侧钻井油藏地质设计技术及应用.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 8 年4 月第 3 0 卷第 2 期 J o u r n a l o f Oi l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I A p r ． 2 0 0 8 V o 1 ． 3 O N o - 2 侧钻井油藏地质设计技术及应用 徐 琴 长江大学地球科学学院， 湖北 J qxl 4 3 4 0 2 3 ； 胜利油田 有限 公司 现河采油 厂， 山东东 营2 5 7 0 6 8 [ 摘要]复杂断块油藏在开发 中后期剩余 油极度分散 ．呈现 “ 小 而散” 的特征，造成 局部微构造 高点及井 间滞流 区的剩余油难 以有效动用。而侧钻 井技术可 充分挖掘 井间滞 留区、断失层及 局部微 高等 部分 的剩 余 油。针对不 同的剩余油分布 情况 ，确 定 了上侧 、下侧 、平侧 、河道边 心、非 主流 线、局部 高点、套 管 内加 深 、老 井 事 故 救 援 等 8种 不 同模 式 的 侧 钻 井 井 型 ， 以适 应 充 分 控 制 剩 余 储 量 的 要 求 。 经 过 近 几 年 侧 钻 井实施 中的 实践摸索 ，对井身 、井 位的选择 进行 了规范，逐 步建 立 了一套 “ 八 图五表 ”侧钻 井地质设 计程序 、方法和标准 ，该模式在全局进行推广应用。 [ 关键词]复杂断块 油藏；侧钻井技术 ；挖掘剩余油；地质设计 [ 中图分类号]TE 2 2 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 0 8 0 2 0 4 8 4 0 4 现河采油厂 自 1 9 9 9年开始通过对储层细分对比及精细描述 ，在重新认识剩余油分布 的基础上 ，利 用开窗侧钻技术挖掘层间剩余油潜力 。目前钻探精度能够钻到可采储量为 O ． 5 ～1 1 0 t 的剩余油高 度分散的小油藏 。同时对侧钻井的井身结构进行研究 ，确定了井身选择 、井位选择技术要求 ；明确了侧 钻井井身结构中轨道类型、开窗位置 、井斜角等设计要求 。同时对井身轨迹进行优化，并研究了井身结 构中开窗点大小 、超覆段的长度 、水 泥返高等侧 钻井参数 ] 。先后在现河油 区 3 2个大小断块开展工 作 。至 2 0 0 7年 1 2月底，投产侧钻井 3 4 5口，占胜利油 田的半数以上，增加可采储量 3 5 0 1 0 t ，累计 产油 1 2 4 ． 3 1 0 t ，约占全局侧钻产量的 6 5 ，获得明显的经济和社会效益，为油田的原油生产任务完 成发挥了巨大的作用 。 1 侧钻井型的选择 现河采油厂复杂断块剩余油潜力可细分为 5 种类型 ①断失层；②局部微构造高点；③井间剩余油滞 留区；④老井部分生产层段报废 ，原井仍有潜力的层系；⑤井网不完善的潜力层。针对不同的剩余油潜力 类 型 ，为保证侧钻 的高效 ，在井 型的选择上要 区别 对待 ①油层较 多的局部 微高潜 力 ，应 选择 能沿断层上 升盘实施侧钻的老井 ，设计中控制井斜角接近 4 5 。 ，尽量沿各层系局部高点多穿油层 ，井与靶点的水平距 离小于 2 0 0 m为宜。层系较单一的断失层潜力多选择靠近靶点的老井。②对于处于构造腰部的井间滞留区 及井网不完善的潜力层应重点考虑井网的完善 ，井距的适 当，靶点应设计在井间剩余油较为富集的地区。 ③对于草 2 O馆陶组的报废井，加深侧钻古潜 山油层，提高井 网对储量的控制程度。这类侧钻井井段小， 建井周期短 ，投资少，增油效果明显，为草 2 O等稠油油藏挖潜和井网综合利用指明了方向。 1 ． 1 上侧型 对于 “ 屋脊”式油藏 ，由低部位的井向高部位侧钻 ，可占据顶部有利的无井控制区。由于老井钻井时 资料较少，钻井准确度不高，不能充分占据 “ 屋脊”高部位的有利位置 ，造成无井控制的剩余 区。当剩余 油面积大 时 ，可 通过补充完善新 井来控制 ，当剩余油 区面积 中等 ，而低部 位生 产井 已报废或低 效时 ，则 可 利用低部位井向储集层上倾方面侧钻。只要顶部断层位置控制准确，储集层稳定 ，这类井往往能获得如下 效果①初期生产一般含水较低，产量较高 ；②控制一个或几个油层 的最有利部位 ，对提高采收率作用 大，且可以实现层间接替 ，累积产油多；③有可能钻到低部位井未钻遇的新油层，增加新储层。 [ 收稿 日期]2 0 0 7 1 2 2 o [ 基金项 目]中国石油化工集团公司 十五 科技攻关项 目 P 0 1 0 3 5 。 [ 作者 简介]徐琴 1 9 7 5 一 ，女 ，1 9 9 8年大学毕业 ，工程师 ，硕 士生 ，现主要从事石 油地质方面的研究工作。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 0卷第 2 期 徐琴侧钻井油藏地质设计技术及应用 1 ． 2下侧 型 “ 屋脊”式油藏 中，由于各种原 因，可造成打到顶部断层 以外下降盘的 “ 过头井” 。例如 ，初期对油 藏认识不清打的探井 ，以及 由于断层落实不准 ，钻井控制不好造成的 “ 过头井”等。在后期经过精细描 述 ，加深认识，确定相邻的 “ 屋脊”有利部位仍存在控制不到的剩余油区时 ，可利用 “ 过头井”向 “ 屋 脊”储集层的下倾方向侧钻。由于反方向进人上升盘，一般可控制少数几个油层的最有利部位，因而适 用于主力层剩余油较多的油藏 ，并且对井身设计控制要求较高 。 1 ． 3平侧型 对于储集层渗透率较高 、边水活跃的 “ 屋脊”式油藏，由于产量高 ，边水推进快 而不均匀 。当顶 部虽有油井但井间距较大时，就在相邻油井问形成 因边水舌状突进而留下的剩余油区。原生产井进人高 含水低效益时 ，可从老井眼向构造高度基本相 同的剩余油区钻侧钻井 。这类井当油层较单一时，需要老 井问较大的剩余面积；当油层较多时 ，往往形成上下叠加的剩余油层 ，有较好 的储量基础 。 1 ． 4河道 边心 型 对于三角洲分流河道微相等储集层类 型的油藏 ，由于储集层横 向变化较快 ，开发初期对其展布规律 不 够 清楚 ，原有 井 网部分 位 于河 道边 部尖 灭 区附近 或河 道外 。经 过老 油 田油藏 精 细描 述后 ，河 道的 展布 逐渐明晰 ，剩余油区显现 出来 ，可通过侧钻河道外或边部的低效井控制河道的无井控制 区的有利部位。 这类井需要在对储集层展布研究较精确、对河道 内油水运动规律和剩余油分布规律认识较清楚的条件下 侧 钻 。 1 ． 5非主流 线型 经油藏开发动态分析和数值模拟发现 ，在油水运动的非主流线部位有较丰富的剩余油 ，动用和控制 不好 ，且在附近有低效井或报废井时 ，可利用低效井和报废井侧钻 ，控制、动用非主流线区的剩余油。 1 ． 6 局部 高点 型 通过油藏精细描述发现 ，在原始油层显示不好或开采后 已高含水 的低效井 附近 ，由于地层微构造存 在局 高点 而 富集 剩余 油且 没 有 得到 有效 控 制时 ，可 利用 附近 的低 效老 井侧 钻 ，占据构 造 的有利 部位 。要 充分认识和把握在一个侧钻井井距内控制剩余油的局部高点 ，需要在钻井资料较充分 的前提下，用 2 m 或 5 m高差加密构造线做图 ，并用动态分析资料证实存在未动用的剩余油且有相当的储量 。 1 ． 7 套管 内加深 型 当某层系进人低效状态时，若其完钻井深以下还存在较多未控制 、未动用的可采储量 ，可利用原井 眼在套管内加深至下部油层完井 。例如 ，当一套油层开采进人低效状态后 ，在其下面发现了新的含油层 系 ，或者有两套上下明显分隔的含油层系且有较大深度差 一般大于 l O O m ，分别 以不 同的井 网开发， 为了节约进尺，上层系井网多数未钻达下部含油层系，当上层系油井开发后期进人低效状态，而其下部 层系相应部位为控制不好的剩余油区时 ，即可利用侧钻设备和技术在套管井 中加深开采下部油层 。 1 ． 8 老 井事 故救 援型 当老井井底还有一定 的可采储量但 由于工程方面的原因原井眼无法继续利用时 ，可从老井眼的某个 深度开窗侧钻 ，完成开采剩余可采储量 的任务 。这类井主要特点是老井眼周围地质储量落实 ，对井眼轨 迹和方面性往往要求不高 ，这是侧钻井应用最早 、最简单和较普遍的类型。此类 由可以有油层全部井段 报废型、部分井段报废型以及固井质量无效型等。 2 地质设计标准化 侧钻井及侧钻水平井适合的油藏类型 比较多 ，但 由于该类井是利用有油层套管 的老井进行开窗侧 钻 ，因此 ，受原井井径 、侧钻井径 、水平位移 、井斜方位、井斜角、深度 、地层能量等因素限制。同时 该类井对地质储量和井身结构等方面都有一定的要求。 2 。 1 井身条件选择 ①裸眼段长度≤1 0 0 0 m，一般为 3 O O ～5 0 0 m；② 侧钻井井斜角≤5 O 。 ，一般为 2 5 ～4 O 。 ；③开窗点井 斜角应小于 5 。 ，井斜 方 位 要 与侧 钻 目的层 方 位基 本 一致 ；④ 老井 必 须 有 油层 套 管 ，套 管 尺寸 ≥ 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 8 6 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 8 年 4 月 1 3 9 ． 7 mm； ⑤开 窗点 要求选 择 在泥岩 段 ，泥 岩 段 厚度 ≥ 5 m；⑥ 窗 口附 近井 段 固井 质 量 良好 ；⑦ 开 窗 点 附近套管损 坏较 轻且无 变形 。 2 ． 2侧钻 井 井位 选择 条件 ①侧钻井可采储量≥ 0 ． 5 ～O ． 8 xl O t ，侧钻水平井可采储量≥2 ． 0 1 0 t 。②侧钻井 目的层渗透 率以中高渗透为主，且地层能量充足，层问压降差距不能太大 ，以免影响固井质量和侧钻井高含水后期 提 液措施 。 2 ． 3钻井设 计步骤 1 设计准备落实构造、储层 、控制地质储量及剩余可采储量测算 ，老井井史调查 ，井位筛选 ， 侧 钻 井井位初 步设计 。 2 井斜 校 正老井 上作 业 落 实 井 况 ，利 用 陀螺 仪 测 斜 ，计算 原井 井 斜 实 际 轨迹 、 目的层 的方 位 、 位移等 参数 。 3 修改设计 通过井斜校正 ，重新落实构造 ，计算控制地质储量 、剩余可采储量 、修改开窗点位 置、目的层耙点、中靶垂深和完钻垂深等参数 ，经过审核后发出地质设计。 2 ． 4 “ 八 图五表” 设计 标 准模 式 为了确保侧钻井井位质量，针对侧钻井地质设计要求高和现河构造储层复杂的特点 ，逐步摸索形成 了一套 “ 八图五表”标准模式，即 油层顶面构造图、断面图、油藏剖面 图、砂 体等厚 图、地震剖面 图、水淹图、井身结构示意图、目前井下管柱示意图，设计数据表、油层数据表、侧钻预测数据表、开 发数据表 、井史数据表 。该模式已作为胜利石油管理局侧钻井地质设计标准在全局推广。该标准突出了 模型精细化和剩余油圈定多手段定量化 ，保证了井位地质设 计的准确可靠 。在地质方案 中根据选井原 则 ，优化侧钻井的轨道设计 、开窗位置的选择等参数，为加强侧钻井质量 ，保证了井位地质设计的准确 可靠 。 在设计上注意以下几点 ① 控制井斜角在 3 O 。 左右 ，以便于侧钻施 工和完井作业 。② 在完成地质 目的的情况下，尽量减少裸眼段长度 ，降低投资。③ 靶点应放在多油层中上部 ，以保证层 系兼顾尽量 多打油层 ，控制更多储量。 ’ 3 侧钻井身结构的设计 3 ． 1 轨道 优化设 计 侧钻井的基本轨道类型主要有 以下 3种 ①直井段一 侧钻段一 增斜段；②直井段一 侧钻段一 增斜段一 稳 斜段 ；③直 井段一 侧 钻段一 增斜 段～ 稳斜 段一 降斜段 。第① 种类 型 适合 于 开 窗点 距 目的层在 2 0 0 m 以内、水 平位移不大的侧钻井；第②种类型适合于开窗点距目的层较远、水平位移较大的侧钻井；第③种类型适 合于开窗点距 目的层较远 、水平位移较大且有特殊要求的的侧钻井。 3 ． 2 侧钻 点的 选择 根据造斜 马达的造斜能力和井眼轨迹控制的技术水平以及地质条件和开采要求 ，结合所选择的轨道 类型，从而选择出合适 的侧钻位置 ，另外侧钻点的选择应遵循如下原则①窗 口应选在避开水层的井 段 ；②窗口应选在水泥封 同段胶结 良好的井段；③窗 口应尽量避开套管接箍及扶正器 ；④窗口应选在套 管腐蚀较轻、无变形的井段 ；⑤窗 口应选在地层稳定的泥岩或砂泥岩井段 。 3 ． 3 造 斜率 的确定 井 眼轨道 和侧钻 点确 定后要 计算 出增 斜 段的造 斜率 和最大 井斜 角 ，根 据 现有工 具 的造斜 能力和井 眼 的通过能力，再对造斜率进行调整 ，使其满足地质和工程要求 。在各项条件允许的情况下 ，尽量选用高 造斜率以达到减少造斜段长度 、降低钻井成本的 目的。 3 ． 4 选择合适的开窗侧钻方式 目前成熟的开窗侧钻方式有 2种 一种是套管段铣开窗方式，担 利用段铣工具在套管的侧钻点上下 的一段油层套管铣掉 ，从而使管外地层裸露 ，裸眼段注水泥后扫水泥至侧钻点，然后再利用弯螺杆钻具 定向造斜进入地层 ，按设计轨迹定向钻出一个新的井眼。这种开窗工艺不受开窗段固井质量的限制 ，施 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 O卷第 2期 徐琴 侧钻井油藏地质设计技 术及应 用 4 8 7 工安全性高，缺点是施工时间较长 ，2 0 0 0年在造斜器未引进前侧钻井均采用此方法开窗， 目前对大斜 度井及套管腐蚀严重无法实现地锚悬挂或有特殊要求的井仍然采用了段铣开窗。 另 一种是 固定 斜 向器 开 窗方 式 。该 方法 是通 过 在 套 管 内预 定 位置 下人 斜 向 器 ，并 使 用 陀 螺进 行 定 向，然后利用磨铣工具把套管定向磨 出一个侧窗的工艺过程。该方法对操作水平要求高 ，需要精确的钻 压和转 速 。在 套 管外水 泥 封 固质 量差 的井段 进行 固定 斜 向器开 窗 ，开 出 的窗 口质量 不 能保 证 ，容易造 成 卡开窗 、修窗工具，起下钻遇阻等复杂情况 ，但对于大多数开窗段水泥质量 良好的井来说 ，该方法操作 简单 ，速度快 ，造斜率高 ，窗口稳定 ，不易坍 塌，对下步作业施工有利， 自 2 0 0 0年 以后大多数侧钻井 均采用 此工艺 开 窗 。 4 应用效果 1 9 9 9 2 0 0 7年底 ，现河采油厂利用侧钻井挖掘剩余油共投产侧钻井 3 4 5口，增加可采储量 3 5 0 1 0 t ，累计产油 1 2 4 ． 3 1 0 t 。尤其是研制j 2 『 9 5 ram新型套管 6 8射孑 L 器等完井技术后 ，侧钻井又焕发了 活力 ，2 0 0 4 2 0 0 7年 ，现河油 区投产侧钻井年均近 5 0口，达到了侧 钻井高峰时水平 。在一些小断块相 继打 出 了如河 3 一 侧斜 2 0井 等几 口初 期 百 吨井 ， 不 仅 当年 收 回钻 井 投资 ，而且 获得 明显 的经 济 和社 会效 益 ，为油 田的原油生产任务完成发挥了巨大的作用 。 [ 参考文献] E 1 ]房全堂 ．卢世庆 ．开窗侧钻技术 [ M]．北京 ；石油1 业出版社 ．1 9 9 7 ． [ 2 ]复杂断块油藏剩余油分布及配套挖潜对策 E ； 3． 石油勘探与开发．2 0 0 5 ，3 0 5 9 o 9 3 ． [ 编辑] 弘文 上接 第 4 7 8页 3 测井应用实例 G8 7 2 一 l 井是一 口合注井 ，注水管柱下至注水 层段顶界以上正 常注水时 ，注水油压 7 ． 9 MP a ，日注 水量 1 5 0 m。 。该井前几次同位素示踪法所测的注水剖面均与地质动态分析结果相差甚远 ，因此怀疑井下 注水层存在大孑 L 道。为搞清该井的实际注水剖面，再次测井采用了井温流量 同位素示踪的组合测井 方法，其测井结果如下井温测井显示 6 层为主要注水层 ；1 层次之 ；3 、8 、9 、1 0 、1 2 层注 水较少 。同位素测井显示 1 层为主要注水层 ；3 、6 次之；8 、9 、1 O 、1 2 层有微量注水 。连续 流量测井显示 6 层为主要注水层；1 次之 ；3 、8 、9 、1 0 、1 2 注水较少 。 综合分析测井结果发现 ，同位素测井与井温测井和流量测井 的矛盾较大，其原 因是 6 层存在大孑 L 道 ，后经用伞式流量计验证，证明井温、连续流量的测井结果是正确的，并 与该井组的生产动态相符 。 4 结 语 提出的注水井吸水剖面组合测井方法 ，可避免或消除地层大孑 L 道对 同位素吸水 剖面测井的影响，为 油 田开发提供可靠的注水井吸水剖面资料 ，是油 田在注水开发后期测量注水井吸水剖面的行之有效的测 井方 法 。 ． [ 参考文献] [ 1 ]姜文达 ． 放 射性 同位索示踪吸 水削面测 井 [ M]．北京 石油 工业 出版社 ．1 9 9 7 E 2 3篓文达 ．油气田开发测井技术 与应用E M]．北京 石 油_T业 出版社 ，1 9 9 5 ． r 3 ] 丁次乾 ．矿场地球 物理 [ M]．东营 石油大学 出版社 ，2 9 0 2 ． [ 编辑] 弘文 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m