(烏魯木齊830011，西北石油局規劃設計院)
基於直井和水平井鉆井地質設計的明顯差異，研究了水平井地質設計中幾個最重要的設計參數:水平段垂深、水平段有效長度和儲層非均質性對水平井地質設計及其設計優化的影響。根據塔河油田三疊系底水油藏7口水平井的地質設計優化過程，可以得到以下認識:①陸相地層中散布著不同厚度和形狀的泥質或鈣質夾層和夾層，特別是在儲層非均質性嚴重時。此時，油藏描述必須滿足水平井開發對油藏的要求；②儲量有限的小型油藏，上午不要過“大型水平井開發方案”；③技術裝備、人員素質、軟硬設施的相對滯後，會影響水平井相對於直井的“開發優勢”。
底水砂巖油藏水平井鉆井地質設計優化；垂深和水平段長度
鉆井地質設計的質量是每口井(無論是探井還是開發井)成功實現鉆井目的和達到預期效果的基礎。因為開發水平井和直井有很多不同，為了達到好的效果，水平井的地質設計更加關鍵。
塔河油田1、2區塊為三疊系薄油層底水砂巖油藏，非均質性強，鉆水平井開發風險大。因此，需要對每口已開發的水平井進行精心的鉆井地質設計，確保水平井水平段位於儲層物性好的井段，並有足夠大的避水高度和水平段的最佳有效長度，以達到最佳開發效果。
1水平井與直井鉆井地質設計最顯著的區別。
水平井是壹種特殊的定向井，井斜角大(壹般大於83°)，在目的層段有水平或接近水平的井段。壹般來說，井眼軌跡分為三段:垂直段、傾斜段和水平段。嚴格來說，水平井、直井、斜井之間沒有本質的區別，也沒有明確的界限:水平井和直井可以看作是斜井的兩個極端。但即便如此，它們在井眼軌跡上的差異也使得它們在鉆井地質設計上有所不同。以下是水平井鉆井地質設計中不同於直井的五個最顯著的要點:
(1)水平井水平段定向及井位優化；
(2)水平段的鉆井層位、垂深和疏水厚度；
(3)水平段長度和有效水平段長度；
(4)水平段附近儲層非均質性；
(5)目標A和B在水平段中的相對位置。
1.1水平井水平段定向及井位優化
水平井在平面上的投影不像直井那樣是壹個長度非常有限的點或線段，所以布井時存在方位問題。壹般情況下，該方位的選擇應考慮以下因素:①構造應力方向；②最大水平滲透率方向；③與現有其他直井或水平井的合理配置；④剖面和平面上儲層物性最好的位置(同時滿足疏水厚度要求)；⑤在滿足其他條件的前提下，等深線盡量平行構造(或A點高於結構)。
1.2水平鉆孔層位、水平段垂直深度和避水厚度
對於有底水的多層砂巖油藏，存在壹個鉆井層位的問題。直井(開發井)壹般鉆最深油層的上部(探井或評價井可能鉆透所有油層)；要求按照“目的層水平井開發方案”鉆水平井(目的層也可能是最深的油層)。
水平井要求處於“鉆井地質設計階段”，鉆前必須根據鄰井資料研究設計水平井的完井垂深。壹旦確定了垂直深度，也就確定了水平井水平段的避水高度；直井的完井深度(由於井斜小，壹般用斜深作為直深)並不代表射孔完井深度，因此直井的最終避水厚度可以通過井鉆後電測曲線解釋的各種新信息綜合確定。
而且兩者在避水高度的確定和夾層的利用上也有明顯的差異(表1)。
表1直井和水平井水平段避水高度和隔層利用差異表1直井和水平井水平段避水高度和隔層利用差異。
1.3水平段長度和水平段有效長度
根據水平井油藏工程理論研究，水平井水平段長度壹般為300 ~ 500 m，但在儲層非均質性嚴重的情況下，水平段往往鉆遇泥質或鈣質夾層。這樣，就可以根據MWD電測井數據隨時調整水平段的方位或長度，以滿足水平井的產能設計要求。
1.4水平段附近儲層非均質性
水平段附近的儲層非均質性對水平井的產能有很大影響。因此，要做好以下工作:
(1)進行鉆前預測。
鉆前必須根據鄰井資料做好微相劃分和層間對比(尤其是層間劃分對比)，做到鉆前有個基本的概念。
(2)做好隨鉆跟蹤工作。
進入造斜段後，要加強隨鉆地質跟蹤，隨時根據MWD資料校對調整鉆前預測數據，使其更接近實際儲層。在打A目標之前，壹定要分清所鉆的泥巖是“目的層上部泥巖段的泥巖”還是“目的層中的泥巖夾層”，避免“假頂”(誤判目的層頂面)；反過來，鉆遇的砂巖也可能是“目的層以上泥巖段的砂巖透鏡體”，而不是“砂巖目的層”。
(3)隨時調整
壹旦發現實鉆結果與設計不符，應立即進行相應的動態調整，以指導生產。
A和B目標在1.5水平段的相對位置
壹般來說，水平段的壹端:
(1)放在水庫高部位，海拔略大於等於B端海拔；
(2)遠離井(在水平段無法調整的情況下，最好讓B點靠近井)；
(3)在地面上，遠離地面障礙物，盡可能靠近鄰井進行管理。
2水平井主要設計參數設計
2.1水平井垂直深度設計
由於水平井在油層中的位置是永久的，因此水平井水平段垂直深度的選擇非常重要。根據底水油藏水平井無量綱臨界產量公式和三疊系底水油藏相關數據，計算結果為底水油藏最佳避水程度(避水厚度/油層厚度)為0.88h(即水平段與底水距離為油層厚度的88%)。
該油藏水平井數值模擬結果表明，底水油藏最佳避水程度為0.7 ~ 0.9 h。
文獻中進壹步指出，對於底水油藏，無論油藏開發的具體地質條件如何變化，水平井水平段的避水程度幾乎都是90%。
塔河油田三疊系底水油藏水平段垂深設計時，避水程度原則上為88%(產能損失約為10%)。
2.2水平井水平段有效長度
水平井的產能只在壹定範圍內與水平井水平段的有效長度成正比，因此在進行水平井鉆井地質設計時，必須根據油藏開發的具體地質特征優化水平段長度。
塔河油田三疊系底水油藏水平井全部采用篩管完井。綜合考慮水平段篩管的相對粗糙度和油管尺寸，水平段的最佳長度為300 ~ 500 m
塔河油田三疊系底水油藏水平段優選時，壹般在300 ~ 400m之間..
3水平井鉆井地質設計後續調整
3.1實施中的問題
通過塔河油田1區塊和2區塊7口水平井的地質追蹤研究，發現:
(1)原結構圖不太實現。
由於超深低幅度背斜的地震分辨率低，原始構造圖的精度有限。根據開發井實鉆資料，塔河油田1、2區塊三疊系底水油藏的構造形態都有不同程度的變化。
如2區三疊系上油組:構造東部等高線收縮至高點，TK203井所在高點消失，含油邊界回縮，含油面積由原來的3.7km2縮小至3.1k m2；安1 - S56井東南部和AN2井西北部地勢較低。TK202H-AN1井之間的構造高點移至AN1井，含油面積圖由橢圓形變為馬蹄形。
再如三疊系中油組:TK202H井和AN1井南部構造西高點向TK201H井東南和S56井東南線移動，構造頂緩慢變寬，西北等值線略向外延伸。TK202H是背斜中比較低窪的地方。AN2井東北部構造東高點振幅減小，東部等值線向高點略有收縮。含油面積略有增加(從4.3km2增加到4.9km2)。
(2)儲層非均質性變得更加復雜。
三個油組均存在嚴重的儲層非均質性，層內存在不同數量的泥質、鈣質或泥質-鈣質夾層，水平方向上夾層分布相當復雜。
3.2設計調整的主要步驟和方法
(1)先修改結構圖。
對於新鉆的水平開發井，如果有導向孔，則根據實際鉆有導向孔的油組各線的頂底深度數據，對原構造圖進行修正，並與鄰井進行對比；如果沒有導向孔，在鉆井進入關鍵階段後(造斜後，目標前後)，應及時采集實鉆砂巖泥巖段的頂底深度，並再次對比鄰井數據，及時修改構造圖，為鉆井地質設計的調整和優化提供精度較高的基礎圖件。
塔河油田1區塊下油組構造圖發生了四次大的變化；塔河油田2區上、中油組構造圖有兩次變化。
(2)在小層對比的基礎上，制作井間泥質夾層分布圖。
根據新鉆水平開發井的先導孔或(和)造斜段揭示的泥鈣質夾層及層厚，結合相鄰直井的現有資料，利用沈積微相約束進壹步解釋井間夾層的分布及連通性。隨鉆指導水平井鉆井過程和井眼軌跡，特別是水平段鉆井過程中井眼軌跡的調整。
3.3井位調整
提交六口水平井的地質設計後，在隨鉆跟蹤過程中，對* * *計進行了八次調整(表2)。井位調整的原因如下:
表2塔河油田1、2區塊三疊系底水油藏水平井追蹤調整次數表2塔河油田三疊系底水油藏層位井追蹤調整次數(1、2號)
(1)有“鄰井後續資料”和“本井隨鉆資料”證明構造形態發生了變化，在設計原則不變的情況下，井位移到了更厚的油層。
(2)後續數值模擬研究結果:當設計井有較好的水平段方位時，及時調整水平井水平段方位。
以上兩種情況幾乎各占總調整次數的50%。
3.4垂直深度調整
在6口水平井隨鉆跟蹤過程中，調整了10次(表2)。調整水平段垂直深度的原因如下:
(1)有“鄰井後續數據”和“本井隨鉆數據”證明構造形態發生了變化，導致目的層頂面垂向深度發生變化，油層有效厚度發生變化。在豎向深度設計原則不變的情況下，豎向深度應按比例調整。
(2)隨鉆資料顯示，原設計水平段位於泥質夾層，水平段被迫上移(當疏水高度無法降低時)或下移(當有足夠的疏水厚度，或水平段上部儲層物性太差時)(此時設計參數可能不是最優的)。
3.5水平段長度的調整
在6口水平井的隨鉆跟蹤過程中，對儀表進行了兩次調整(表2)。調整水平段長度的原因如下:
隨鉆資料顯示，原設計水平段剖面位置為泥質夾層，當水平段不能上下移動時，只能考慮加長水平段設計長度，以滿足水平段最佳有效長度的油藏工程設計。
4水平井鉆井地質設計的優化
(1)井位於厚油層，水平段約為油水界面以上油層厚度的88%。如果鉆井過程中發現油層厚度變薄(結構原因)，在保證水平井水平段不出油層頂面的前提下，盡可能將水平段上移，增加疏水厚度。
(2)盡量將井布置在構造的高部位。塔河1和2號油田水平井在油層厚度大於15m的高部位分布均勻。鉆完壹口水平井後，應及時修改構造圖，然後根據新的圖設計下壹口水平井的鉆井軌跡，避免不必要的損失。
(3)早期水平井水平段設計長度為360米。水平井投產後，根據直井開發效果和開發動態對比，以及對儲層非均質性的新認識，發現水平段存在長短不壹的泥質夾層，實際水平段有效長度往往達不到設計長度，於是將水平井後續水平段長度設計為400m，在實際生產中靈活掌握。
如TK201H井，原設計水平段長度為360m，鉆井時水平段鉆遇259m泥質夾層，因此水平段加長至443m(油層有效長度僅為184m)。
5結論和建議
關於5.1的壹些想法
(1)油藏描述為滿足油藏水平井開發的需要，
結構不完整、對儲層非均質性認識不足，會影響水平井鉆井地質設計的準確性:既不能指導水平井位和水平段方位的優化，也不能保證達到油藏工程目的的水平段鉆井(或滿足設計要求)，還可能導致後期“建井周期”延長、“完井質量”下降、“開發效果”不理想。
(2)“大型水平井開發方案”不適用於小型油藏。
儲量小(油層薄、含油面積小)的超深底水油藏，如果采用“大規模水平井開發方案”開發，往往需要在落實結構和油藏詳細描述之前就要上水平井。在資源不確定的前提下，有可能造成壹次性過度投資，同時需要依靠水平井信息對油藏進行完善或進壹步評價。如果實施該構造，井網密度已經滿足開發要求(目前塔河油田1和2區塊采用的動態調整方法已經將這種可能性帶來的危害降到了最低)。
(3)生產、研究和管理的滯後削弱了水平井開發相對於直井開發的優勢。
技術裝備、人員素質和軟硬設置不到位，使得該企業水平井開發成本(技術外包、設備租賃、隨鉆設計調整和解決隨時可能出現的新問題等。)高於同等條件下成熟地區或企業。這將影響水平井的開發效益，甚至吃掉水平井開發相對於直井開發的全部效益，尤其是在構造和儲層非均質性沒有落實的情況下。
(4)當儲層非均質性特別嚴重時，不宜鉆平行於儲層的水平井。
我國油田油藏多為陸相沈積，油層中或多或少存在夾層和厚度不等的夾層，尤其是兩口井之間，往往難以識別。油層中的隔層和夾層對直井的產能和采收率沒有明顯影響，但對水平井的產能和采收率有顯著影響。這種油層不適合鉆平行於油層的水平井(除非油層太薄，水平軌跡難以調整)。
5.2壹些建議
5.2.1水平井A、B點垂深及A、B點位置優化設計
在以下情況下，建議提高水平井A點的垂直深度(水平段從A向B傾斜):
(1)的油層厚度足夠大，可以防止由於AB段的傾斜而導致B點過早見水(因為正常情況下，由於A點的生產壓差最大，通常A點先見水；改進A點的目的是在B點垂深不變的前提下，延長A點底水突破時間，從而延長水平井無水期。
(2)如果地面條件和水平井井網要求允許，水平井應盡可能從構造高部位向低部位鉆，以保證A點有足夠的疏水厚度；其次，A點可以盡量遠離邊水(避免高滲區邊水爆裂)。
(3)在見水井附近敷設水平井時，盡量使A點遠離見水井。
5.2.2水平井完井方式的優化設計
壹般來說，當水平井只穿過壹個油層，且只有壹種流體通過時，采用非選擇性完井方式(裸眼和礫石充填完井)；但如果水平井開采的目的層是非均質的，或者是有底水和裂縫的多油層油藏，為了便於油藏開發後期各項措施的順利進行，可以采用選擇性完井方式(如帶外封隔器的割縫襯管或固井/射孔完井)。因此，建議今後在類似情況下，新鉆水平井盡量按比例使用選擇性完井。
5.2.3對儲層非均質性的認識和描述應該是“動靜結合”和“縱橫結合”。
(1)動靜結合
比如由直井給出夾層的數量和厚度，通過沈積微相和小層的對比研究，得到盡可能接近實際油層的整個儲層的夾層分布特征；同時，通過數值模擬方法可以驗證和修正單井和油藏的層間分布特征。
(2)平與直的結合
如果壹口直井和壹口水平井遇到同壹個夾層，那麽直井給出層數和層厚(Z軸)，水平井給出平面分布(X和Y軸)；根據沈積微相得到的“寬厚比”，可以推斷出水平井是揭示了長軸還是短軸(雖然不壹定正確，但總比只通過“井距”來判斷夾層的分布範圍要好)，進而可以進壹步判斷是否與鄰井的夾層連通。
而且直井在縱向上揭示儲層非均質性，水平井在橫向上揭示儲層非均質性；兩者的有機結合可以客觀地反映儲層的非均質性(比直井之間的參數插值準確得多)。
參考
【1】萬仁普。中國不同類型油藏水平井開采技術。北京:石油工業出版社，1997。
[2]由S.D .喬希博士、班景昌等譯。水平井技術。北京:石油工業出版社，1998。
[3]羅英俊等譯《水平井開采技術》。北京:石油工業出版社，1991
範子菲。確定水平井水平段和垂直段最佳位置的研究。石油勘探與開發，1995，22(3)
張等。陸相沈積油藏水平井軌跡對產能和采收率的影響研究。石油勘探與開發，1999，26(2)
塔河油田1-2區塊三疊系底水油藏水平井鉆井地質設計優化
譚陳成軍王淑梅趙美玲利群
(西北石油地質局規劃設計院，烏魯木齊830011)
文摘:從直井和水平井的相關地質設計出發，分析了水平井地質設計研究中的壹些重要設計參數。結果表明，水平井地質設計及其優化設計受水平段(段)垂深、水平段有效長度、儲層非均質性對水平井地質設計的影響等因素控制。
通過對塔河油田7口三疊系底水貧油水平井的地質設計優化，得出以下結論:(1)陸相地層具有厚度不等、形態各異的泥質或鈣質夾層和隔離層，特別是在儲層非均質性嚴重時。在這種情況下，油藏描述將通過水平井最好地滿足開發油藏；(2)對於有限的油藏和小規模的油藏，不宜設計大規模的水平井開發方案；(3)落後的技術裝備、人員素質和計算機處理系統將決定該技術的發揮——水平井優於直井。
關鍵詞:底水砂巖油藏水平井鉆井地質設計優化水平段垂直深度水平段長度