孙建双

（大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆163453）

1 概述

所谓水平井是指井斜角大于85°并在目的层中维持一定长度的水平段的定向井。近年来大庆油田针对大庆外围油田油层薄、层多等特点，采用新技术，提高了薄层水平井的实施效果，特别为大庆外围薄层、低丰度边际储量的有效开发开辟了一条新路。2017年大庆油田新钻水平井60多口，而水平井地质设计中的关键参数设计对水平井钻井有着非常重要的指导作用。本文中的XX水平井水平段水平投影长度为557.71m。该井在PⅠ2砂层顶着陆即标志点，由入靶点A在PⅠ2砂层内分别钻进水平投影长度204.26m、353.45m、49.96m分别到达靶点B、C、D（井底）。本文针对在钻井地质设计中遇到标志点深度确定的技术问题，以XX水平井为例，给出了相应的计算办法及探讨。

2 设计井概况

XX水平井井口位于农田内，井区构造上位于三肇凹陷向朝阳沟背过渡斜坡区，井区地垒断块内，构造南高北低，葡顶海拔-1260～-1270m，区块葡萄花油层沉积环境受北部沉积体系控制，主要发育三角洲内前缘亚相水下分流河道；地层厚度呈北厚南薄的发育特征，井区地层厚度6.0～20.8m，砂岩呈南北向条带状展布，砂体宽度0.3～0.7km，油层受断层、岩性遮挡，形成断层—岩性油藏。水平井目的层为PⅠ2层，该层砂体预测分布较稳定，有利于水平井部署。本井目标靶区葡萄花油层构造、断层落实，沿水平井轨迹方向不穿断层，构造起伏不大，有利于水平井实施以及轨迹跟踪调整。XX水平井水平段水平投影长度为557.71m，水平段网格方位为356.38°，完钻垂深1462m。井眼轨迹示意图见图1。

图1 XX水平井井眼轨迹示意图

3 标志点确定

标志点是指钻头钻至目的层砂岩顶面的位置。钻头由上覆地层进入目的层，由于地层岩性的变化无论是随钻测井LWD还是岩屑录井在标志点前后都有明显的显示，所以标志点位置的确定对实钻时井眼轨迹控制非常重要。标志点的垂深和水平位移满足轨道方程，求取过程如下。

3.1 建立模型

先根据构造图求出入靶点A所在小层顶深度h1和A点处小层顶面地层视倾角θ，入靶点A水平位移L1已知，在剖面设计数据表（由软件计算直接输出）中的某一点的水平位移L2。

第一种情况：井眼轨道与钻遇地层倾向一致时，见图2。

图2 井眼轨道与地层倾向一致时水平井标志点示意图

根据地层倾角的三角函数公式则有下式：

第二种情况：井眼轨道与地层倾向相反时，见图3。

根据地层倾角的三角函数公式则有下式：

当在工程设计报表中取某点水平位移L2时，且该点在数据表上的垂深与计算的h2一致，则h2即为所求的标志点的垂深。

图3 井眼轨道与地层倾向相反时水平井标志点示意图

3.2 标志点求取

XX水平井工程设计报表基本情况：地面海拔190m；补心高6m；参考垂深为补心面；子午线收敛角1.76°；比例系数1；地磁模型WMM2000/2005/2010；磁偏角-10.39°；磁方位修正角-12.15°；投影方位0°。XX水平井为二维水平井，设计轨道与地层倾向一致即符合第一种模式，把已知参数数值和设计轨道数据表中（钻井工程专业软件输出）的水平位移（闭合距）代入（2）式，求出相应的井深（垂深）和h2，若h2与实际垂深一致时，该点就是所求的点。XX水平井轨道数据见表1，可求取标志点（水平位移242.34m，垂深1457.21m）就是所求的参数，并且标志点的相关参数都可以在轨道数据表中求出。

3.3 与实钻结果对比

表1 XX水平井轨道数据表

该井于2017年5月17日完场钻井设计预测求取了该井的标志点，于2017年9月19日完钻，根据随钻测井及实钻资料显示，XX水平井标志点深度和水平位移分别为1457.40m、244.00m。表2是实钻数据和根据模型公式求取的标志点参数数据的比较。根据求取的结果和实钻对比，误差在允许范围之内，预测求取结果精度满足施工要求。

4 结论

表2 标志点预测和实钻结果对照表

（1）利用标志点的垂深及水平位移满足井眼轨道方程可以准确确定标志点深度；

（2）应用求取标志点的模型可以求取水平井地质设计中关键的地质点；

（3）在钻井过程中可根据地质变化情况决定水平段长度，应尽量减少钻穿隔层造成的水平段损失，精确预测标志点可减小水平段损失。

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