低。自然伽马曲线高值锯齿形。
3.2及时估算地层倾角
实钻中,当根据地质构造图和设计井斜角控制轨迹时经常出现轨迹穿出油层的情况。这就需要根据实钻资料计算油层参数,制定相应的控制措施。当轨迹穿出油层后,经过综合分析判断,明确钻头与油层的相对关系,可以计算实际视油层倾角。
3.3优选钻具组合
通常水平段钻具组合为“钻头+弯动力钻具+GAMMA+MWD+”地质导向钻井系统。施工时,应充分掌握所选工具的造斜率,并加密测量间距,当井下出现异常情况时,更应及时对井眼轨迹进行有效的控制和调整。
3.4根据实钻情况及时调整设计
由于水平延伸的深度和倾角不确定性,施工时不能完全按照设计执行,而应根据施工过程得出的实际油藏特性描述对原设计作适当的调整,以使井眼轨迹最大限度地穿行于油层中。另外MWD的方向传感器离钻头有一定距离,进靶钻进的井底井斜角、方位不能直接测得而要靠预测确定,总会存在误差；为此,在水平井钻井过程中,井眼轨道设计和井眼轨迹控制工作就显得尤为重要,需要综合分析MWDGAMMA、钻时录井、气测C1录井和岩屑录井资料,控制轨迹在油层中有效地穿行。
四、结论
薄油层水平井钻井着陆控制要求高,在钻进过程中,关键井段要加密测斜,计算工具的造斜能力,并与设计造斜率进行对比,及时预测井底位置,做好待钻井眼设计,根据靶区要求,调整钻具组合和入相角,保证井眼精确中靶。
参考文献
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