水平井随钻探边工具在海上油田的应用

2022-08-03陈一鸣谢明英邹信波薛成

石油和化工设备 2022年7期

陈一鸣，谢明英，邹信波，薛成

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司（广东深圳518000）

海上油田开发具有平台型、少井、水平井为主的特点，特别是深水油田，相比陆上，钻井成本高，井数相对更少，油田开发中后期水淹状况评价和剩余油挖潜时，常缺乏油藏水淹状况的评价资料，一定程度上制约了油田的剩余油挖潜。随着近年来数据传输技术的不断进步，随钻探边技术作为一种技术的革新，在油田钻井中逐渐发挥出重要作用，可在井眼附近探测出地层的真实信息，而且具有较高的时效性[1-3]，对钻井轨迹实时调整和优化具有重要作用。随钻探边技术在南海东部油田水平井中使用广泛，一般为根据随钻探测的储层信息，优化轨迹，保证水平段具有较高的钻遇率，近年来随着油田挖潜的精细化程度不断加强，以及探边工具分辨率的不断提高，水平井随钻探边在老油田钻井及挖潜中也发挥出了重要作用。

1 水平井随钻探边工具

1.1 工具简介

国际三大油田服务公司都拥有各自的探边工具，在南海、渤海、新疆和大庆等油田均有使用，水平井探边工具的应用可大幅降低水平井施工风险，可根据探测的地层信息对轨迹进行精准调控，可使水平井钻遇更优质的储层段，而且能够一定程度上超前识别和录取各种地质边界信息，探测储层的结构信息，随钻过程中实时反演储层结构和流体分布，提升钻井时效，改善油田开发效果[4-5]。水平井地质导向中，探边工具一般放置距钻头较近，能更及时地获取探边信息（图1），一般由多个短节组合而成，核心组件为多组电磁信号发射器和接收器。

图1 水平井随钻探边工具

1.2 探边原理

目前国内矿场应用中，主流的水平井随钻探边工具有斯伦贝谢公司的PeriScope、贝克休斯的AziTrak和哈里伯顿的ADR[6]，其主要原理是利用不同储层及流体的电阻率差异以及信号通过地层后的变化来识别地层信息，从而反演出地质边界与水平井眼的距离。在实钻过程中，随钻探边工具发射线圈发出不同频率的电磁波信号，信号不断的扫描穿过地层，经过在地层介质中的传播，电磁波信号会出现电压变化以及相位变化，探边工具上的接收线圈测量出这种电压和相位的变化，再根据这种变化反演出地层的信息以及距离（图2），当油藏的动油水界面进入有效探测半径时，界面附近油层和水层的导电性差异直接导致了信号的变化，电阻率变化越大，边界响应越强烈[7-8]，从而能准确的探测出界面的位置和距离。

图2 水平井随钻探边原理

2 现场应用效果

2.1 水平井实施背景

恩平B油田位于中国南海珠江口盆地，储层为新近系海相砂岩，三角洲前缘河口坝沉积，砂体分布范围大[9]，构造为幅度较缓的断背斜，地层倾角小于2°，主力层原始有效厚度4～10 m，渗透率550～2500×10-3μm2，油藏边底水活跃，能量充足，采用少井高产、高采油速度、天然能量水驱开发[10]，目前处于开发中后期，油田综合含水85%，由于构造相对简单，储层发育范围广且相对均值，剩余油主要受构造位置和水侵程度的控制。在老井部分水淹的情况下，部署2口加密井挖潜剩余油，井型为水平采油井。其中B25H井设计为ZJ09油藏水平井，经过多年生产，目前油藏在生产的水平井含水率较高，产量已严重降低，产出水主要为边水入侵，但油藏的具体水淹程度不明，B25H井设计位于油藏中部位，钻前预测动油水界面已上升较多，水平段设计长度500 m，预测有效段约350米，在钻井过程中，水平段存在较大的水淹风险，为保证油层钻遇率，并加深动油水界面上升的认识，决定在随钻过程中增加水平井探边工具。B26H井设计为ZJ12油藏边部挖潜水平井，油藏采出程度较高，实施前希望能利用水平井兼顾评价油藏的水淹程度和剩余潜力，由于新钻评价井的成本较高，决定在A26H井应用水平井随钻探边工具。

2.2 水平井随钻探测

为保证探边质量，B25H井水平段钻速保持小于60 m/h，进入目的层后以89°井斜角水平钻进，随即电阻呈现明显的水层特征，分析认为该部位已经水淹，现场导向工程师及定向工程师调整井斜逐渐升至90.5°，使井眼轨迹向上方钻进，试图尽快找到含油砂体，钻进约90 m后，电阻率逐渐上升到50-70Ω·m，含油高度也逐渐增加，出现相对清晰的上界面，实时分析为层顶，继续增斜至90.8°，随后，可清晰看到水平井轨迹下方出现近水平的低阻水层响应特征，继续钻进发现低阻水平面持续稳定显现，分析认为是该层动油水界面，后保持水平段轨迹与油层顶基本平行，且拉大与动油水界面的距离，最终水平段尾端距动油水界面稳定在4.3 m（图3），水平有效段长约435 m，平均孔隙度25.2%，平均渗透率2117×10-3μm2，平均含油饱和度85%。初始段低阻水淹层采用盲管封堵避免生产高含水，凭借随钻边界探测技术的成功应用，在该井水淹风险较大的情况下，使水平段轨迹更多的在油层中穿行，提高水平井油层钻遇率，且准确探测出油藏动油水界面，为下一步的剩余油挖潜研究提供了宝贵的资料。

图3 B25H水平井随钻探边应用

根据B25H井的成功经验，B26H井实施时轨迹主动下探，希望能探测到准确的动油水界面，水平段贴顶钻进100 m后，轨迹降斜下探，垂深降低2 m后，探边信号出现低阻水层边界响应，随后缓慢增斜，出现接近水平的低阻界面，分析其为该油藏的动油水界面，最终评价动油水界面上升6 m，为该层水淹程度评价提供了准确资料。这种利用水平井探边探测动油水界面的方式在恩平B油田应用效果显著（图4）。

图4 水平井随钻探边探测油藏动油水界面模式图

2.3 应用效果

针对南海东部B油田的两口调整井，利用水平井随钻探边准确探测到了油藏动油水界面，有效的避开了底部水淹层段，在钻井成本高昂的情况下，提高了油层钻遇率，成功规避了水淹风险，提高了开发效果，B25H井投产日产油达177 m3/d，比钻前配产高出40%，含水率仅2.5%，B26H井投产日产油达145m3/d，比钻前配产高出15%，含水率仅4.1%（图5）。海上油田钻井成本高，过路的评价井少，油藏动油水界面及水淹情况难以准确评价，利用水平井探边技术不仅解决了调整井实施中钻遇水淹层风险的问题，还可以准确探测动油水界面，兼顾评价油藏水淹状况，评价剩余潜力，为老油田挖潜调整找到了突破口。随着调整井持续增加以及探测技术的发展，该技术应用前景广泛。