摘要：苏里格气田属典型的“三低”气田，主要目的层属冲积平原背景下辫状河沉积体系，叠置砂体具有明显的方向性，气藏规模小，砂体展布范围有限，有效砂体连通性差，储层非均质性强，采用常规井开发难以提高单井产量。水平井开发作为提高单井产量及采收率的重要手段已在苏里格气田得到推广应用，但如何确保水平井顺利实施、提高储层钻遇率和实施效果已成为水平井开发的技术难点。为此，以苏6、苏36-11区块所实施水平井为例，系统梳理了近年来水平井实施过程中出现的各类复杂问题，通过对水平井实施情况进行分析，结合气田基本地质特征，分别从水平井选井、水平井入靶、水平段地质导向等关键环节入手，总结出了适合苏里格气田水平井开发相关配套技术。通过现场应用，其效果明显，对类似地区的水平井施工也具有一定指导作用。
关键词：苏里格气田；水平井；开发；选井；地质导向；配套技术
苏里格气田地质条件十分复杂，主要表现为砂岩发育[1]，但砂体规模小、有效砂体展布局限、单井控制储量有限，单井产量低。如何提高单井产量、提高气田采收率，寻求有效开发手段成为能否实现苏里格气田高效开发的关键。
实践证明，利用水平井开发苏里格气田是有效解放储层、提高单井产量、提高气田采收率的重要手段。苏里格气田水平井开发经历了初期试验、取得突破、规模应用3个阶段。从初期以“直井开发为主”，到以“丛式井、水平井开发并重”的重大转变，气田开发方式也因此发生了大的转变。
从2009—2010年水平井规模开发以来，水平井单井产量超过了同等储层条件直井的3倍[2]，水平井开发效果显著，提高了单井产量，降低了管理难度。
但从实施结果来看，水平井开发对选井条件要求更高，主要表现在：对目标层砂体展布方向要求更加严格，对目标层地质特征认识要求更深，同时还涉及一系列关键技术。因此，随着水平井的规模开发，水平井选井、入靶前井斜角控制、目标层准确入靶、水平段地质导向等一系列技术问题逐渐显现出来，需要不断提高和完善。
1 水平井开发常见问题分析
1.1 水平段方向与河道砂体走向不一致
通过对已实施水平井水平段钻遇地层进行沉积特征分类，大致可分为：水平段与河道走向垂直或斜交，钻遇河道间；水平段偏离主河道，钻遇河道边部；水平段与主河道一致；水平段穿越多条河道汇集区；纵向穿越多个砂体等5种情况。凡是水平段与河道方向不一致，砂岩尖灭钻遇泥岩，则后续施工困难。
1.2 设计目标层深度与实际偏差过大
如果设计靶点低于实际目标层，在有效地层厚度范围内井斜角达不到工程入靶技术要求，则存在钻刻目标层、填井重钻风险。典型井苏6-4-10H1，设计靶点在预测目标层以下15.53m，发现后及时上调入靶点，最终使该井成功入靶(图1)。
1.3 入靶深度过浅
之前为防止水平段钻进时钻头从气层底部穿出，入靶深度均按气层以下1m左右设计，入靶深度过浅，因此而带来的问题之一是无法清楚了解靶点以下气层情况，发生变化不能及时采取应对措施。典型井苏36-8-18H，入靶点进入目标气层垂厚仅0.64m，水平段钻进157m即钻遇泥岩，后调整井斜向下追踪体，垂深下降9.2m，终因泥岩段过长，施工困难而完钻。
1.4 入靶前井斜角过大
如按设计深度1m入靶，钻达目标层顶部井斜角不应低于86°才能满足施工要求。目前水平井设计靶距多在400m，并且目标层还存在提前或推后等情况，一旦推后，井斜过大不但追踪困难，还增加无效靶前距。典型井苏6-4-10H2，在钻至设计海拔深度时见气层，后降斜至84°稳斜探砂顶，在设计海拔以6.9m处钻遇目标层，靶前距为486.81m，超设计86.81m。
1.5 水平段岩性判断欠准确
水平段施工中同一层段可能钻遇不同岩性，而不同岩性则代表不同沉积特征，现场主要通过岩屑、随钻伽马值综合判断。现实中对于钻遇泥质夹层与钻遇河道间泥岩往往分辨不清，泥质夹层又与泥质砂岩、砂质泥岩岩电特征相混淆，造成地质导向决策错误。
1.6 准确判断目标层存在一定难度
苏里格气田二叠系下石盒子组8段存在多套砂岩含气特征，邻井地层厚度、海拔深度、地层岩性特征存在较大差异，目标层本身多夹泥质薄层，判断不准容易入错靶或入错层，甚至钻穿目标层。
2 水平井开发技术探讨
2.1 水平井选井技术
苏里格气田因河道频繁迁移，形成了大量长形砂体，其复合砂体可呈带状，有效砂体大都为豆荚状。因此，水平井选井首先要进行沉积相、砂体展布、气层分布规律研究[3～6]，优选有利目标区，即除要求邻井目标层具有较好条件外，还要求水平段方向与局部河道砂体走向基本一致。对于开发程度较低的区域，邻井资料较少，选井只能参考水平井骨架井，而要搞清局部河道走向，骨架井部署方式非常关键。实施结果表明，骨架井按三角形部署基本可以搞清局部河道砂体展布方向，在岩性组合特征对应较好的两口骨架井之间部署水平井，钻遇砂体主体部位可能性大。
2.2 水平井入靶技术
2.2.1水平井目标层判断
入靶是水平井施工中难度最大、技术要求最高的重要环节，在目前水平井不实施斜导眼井的情况下难度更大。因此入靶前必须详细对比邻井资料，利用多种方法综合判断、反复验证并准确定位目标层。目前采取的方法主要有海拔预测法、地层厚度对比法、岩性组合对比法、特殊岩性对比法和邻井含气显示情况对比法。
2.2.1.1 海拔预测法
苏里格气田构造为宽缓的西倾单斜，平均坡降5m/km[7]，局部存在近北东-南西向小幅度鼻状隆起，相邻井(井距600m×800m)同一目标层顶部海拔相差不大，利用这一特点可较为准确地框定目标层位置。如果水平井部署区域邻井砂体顶部构造变化大，则目标层砂体可能不属同一砂体，需要引起高度重视。
2.2.1.2 地层厚度对比法
考虑到苏里格地区沉积地层在区域上具有厚度基本稳定的特点，水平井实施过程中常常将地层厚度作为地层对比的第一参考。传统的地层厚度对比通常以上二叠统石千峰组底部与目标层之间的厚度(260～280m)相对稳定作为参考依据，但作为水平井目标层准确卡层精度还不够，因存在10～20m相对误差，这种大段地层厚度对比仅仅是目标层大致位置的粗略判断。
2.2.1.3 岩性组合对比法
碎屑岩地层最佳对比方法是岩性组合对比法。一般情况下，岩性组合特征在相邻井距具有一定相似性，利用该方法可以较为准确地判断目标层位置。在岩性组合对比中，应尽量靠近目标层选择岩性组合，越靠近目标层误差越小。
2.2.1.4 特殊岩性对比法
在水平井斜井段施工进入目标层前，常常会钻遇特殊岩性，这种特殊岩性一般分布较为稳定，在横向上具有一定的延续性，可作为地层对比标志层，如局部纯泥岩夹层，异常高伽马特殊岩性等。利用邻井特殊岩性与目标层之间的距离可以更精确地校核目标层位置。同样，选择特殊标志层也要尽量地靠近目标层。
2.2.1.5 邻井含气显示情况对比法
多数情况下，目标层上部会出现多套薄砂层，对于这种目标层上部出现多套砂层来说，一般参照邻井在钻遇该段地层时砂体含气显示情况来判断。如果邻井在钻遇该段地层时砂体出现含气显示，表明上部砂体含气，应放弃该层继续追踪下部目标层，同时还要借助岩性组合形态特征综合判断是否与邻井相应井段岩性组合特征一致。通过邻井含气显示情况判断可有效防止在上部薄砂层中入靶。
2.2.2水平井入靶深度论证
入靶深度过浅除无法清楚了解目标砂体下部情况外，还存在以下弊端：①无法可靠判断入靶是否正确进入目标层或误入上部薄砂层；②因砂体顶部凹凸不平而钻遇上部泥质岩时有发生，频繁调整造成井眼轨迹不平滑，此外泥质岩在井眼上方，井壁容易垮塌增加施工难度；③工程定向与设计井眼轨迹有±1m的允许误差，如果入靶深度不足1m，有可能钻出靶区；④入靶深度不适度不利于水平段钻进，因水平段施工多采用增斜钻具，可减少井斜调整频率。
综合以上因素，推荐不同气层厚度最佳入靶深度：预测气层厚度小于10m，入靶位置应尽量选在气层中部；气层厚度大于10m，入靶位置则应选在距气层顶部5～6m。
考虑到水平段施工多使用增斜钻具，基本不存在从气层底部穿出的可能，建议尝试在气层底部入靶，一方面可以起到斜导眼井作用，另一方面可以更清楚认识砂体上部岩性特征和含气情况。
2.2.3水平井入靶前井斜角论证
施工经验证实，井底位置在预计目标层顶部时井斜应控制在84°左右，即便以该井斜钻遇目标层，当增斜至90°入靶，入靶深度也仅4m左右；当井斜超过84°后，垂深下降随井斜增大而减慢，因此，入靶前探砂顶井斜角84°最佳。如果预测目标层厚度大，要求入靶深度较深，探砂顶井斜角可以低于84°稳斜钻进。探砂顶井斜角应根据要求的入靶深度现场进行灵活调整，以避免钻穿目标层为原则[8～9]。
2.3 水平段地质导向技术
2.3.1特殊岩性识别技术
在水平段施工过程中，由于岩性变化需要不断调整井眼轨迹，常常遇见特殊岩性重复出现(如岩屑颜色、特殊岩屑成分等)，现场可根据地层中特殊岩性特征判断井底所处位置。
大多数砂岩具有明显的韵律特征，通过砂岩粒度变化判断井底所处位置，提前做出调整可以有效预防钻出砂层。一般砂岩粒度变细，可能井底靠近砂层顶部，需要向下调整井斜；当砂岩粒度变粗，井底可能处在砂层中部；如果出现含砾砂岩，井底则可能处在砂岩底部，需要向上调整井斜。
水平段施工有时还会钻遇底砾岩(河道滞留沉积)，预示井底处在砂岩底部，可能即将穿出砂层。客观上，现场识别底砾岩存在一定难度，但这种岩性却具有显著的特点，即岩屑成分非常复杂，粒度粗，粗粒石英颗粒、砂砾、砾粒和泥砾等多种岩性混杂，偶尔还夹杂有炭屑成分。
2.3.2随钻伽马分析技术
随钻伽马是判断水平段地层岩性特征的重要依据。通过现场岩性与随钻伽马相关性分析，发现随钻伽马值在100APT以下时，钻遇岩性多为砂岩，伽马值越低则岩性越纯，随着伽马值的升高，岩性逐渐变细；伽马值在100～150API之间，岩性一般为泥质砂岩，随着伽马值的升高岩性逐渐变为砂质泥岩，而当伽马值大于150API时，岩性一般为泥岩，并随伽马值的升高泥岩越纯。
由于受复杂地质情况和现场各种因素的影响，随钻伽马并不是精确判断地层岩性的唯一手段，还要参考现场岩屑岩性特征综合判断。通过对水平段地质导向遇见的各种问题进行归纳，认为在实际操作中还应注意区分以下两种情况。
2.3.2.1 如何区分泥质夹层与泥质砂岩或砂质泥岩
水平段施工钻遇泥质夹层不可避免，钻遇这种岩性伽马值必然会升高，多数情况下泥质砂岩或砂质泥岩与泥质夹层伽马值非常相近，最有效的方法是通过地层含气显示情况结合岩屑特征综合区分。一般泥质砂岩或砂质泥岩很少有气测显示，岩屑中岩性较为单一，黏土含量高；钻遇泥质夹层则有气测异常，岩屑中砂岩、泥岩分异明显。
2.3.2.2 如何区分岩性相变与泥质夹层
利用随钻伽马曲线形态可以有效辨别水平段岩性相变与泥质夹层。钻遇泥质夹层随钻伽马曲线形态多为渐变型，即在钻进过程中岩性逐渐发生变化，并向泥质岩过渡，而当穿过泥质夹层后，随钻伽马值又随即逐渐降低，曲线形态形似“馒头状”凸起，且较为圆滑；当钻遇岩性相变时，随钻伽马会发生突变，伽马值可以从100API以下急增至200～300API，这种情况多属于钻遇河道间泥岩(图2)。
2.3.3井眼轨迹调整技术
水平段施工及时调整井眼轨迹可有效避免在钻遇岩性变化时来不及调整而钻出砂层，尽管钻遇砂岩物性较好，只要粒度发生变化，应及时做出适当调整。如果在设计允许的正负偏差(±1m)范围内调整，可不用更改设计或下达书面指令。
2.4 砂体形态对比技术
水平井施工前，为了详细了解水平段方向砂体厚度变化趋势，要提前进行邻井目标层附近岩性组合对比。除对比砂体厚度外，更重要的是对比邻井砂体形态特征，砂体形态特征的相似性是同一河道砂体的重要标志，通过砂体形态特征对比可以正确判断局部河道走向。如果水平段前后两口邻井砂体形态特征相似，表明水平段方向与河道走向基本一致，反之，则水平段穿越河道间(图3)。
2.5 制订地质导向思路
为防止因不同海拔高度交错单砂体所形成的“假构造”而过早穿出目标层，水平段施工前要先制定正确的地质导向思路：当设计水平段方向目标层构造起伏不大时，水平段穿越多属同一砂体，采取以“构造追踪为主，岩性追踪为辅”的地质导向思路；反之，水平段穿越可能不属同一砂体，则采取以“岩性追踪为主，构造追踪为辅”的地质导向思路，可有效提高砂层钻遇率。
3 应用效果
通过不断总结和完善，水平井配套技术应用效果明显，水平段在薄气层中穿越、在复杂地层条件下施工均获成功，并创下多项技术指标和新纪录：不实施斜导眼井全部准确入靶，所实施水平井全获成功；长水平段水平井试验获得成功(苏6-16-1H井完钻井深5683m，水平段长度2011.5m，钻遇砂岩I1968.5m，砂岩钻遇率97.86%，钻遇有效储层1721.5m，有效储层钻遇率85.58%，水平段长度、储层钻遇率均创苏里格地区水平井最高指标)；苏6-2-10H、苏6-4-10H1丛式水平井组相继成功完成；水平井钻井周期有了大幅度缩短，最短钻井周期38.25d，创新了苏里格地区水平井最短钻井周期记录。
4 结论
1) 水平段方向与局部河道砂体走向一致是水平井选井的首要条件，而水平井骨架井按三角形布井方式有利于搞清局部河道砂体走向。
2) 水平井入靶前目标层位置核实、入靶时目标层判断，水平段地质导向是水平井施工3个关键环节。
3) 苏里格气田河道叠置砂体宽度约600m，河道间宽度在200～300m之间。
4) 入靶前合理的探砂顶井斜角为84°左右，合理入靶深度在气层中上部。
5) 水平段施工保持井眼轨迹平滑可减少钻具摩阻，有利于水平段施工顺利。
6) 水平段施工中正确判断地层岩性和随钻伽马曲线形态特征，可有效判断是否钻遇泥质夹层或河道间泥岩。
7) 制订合理的地质导向思路是水平井顺利实施的重要保障。
参考文献
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[9] 佟长海，鲁港，谭静.水平井的中靶分析[J].天然气工业，2008，28(3)：64-66.
(本文作者：李建奇 杨志伦 陈启文 王赞 周通 中国石油长庆油田公司第四采气厂)
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