[钻井技术:355]夏92-H 井复杂地层地质导向钻井技术

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[来源：石油钻采工艺]作者：张忠志1， 2、丁　红 3、刘　涛 4

（1. 东北石油大学，黑龙江大庆　163318；2. 西部钻探工程有限公司，新疆乌鲁木齐　830011；3. 西部钻探定向井技术服务公司，新疆乌鲁木齐　830026；4. 中国石油大学地球物理与信息工程学院，北京　102249）

摘要：

夏 92-H 井是环玛湖凹陷斜坡带上的一口预探水平井，该井所在区域构造复杂，横向油藏埋深变化大，各井差异性大，采用常规技术无法及时准确找到储层和确保井眼轨迹在储层中穿行，不利于提高探井水平井的油层钻遇率和油藏产能评价。通过建立钻前地质模型、实时解释随钻测井资料、及时进行地质导向、井眼轨迹描述与优化等，有效地确定了目的层顶界及着陆点深度，水平段油层钻遇率达到 100%，取得了较好的地质导向和轨迹控制效果。

正文:

随着对油气藏资源勘探开发综合效益的日益重视和钻井工艺技术的不断提高，利用水平井开发油气藏的规模不断扩大，尤其地质导向钻井技术在薄层边底水油藏、三低油气藏及断块、遮挡等复杂油气藏、剩余油气藏的开发利用上得到长足发展。环玛湖区域地质构造极为复杂，断层发育、互层多，在该区域采用水平井有利于提高勘探效果。利用夏 92-H井邻井地质、测井资料，结合地质、工程设计，做好实钻前地质建模研究，预测钻进方向油层分布规律，同时在钻井施工期间，利用实时地质录井资料和 LWD测井数据，及时进行地层对比，对地层做出准确的判断，随时调整井眼轨迹，精确地控制井眼轨迹穿行于储层中，最大限度地打开产层，实现了地质导向目的。

1　地质特征

环玛湖北斜坡区地层复杂，断层发育，互层多，自下而上有二叠系、三叠系、侏罗系及白垩系等地层，其中二叠系与三叠系、三叠系与侏罗系为区域性不整合［1］。三叠系油气主要沿着不整合面向上倾方向运移，在坡折带处聚集成藏。夏 92-H 井是该区域上的第一口长水平段预探水平井，根据邻井物性分析，三叠系百口泉组三段平均孔隙度约为 10%，平均渗透率约为 0.9 mD 左右，为中孔低渗储层；两段储层平均孔隙度约为 8.5%，平均渗透率约为 0.6 mD，为低孔低渗储层。

2　技术难点

夏 92 井的钻探风险主要来自 3 个方面：一是区块侧向遮挡条件，油藏位于玛 13—夏 72 井的坡折带上，北面由坡折带阻挡，东面为以夏 73 井等井一线致密砂砾岩遮挡，西面和南面由泥岩过渡带封隔，油气水的分布不明确，油层顶面深度难以精确确定；二是储层的非均质性，百口泉组储层孔隙组合主要为粒内溶孔—粒间溶孔—粒间残留孔，孔隙非均质性较强，百口泉组砂砾岩储层物性主要受沉积相带控制，平面上非均质性明显；三是最近邻井井距 1.8km，地层倾角在一定范围内具有不确定性。该井在钻进过程中，需要有效避开油藏的底水层，以尽可能降低钻井风险，还要求确保井眼轨迹在油层的最佳位置内穿行，以提高油层的穿透率，从而提高勘探效益，采用常规水平井钻井技术难以满足该井勘探钻井的需要。

3　地质模型建立与分析

在开始导向前，首先收集目标井周围资料，建立地质导向实钻前地质模型。根据夏 92 井邻井测井、地质等资料建立钻前地质模型。通过研究发现，该井与邻井地层对比，主要目的层距离三叠系 T 1 b 2 层顶 16 m，岩性为灰色荧光砂砾岩。从沉积厚度看，三叠系 T 1 b 2 层顶部泥岩沿水平段钻进方向逐渐变厚，三叠系 T 1 b 3 层沿水平段钻进方向沉积厚度有变薄趋势。根据目的层测井响应特征分析，目的层厚度4 m，目的层上部自然伽马测井值较高，自然伽马由高变低后为主要目的层，常规自然伽马测井测井值为 105API，目的层中下部自然伽马测井值为 90 API；目的层上部电阻率高于下部电阻率，中上部电阻率 63Ω · m，下部电阻率 20~30 Ω · m，在钻头位置处于油层下部随钻测井电阻率会下降（见图 1）。与周围邻井井间构造对比，沿钻进方向上入靶点构造位置略低于终靶点，沿钻进方向上视地层倾角有上倾角度，见图 1。

根据前期测井、地质等资料建立的地质模型分析，可以得出结论：目的层构造产状单斜构造，目的层沉积厚度稳定， A 点到 B 点目的层厚度 4.0 m，设计入靶井斜角 82° ，钻入目的层顶界面后，垂深下移3.5 m 井斜角调整到 91.34° ，方位角 315.88° ，稳斜91.34° 钻进 600 m 水平段。因此，在钻进过程中根据地层实际构造位置变化调整井眼轨迹，尽量不能大幅度调整井眼轨迹，避免井眼轨迹呈“V” 或大“S”型。在钻进过程中，对测井资料实时解释，及时了解钻遇地层的岩性、含油性，结合垂深判断实钻地层构造情况及时调整井眼轨迹，确保夏 92-H 水平井地质导向成功。

4　实钻地质导向与轨迹控制

使用 LWD 随钻测井仪器对该井着陆段和水平段进行随钻自然伽马和电阻率测量。通过随钻测井资料实时解释与数据处理，结合录井岩屑、气测值变化等，与实钻前建立的地质模型进行实时对比分析，确认井眼在油层中的位置。优化钻具组合和钻井参数，加密井眼轨迹数据测量与计算，实时预测井眼轨迹变化趋势，实现“地质靶窗” 定位、准确入靶，并使井眼轨迹在目的层有利位置向前延伸［2-4］。

4.1　着陆段的地质导向与轨迹控制

4.1.1　钻具组合与钻井参数　钻具组合：Ø311.2mm 钻头 +Ø197 mm 螺杆 +Ø203.2 mmLWD 短节 +Ø165 mm 无磁钻铤 ×1 根 +Ø127 mm 加重钻杆 ×45 根 +Ø158.8 mm 随钻震击器 +Ø127 mm 加重钻杆×6 根 +Ø127 mm 斜坡钻杆。钻井参数：钻压 80~120 kN，泵压 17~19 MPa，排量 40~45 L/s。

另外，钻井液体系选择钾钙基混油体系，通过体系混油和使用润滑剂以强化钻井完井液润滑性，降低摩阻和扭矩，保证井下安全。

4.1.2　地质导向与轨迹控制　该井自 2 170 m 定向钻进至井深 2 540 m，井斜角 74.85° ，方位角 314.8° ，为实现有效着陆，及时下入 LWD 仪器进行实时跟踪评价分析。钻至井深 2 557 m，随钻电阻率 25Ω · m左右，自然伽马 95 API，通过地层对比分析认为2 557 m 为 T 1 b 2 层顶部低电阻率标志层，而预测目的层顶垂深为 2 468 m。继续钻进至井深 2 670 m，自然伽马由 105 API 下降到 90 API，随钻测井电阻率由 40 Ω · m 下降到 30 Ω · m。根据综合对比分析，2 670 m 为目的层顶界面位置；另外，岩屑录井岩性为灰色荧光砂砾岩，气测值发生变化，综合岩屑录井与气测变化判断也为目的层顶界面，比钻前预测目的层浅 10.2 m。根据随钻测井电阻率曲线、自然伽马测井值、岩屑录井与气测变化情况，准确确定了A 点位置并顺利中靶，并为水平段钻进良好的井眼姿态。

4.2　水平段地质导向与轨迹控制

4.2.1　钻具组合与钻井参数　水平段钻具组合：Ø215.9 mm 钻头 +Ø172 mm 螺杆 +Ø171 mm L WD短节 +Ø127 mm 无磁钻杆 ×1 根 +Ø127 mm 加重钻杆×3根+Ø127 mm斜坡钻杆×66根+Ø127 mm加重钻杆 ×42 根 +Ø158.8 mm 随钻震击器 +Ø127 mm加重钻杆 ×6 根 +Ø127 mm 斜坡钻杆。水平段钻井参数：钻压 60~100 kN，泵压 18~20 MPa，排量 28~32 L/s。

钻井液体系选择钾钙基混油钻井完井液体系，注意钻井液流变性能控制，增强钻井液的携带、悬浮能力，有效消除岩屑床，防止阻卡。通过混油和使用固体润滑剂以强化钻井完井液润滑性，降低摩阻和扭矩，保证长水平段井下安全。

4.2.2　地质导向调整轨迹情况　水平段钻进过程中进行了 4 次轨迹调整。

第 1 次轨迹调整，水平段按照设计井斜 91° 钻进，钻进至井深 2 733 m，电阻率由 60 Ω · m 下降到40 Ω · m，判断井眼到达距目的层顶 3.5 m 的低电阻夹层。调整轨迹，将井斜角逐渐增加至 91.89° ，将井眼调整至距目的层顶 3.1 m 的位置，完成轨迹调整，继续钻进。

第 2 次轨迹调整，钻进至井深 2 800 m，井斜角92.09° ，电阻率出现上升趋势，即电阻率由 50 Ω · m上升到最高 65 Ω · m，同时气测值下降。根据电阻率值与气测值变化以及轨迹数据、油层位置等综合分析，井眼到达距目的层顶 2 m 的位置，进入距目的层顶部物性较差的储层。决定缓慢调整井斜至 91° ，将井眼调整到距目的层顶界面以下 2.5 m 的位置，稳斜钻进至井深 2 844 m，电阻率由 65 Ω · m 下降到 50Ω · m，井眼距目的层顶界面以下 3 m，气测值上升，井眼在显示良好地油层位置。

第 3 次轨迹调整，钻进至井深 3 058 m，井斜角降至 89.53° ，井眼距目的层顶界面以下增至 3.5 m，电阻率由 50 Ω · m 下降到 40 Ω · m，同时气测值下降，判断井眼进入油层下部含油性较差位置。逐渐增加井斜，钻至井深 3 118 m，井斜增至 91.5° ，电阻率上升到 50 Ω · m，气测值上升，井眼回至良好油气层位置。

第 4 次轨迹调整，稳斜钻进至井深 3 136 m，井眼距目的层顶界面以下 3.0 m，电阻率由 50 Ω · m 下降至 30 Ω · m，气测值下降。通过综合分析判断为进入非均质夹层。继续稳斜钻进至井深 3 142 m，电阻率重新上升至 50 Ω · m 左右，气测值同时上升，井眼再次进入良好油层。钻至井深 3 386 m 顺利完钻。

5　地质导向效果

在实际 A 点油层深度加深 10 m 的情况下，利用 LWD 随钻测井监测，结合岩屑录井，通过与地质模型、邻井地质特征等综合对比分析，准确确认油层以上标志层［5-10］。精确调整和控制井眼轨迹，及时调整井斜达到 91.0° ，实现 A 点的地质中靶和良好着陆，并为水平段钻井调整好井眼姿态。

在油层上倾、良好油层厚度 1.5 m、实际 B 点在设计位置以下 14.61 m 的情况下，通过随钻电阻率和气测值的变化、轨迹数据的实时测量计算以及与地质模型的实时对比分析，通过多次合理轨迹调整，实现了 700 m 水平段油层钻遇率 100%。并且井眼轨迹光滑，井眼畅通，起下钻和完井管柱下入顺利。

6　认识与建议

（1）LWD 实时测量的自然伽玛、电阻率曲线和建立的目标井地质模型能较好指导现场地质人员确定着陆点、判断油气层位置、确定油气层上下界面。井斜、方位等轨迹参数能为定向井工程师调整钻井参数提供依据，确保中靶，使轨迹达到地质要求。

（2）夏 92-H 井实现了随钻精确确定油气层位置，为优化井眼轨迹设计和及时调整轨迹沿油气层走向运行提供依据，不仅提高钻井速度，减少勘探开发成本，而且有效回避钻探开发风险。

（3）随着 LWD 随钻测井技术的日臻成熟，实现钻井、测井、解释的一体化模式是地质导向技术发展的必然趋势。

〔编辑　薛改珍〕

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