CN112523744A - 一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，用于解决现有针对水平井部署、导向只是从地震、地质等单方面着手缺少有效的方法流程的问题。具体步骤包括：S1、水平井部署方法：包括优选部署；砂体刻画；模拟分析；S2、水平井导向方法：包括通过e确定标志层、f入靶点确定、g水平段控制三个阶段，确定了不同的方法流程;所述水平段控制：包括三维模型控制法、地震储层预测法、综合控制法三种。通过多种方法综合分析，实施水平井部署、导向流程化、节点化，形成一套完整的水平井部署、导向方法。该方法采用地震、地质、建模、导向等多种方法形成一套有效的方法流程，指导水平井布井区块优选、提高水平井部署效率和含油砂岩钻遇率。
Description
技术领域
本发明涉及油藏工程技术领域，特别涉及一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法。
背景技术
我国低渗透储层和其他中高渗透层一样，大部分生成于中、新生代陆相盆地之中，具有陆相碎屑岩储层共有的一些基本沉积特征——多物源、近物源、矿物及其结构成熟度低和沉积相带变化快等。陆上沉积体系多为大型河流～浅水三角洲，河道砂为主要含油储层，储层纵向上不集中，横向不连续，规模小，单层厚度薄，一般表现为低孔、低渗特征。因此，对此类薄差致密油层如何勘探开发实现经济有效动用是当前油田攻关的重点方向。
现有典型试验区块表明，长水平井、大规模体积压裂是开发此类薄差致密油层的有效手段。针对水平井部署、导向，现有的方法只是从地震、地质等单方面着手，缺少有效的方法流程，只概括性描述某种方法可提升水平井开发效果，缺乏具体有效手段和针对性技术的总结认识。
发明内容
本发明在于克服背景技术中存在的现有针对水平井部署、导向的方法只是从地震、地质等单方面着手缺少有效的方法流程的问题，而提供一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法。该薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，能够结合方案实施和导向情况，采用地震、地质、建模、导向等多种方法形成一套有效的方法流程，指导水平井布井区块优选、提高水平井部署效率和含油砂岩钻遇率。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，包括以下步骤：
S1、水平井部署方法：
a优选部署：
1）、依据地层精细对比、油层精细划分，确定主力层位，优选部署沉积单元；
2）、根据层序地层学原理，以“河道单砂体旋回”为层序主要细分依据，建立单井高分辨率层序地层格架；
3）、依据地层精细对比中的标准层特征、单井高分辨率层序地层格架中的层位钻遇情况，构建多条骨架对比剖面，开展区块统层对比；
b砂体刻画：
1）、针对步骤a1的优选部署沉积单元，应用多种储层地震反演方法进行砂体发育定量描述，进行“甜点”精细刻画；
2）、针对步骤a1的优选部署沉积单元，对地震资料进行保幅处理，优选与砂岩厚度敏感性高的均方根振幅属性，预测砂体平面分布；
3）、应用多种储层地震反演方法进行砂体发育定量预测；
4）、补充新完钻首钻井资料，应用上述步骤b1-3步进行多轮次预测；最后选得出“甜点”；
c模拟分析：依据数值模拟和地质建模研究成果，优化水平井参数设计，实现最优设计；
1）、应用步骤b预测的“甜点”区，进行优化水平井参数设计，水平井参数设计包括水平井延伸方向设计、水平井压裂半缝长、井底流压波及半径；
2）、建模地质模型：采用区块地质各项参数及水平井参数建立地质模型，
S2、水平井导向方法：
包括通过e确定标志层、f入靶点确定、g水平段控制三个阶段，确定了不同的方法流程; 所述水平段控制：包括三维模型控制法、地震储层预测法、综合控制法三种。
通过多种方法综合分析，实施水平井部署、导向流程化、节点化，形成一套完整的水平井部署、导向方法。
优选地，步骤b砂体刻画中多种储层地震反演方法包括应用地质统计学、Z反演和波形指示反演3种。
优选地，步骤 c模拟分析中，设计水平井延伸方向时应遵循以下原则：
（1）是水平井延伸方向与砂体走向平行；
（2）是水平井延伸方向与最大主应力方向（或人工裂缝方向）垂直或大角度斜交；
（3）是在断层夹持的区域水平井方位适当调整。
优选地，步骤 c模拟分析中，水平井压裂半缝长通过相近储层同类型井对比法确定； 井底流压波及半径是通过采用数值模拟无限大均质模型，使用数值模拟法计算的。
优选地，步骤S2中确定标志层的方法为：
1）、根据就近原则及钻头位置优选比对井；
2）、按照沉积旋回原则，针对比对井选出沉积稳定、厚度较大、岩性、电性特征明显的地层，建立多级比对标志层。
优选地，步骤S2中f入靶点确定方法为：
1）、根据实钻补心海拔误差调整入靶点垂深：钻井工程设计中补心海拔一般根据邻近井海拔以及可能上的钻机的型号进行预测，开钻之前对补心海拔进行实际测量，因此入靶点控制第一步是根据补心海拔的误差对设计入靶点A点的垂深进行调整，设计入靶点A1点；
2）、根据步骤1中的多级标志层调整入靶点垂深：当钻遇到各级标志层后，根据区块标志层到目的层的平均厚度，可计算出目的层的深度，若预测深度与设计误差大于2m时，设计入靶点A2，A2的垂深要实时校正；
3）、根据地层倾角微调入靶垂深：水平井入靶时，入靶点应在钻遇砂岩层中部，并且角度应该与地层倾角相同，因此水平井轨迹探顶后，如着陆点的井斜角与地层。
优选地，步骤S2水平段控制中三维模型控制法为：在水平井导向之前，根据区块已钻井数据、地震及速度资料，建立深度域三维地质模型；在水平井导向过程中，将实钻轨迹导入模型中，根据轨迹在模型储层中的不同位置来调整轨迹，避免出层；同时也可以利用模型来计算地层倾角及推测计算钻遇砂体的倾角。
所述计算地层倾角及推测计算钻遇砂体的倾角采用的公式为 ：
a=arcsin(H/L)
式中：a-地层倾角，单位°；
H-轨迹入层点与出层点的垂直高差，单位m；
L-轨迹入层点与出层点的水平差值，单位m。
优选地，步骤S2水平段控制中地震储层预测法：利用储层预测指导水平井导向，综合时间域上的地质统计学、Z反演和波形指示3种反演结果，结合深度域构造模型，实时跟踪实钻情况，指导下步轨迹钻进；根据构造深度调整轨迹整体趋势，根据反演剖面结果预测的储层发育情况，微调轨迹井斜；
优选地，步骤S2水平段控制中综合控制法：在地质模型、地震预测资料的基础上，结合现场实时钻进获得的测、录井资料，综合岩性、电性、含油性来综合判定轨迹在储层中的相对位置，水平段钻进时将轨迹控制在储层发育较好的部位钻进。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：
本方法能够针对任何低渗透油田在水平井部署和导向阶段，结合地震、地质、建模、导向等多种方法，形成一套完整的水平井部署、导向流程，对不同阶段采用不同的措施方法，有效的提升了水平井部署效率和含油砂岩钻遇率，提升水平井开发效果。具体取得的效益有以下几点：
（1）从水平井部署流程出发，形成节点控制，采取了逐级优化的方法，提高了水平井区块优选部署效率。
（2）本方法从水平井导向的确定标志层、入靶点确定、水平段轨迹控制三个阶段，具体优化了八项针对性的技术措施，系统归纳总结了水平井导向的最优方法。
（3）将水平井部署和导向结合起来，形成一套从区块优选、井位部署到水平井钻进导向、分析的一整套流程，创新了水平井区块部署优选方法、水平井钻井导向方法、水平井部署导向流程节点化管理方法，有效提升了低渗透油田水平井部署效率和含油砂岩钻遇率，提高了水平井开发效果。
附图说明：
附图1是本发明实施例研究区区块地层统层对比图；
附图2是本发明实施例研究区入靶点控制流程图；
附图3是本发明实施例数值分析图；
附图4是本发明实施例区块地震反演预测图；
附图5是本发明实施例区块地震属性预测图；
附图6是本发明实施例水平段控制流程图。
具体实施方式
以下基于实施例、附图对水平井井位设计及实时跟踪导向技术方法进行描述，但是值得说明的是，本方法并不限于这些实施例。在下文对本方法的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解。
本发明一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，包括以下步骤：
一、水平井部署方法：
a优选部署：
1）、依据地层精细对比、油层精细划分，确定主力层位，优选部署沉积单元；
2）、根据层序地层学原理，以“河道单砂体旋回”为层序主要细分依据，建立单井高分辨率层序地层格架；
3）、依据地层精细对比中的标准层特征、单井高分辨率层序地层格架中的层位钻遇情况，构建多条骨架对比剖面，开展区块统层对比；
b砂体刻画：
1）、针对步骤a1的优选部署沉积单元，应用多种储层地震反演方法进行砂体发育定量描述，进行“甜点”精细刻画；所述多种储层地震反演方法包括应用地质统计学、Z反演和波形指示反演3种；
2）、针对步骤a1的优选部署沉积单元，对地震资料进行保幅处理，优选与砂岩厚度敏感性高的均方根振幅属性，预测砂体平面分布；
3）、应用多种储层地震反演方法进行砂体发育定量预测；
4）、补充新完钻首钻井资料，应用上述步骤b1-3步进行多轮次预测；最后选得出“甜点”；
c模拟分析：依据数值模拟和地质建模研究成果，优化水平井参数设计，实现最优设计；
1）、应用步骤b预测的“甜点”区，进行优化水平井参数设计，水平井参数设计包括水平井延伸方向设计、水平井压裂半缝长、井底流压波及半径；所述设计水平井延伸方向时应遵循以下原则：水平井延伸方向与砂体走向平行；水平井延伸方向与最大主应力方向（或人工裂缝方向）垂直或大角度斜交；在断层夹持的区域水平井方位适当调整；所述水平井压裂半缝长通过相近储层同类型井对比法确定； 所述井底流压波及半径是通过采用数值模拟无限大均质模型，使用数值模拟法计算的；
2）、建模地质模型：采用区块地质各项参数及水平井参数建立地质模型，
二、水平井导向方法：
包括通过e确定标志层、f入靶点确定、g水平段控制三个阶段，确定了不同的方法流程；
所述e确定标志层的方法为：
e1、根据就近原则及钻头位置优选比对井；
e2、按照沉积旋回原则，针对比对井选出沉积稳定、厚度较大、岩性、电性特征明显的地层，建立多级比对标志层
所述f入靶点确定方法为：
f1、根据实钻补心海拔误差调整入靶点垂深：钻井工程设计中补心海拔一般根据邻近井海拔以及可能上的钻机的型号进行预测，开钻之前对补心海拔进行实际测量，因此入靶点控制第一步是根据补心海拔的误差对设计入靶点A点的垂深进行调整，设计入靶点A1点；
f2、根据步骤1中的多级标志层调整入靶点垂深：当钻遇到各级标志层后，根据区块标志层到目的层的平均厚度，可计算出目的层的深度，若预测深度与设计误差大于2m时，设计入靶点A2，A2的垂深要实时校正；
f3、根据地层倾角微调入靶垂深：水平井入靶时，入靶点应在钻遇砂岩层中部，并且角度应该与地层倾角相同，因此水平井轨迹探顶后，如着陆点的井斜角与地层。
所述g水平段控制：包括三维模型控制法、地震储层预测法、综合控制法三种。
所述三维模型控制法为：在水平井导向之前，根据区块已钻井数据、地震及速度资料，建立深度域三维地质模型；在水平井导向过程中，将实钻轨迹导入模型中，根据轨迹在模型储层中的不同位置来调整轨迹，避免出层；同时也可以利用模型来计算地层倾角及推测计算钻遇砂体的倾角。
所述计算地层倾角及推测计算钻遇砂体的倾角采用的公式为 ：
a=arcsin(H/L)
式中：a-地层倾角，单位 °；
H-轨迹入层点与出层点的垂直高差，单位m；
L-轨迹入层点与出层点的水平差值，单位m。
所述地震储层预测法具体为：利用储层预测指导水平井导向，综合时间域上的地质统计学、Z反演和波形指示3种反演结果，结合深度域构造模型，实时跟踪实钻情况，指导下步轨迹钻进；根据构造深度调整轨迹整体趋势，根据反演剖面结果预测的储层发育情况，微调轨迹井斜。
所述综合控制法具体为：在地质模型、地震预测资料的基础上，结合现场实时钻进获得的测、录井资料，综合岩性、电性、含油性来综合判定轨迹在储层中的相对位置，水平段钻进时将轨迹控制在储层发育较好的部位钻进。
通过多种方法综合分析，实施水平井部署、导向流程化、节点化，形成一套完整的水平井部署、导向方法。
实施例1
本发明专利针对模范屯油田芳198-133区块9口水平井，开展薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法研究，以当前水平井部署和导向过程为基础，通过查询低渗透油层水平井部署、导向节点，可以得到某个具体节点需要采取的针对性措施方法。
具体包括以下步骤：
一、水平井部署
1）优选部署：区块主要受西南部保康沉积体系控制，以河流～三角洲分流平原亚相为主的沉积类型。区块内含油层主要发育于扶Ⅰ组。如邻近的F48密井网开发区块解剖表明， 扶Ⅰ72单元砂岩和有效钻遇率分别为86.7%、80.0%, 扶Ⅰ41单元砂岩和有效钻遇率分别为44.4%、37.7%。区块内目前完钻首钻井8口，统计扶Ⅰ组有效厚度5.9m，主力油层为扶Ⅰ72单元,钻遇井点平均有效厚度3.0m，砂体发育稳定；次主力油层为扶Ⅰ41单元，钻遇井点平均有效厚度2.1m。砂体发育呈条带状，其它层位砂体发育较差（参见图1）。为消除断层的影响，入靶点离断层的水平距离至少100m；优选主力层预测含油砂岩大于2.0m的甜点区域部署井位；考虑后期体积压裂完井，水平井段与断层间有一定距离；采用平台式钻井模式以减少地面投资。
2）砂体刻画：从15个沉积单元中优选出扶Ⅰ72、扶Ⅰ41号层两套主力砂体作为水平井主要布井区。扶Ⅰ72层砂体呈西南-东北走向，发育比较稳定，规模较大；扶Ⅰ41层砂体发育以窄小河道为主，呈南北走向，其它区域砂岩欠发育。经反演与属性预测，砂岩预测厚度符合率达到80%以上（参见图4、图5）。
3）模拟分析：试验区与YP1区块储层发育情况相似，物性相近，YP1区块8口水平井平均单井压裂9段18簇，加砂量9232m3，加砂量883m3，平均监测半缝长度为234m；应用类比法确定试验区水平井压裂半缝长为220m左右；应用数值模拟法计算后结果表明，水平井开采满1年时，井底流压波及半径为240m；综合以上两种方法分析，确定水平井控制半径为230m左右，同时保留基质区40m左右，释放地层弹性能量，提高采收率，设计水平井间距为500m左右，受断层等因素影响，可适当调整。根据数值模拟预测，初期日产量与累计采油量均随水平段增长而增加，后期趋缓；若初期日产油10t以上（按照当年油价和投资折算最低日产油量），所需最小水平段长度1000～1200m；若10年累计采油量达到1万吨，所需最小水平段长度1000～1200m（参见图3）。因此，水平段长度不小于1000～1200m，保证单井控制储量规模。
二、水平井导向
1）、确定标志层：试验区扶余顶部三组油页岩特征明显，全区均有发育，按照旋回对比结果，整个区块厚度相差不到1m，测井显示为高电阻、高伽马，录井显示为黑褐色油页岩，可作为一级标志层；在扶Ⅰ组内，根据水平井周围的控制直井储层发育情况，可确定1-3级标致层（参见图1）。
2）、入靶点确定：该区块6口井因顶面误差大于2m，设计了A1靶点；4口井因多级对比及倾角变化设计了A2靶点。如芳198-平4井在测深1979m钻遇层顶，实钻扶顶误差-3.6m，AB段地层下倾0.5°，井斜84.3°，井轨与地层夹角为5.2°，优化现有钻井轨迹设计A2点（参见图2）。
3）、水平段控制：试验区主要目的层扶Ⅰ72以河道沉积为主，为正韵律特征，储层中部含油性较好，发育油斑、油浸砂岩，岩屑粒度中等，气测值较高；而在储层顶部含油性差，发育油迹、油斑砂岩或者为干砂岩，岩屑粒度较细，含泥，伽马、电阻率曲线变化较缓，气测值较低；扶Ⅰ72储层底部发育底钙，含钙砂岩或含钙粉砂岩，钻时较大，含油性较差，发育油迹，测井曲线变化较快，气测较低。因此，若轨迹由顶部钻穿储层，测井曲线变化较慢，若轨迹由底部钻穿储层时曲线变化比较突然。这样就为判断钻出储层时是顶出还是底出提供了判断依据（参见图6）。
试验区9口水平井已全部完钻，平均完钻进尺3288m，实钻水平段1172m，砂岩长度1069m，砂岩钻遇率91.2%，含油砂岩长度1032m，含油砂岩钻遇率88.1%。
本申请具有高度的总结性与针对性，操作方法简单、高效，可实现油田一个区块内的水平井快速部署开发和水平井导向的精准控制，指导水平井开发，提高水平井开发效果。现阶段没有此类方法可比较。
模范屯油田芳198-133区块9口水平井按此方法现场实施后，水平井平均水平段长度1172m，含油砂岩1032m，目的层砂岩厚度6.9m，油层厚度3.5m，单井平均砂岩钻遇率91.2%，砂岩钻遇率大幅度提升。
2018年9月该区块采用大规模压裂投产，初期（第1个月）平均日产液量38.0t，平均初期日产油21.58t，截止目前平均单井日产油量6.1t，单井平均累计产油5408t，取得了较好应用效果。
该方法现场应用中，水平井平均单井砂岩钻遇率高达91.0%，薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法适合陆上低渗透油田和非常规油气田，尤其针对单层砂体发育较连续的地层。
Claims (10)
1.一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，包括以下步骤：
S1、水平井部署方法：
a优选部署：
1）、依据地层精细对比、油层精细划分，确定主力层位，优选部署沉积单元；
2）、根据层序地层学原理，以“河道单砂体旋回”为层序主要细分依据，建立单井高分辨率层序地层格架；
3）、依据地层精细对比中的标准层特征、单井高分辨率层序地层格架中的层位钻遇情况，构建多条骨架对比剖面，开展区块统层对比；
b砂体刻画：
1）、针对步骤a1的优选部署沉积单元，应用多种储层地震反演方法进行砂体发育定量描述，进行“甜点”精细刻画；
2）、针对步骤a1的优选部署沉积单元，对地震资料进行保幅处理，优选与砂岩厚度敏感性高的均方根振幅属性，预测砂体平面分布；
3）、应用多种储层地震反演方法进行砂体发育定量预测；
4）、补充新完钻首钻井资料，应用上述步骤b1-3步进行多轮次预测；最后选得出“甜点”；
c模拟分析：依据数值模拟和地质建模研究成果，优化水平井参数设计，实现最优设计；
1）、应用步骤b预测的“甜点”区，进行优化水平井参数设计，水平井参数设计包括水平井延伸方向设计、水平井压裂半缝长、井底流压波及半径；
2）、建模地质模型：采用区块地质各项参数及水平井参数建立地质模型，
S2、水平井导向方法：
包括通过e确定标志层、f入靶点确定、g水平段控制三个阶段，确定了不同的方法流程;所述水平段控制：包括三维模型控制法、地震储层预测法、综合控制法三种；
通过多种方法综合分析，实施水平井部署、导向流程化、节点化，形成一套完整的水平井部署、导向方法。
2.根据权利要求1所述的一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，其特征在于：步骤b砂体刻画中多种储层地震反演方法包括应用地质统计学、Z反演和波形指示反演3种。
3.根据权利要求1所述的一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，其特征在于：步骤 c模拟分析中，设计水平井延伸方向时应遵循以下原则：
（1）是水平井延伸方向与砂体走向平行；
（2）是水平井延伸方向与最大主应力方向（或人工裂缝方向）垂直或大角度斜交；
（3）是在断层夹持的区域水平井方位适当调整。
4.根据权利要求1所述的一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，其特征在于：步骤 c模拟分析中，水平井压裂半缝长通过相近储层同类型井对比法确定； 井底流压波及半径是通过采用数值模拟无限大均质模型，使用数值模拟法计算的。
5.根据权利要求1所述的一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，其特征在于：步骤S2中确定标志层的方法为：
1）、根据就近原则及钻头位置优选比对井；
2）、按照沉积旋回原则，针对比对井选出沉积稳定、厚度较大、岩性、电性特征明显的地层，建立多级比对标志层。
6.根据权利要求1所述的一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，其特征在于：步骤S2中f入靶点确定方法为：
1）、根据实钻补心海拔误差调整入靶点垂深：钻井工程设计中补心海拔一般根据邻近井海拔以及可能上的钻机的型号进行预测，开钻之前对补心海拔进行实际测量，因此入靶点控制第一步是根据补心海拔的误差对设计入靶点A点的垂深进行调整，设计入靶点A1点；
2）、根据步骤1中的多级标志层调整入靶点垂深：当钻遇到各级标志层后，根据区块标志层到目的层的平均厚度，可计算出目的层的深度，若预测深度与设计误差大于2m时，设计入靶点A2，A2的垂深要实时校正；
3）、根据地层倾角微调入靶垂深：水平井入靶时，入靶点应在钻遇砂岩层中部，并且角度应该与地层倾角相同，因此水平井轨迹探顶后，如着陆点的井斜角与地层。
7.根据权利要求1所述的一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，其特征在于：步骤S2水平段控制中三维模型控制法为：在水平井导向之前，根据区块已钻井数据、地震及速度资料，建立深度域三维地质模型；在水平井导向过程中，将实钻轨迹导入模型中，根据轨迹在模型储层中的不同位置来调整轨迹，避免出层；同时也可以利用模型来计算地层倾角及推测计算钻遇砂体的倾角。
8.根据权利要求7所述的一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，其特征在于：计算地层倾角及推测计算钻遇砂体的倾角采用的公式为 ：
a=arcsin(H/L)
式中：a-地层倾角，°；
H-轨迹入层点与出层点的垂直高差，m；
L-轨迹入层点与出层点的水平差值，m。
9.根据权利要求1所述的一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，其特征在于：步骤S2水平段控制中地震储层预测法：利用储层预测指导水平井导向，综合时间域上的地质统计学、Z反演和波形指示3种反演结果，结合深度域构造模型，实时跟踪实钻情况，指导下步轨迹钻进；根据构造深度调整轨迹整体趋势，根据反演剖面结果预测的储层发育情况，微调轨迹井斜。
10.根据权利要求1所述的一种薄差层水平井井位设计及实时跟踪导向方法，其特征在于：步骤S2水平段控制中综合控制法：在地质模型、地震预测资料的基础上，结合现场实时钻进获得的测、录井资料，综合岩性、电性、含油性来综合判定轨迹在储层中的相对位置，水平段钻进时将轨迹控制在储层发育较好的部位钻进。
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