调整井钻井地质辅助设计分析系统研究

刘霞，张野

（1.中国石油大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江 大庆163453；2.中国石油大庆油田有限责任公司勘探事业部，黑龙江 大庆163453）

0 引言

地质设计是调整井钻井设计的重要组成部分[1]，它是通过收集、整理、分析调整井钻井区块内已钻生产井的动、静态地质资料，并对地层压力进行分析预测后，制定钻前关井方案以及进行地质分层的技术设计[2-3]。

大庆油田老区投产开发已近50 a，先后经历了基础井网、一次加密、二次加密、三次加密、聚合物驱三次采油等多次开发调整，部分油田已达到6套井网，井网密度已达200口/km2。随着钻井区块生产井数量的不断增加以及开发时间的不断增长，地下地质情况变得越来越复杂。在这些复杂的区块中再继续钻调整井，钻井设计中就会遇到2个重要问题：一是钻井区块所涉及的生产井多，生产井动、静态数据库庞大，人工收集、整理工作量大，工作效率低；二是目前采用的手工标注、人工分析地层动态和预测地层压力的难度增大，地层压力预测符合率极低[4-8]。

大庆油田每年需要钻调整井2 000～3 000口，依靠手工收集整理资料、人工进行分析预测的设计方法，已经不能很好地适应目前钻井设计的需要[9-11]。为了提高钻井设计水平，推进信息化技术在钻井设计中的广泛应用，“大庆油田调整井钻井地质辅助设计分析系统”应运而生。该系统通过网络直接调用采油厂数据库的生产井动、静态数据资料，建立“地质图件”与“生产井开发数据库”的“互联互通”，通过井位图就可以获取数据库中所需的地质设计数据。在该系统中，通过对钻井区块地质图件的操作，即可获得所对应生产井的各项地质数据，为钻井地质设计提供全面的基础数据支撑，实现计算机辅助设计。

1 系统结构

该系统是在地质成图系统平台上开发的，系统结构见图1。

图1 调整井钻井地质辅助设计系统结构

该项研究总体技术思路是：以地质成图软件为基础平台，开发一套调整井钻井地质设计辅助分析系统；该系统使用3层架构，应用程序内各层之间保持相对独立，上层代码变动不影响下层，程序具有良好的可扩展性和可维护性，便于系统功能变更与维护；重点是建立数据库与地质图互联关系，实现“图形数据化，数据图形化”，以达到提高工作效率和设计准确率的目的。

2 系统主要功能

2.1 确定对设计井有影响的生产井的范围

钻井地质设计时，除了考虑钻井区域内的生产井之外，还要考虑钻井区域外一定范围（一般为600 m）内的生产井对钻井区域地层动态的影响[12-14]。该系统能够根据设计井位自动确定设计井区块的范围，同时在已知钻井区域范围的情况下按照给定的条件实现钻井区域的自动外扩，确定钻井设计的工作区域——对设计井有影响的生产井的范围（见图2）。

图2 设计区域及外扩区域示意

2.2 统计分析生产井资料

确定了设计工作区后，通过对该范围内生产井资料的调取、统计及分析，即可满足设计的需要。系统可自动统计出设计工作区域内每个井网的油水井数，同时分井网调取数据库中相关生产井的动、静态数据，根据设计需要自动生成基础数据表、油井动态数据表、水井动态数据表、分层数据表、钻前关井方案统计表等。表1和表2分别是该系统为某钻井区域自动生成的基础井网采油井及注水井动态数据表中的部分数据。

表1 基础井网采油井动态数据

表2 基础井网注水井动态数据

2.3 生产井数据标注

根据设计需求，该系统可将通过数据库自动调取的生产井动、静态数据有选择性地自动标注在井位图上（见图 3）。

图3 生产井动态和静态数据标注

由图3可以看出，系统可将油水井数据以“十”字形式分隔标注在4个方位上，油井可标注日产液量、当前含水率、地层静压力、压力系数等4项参数，水井可标注日注水量、地层静压力、压力系数、套损层位等4项参数。设计人员可以根据标注的数据对设计区块的地下情况进行全面分析预测。

3 实际应用

3.1 设计区域地层压力预测

该系统的“压力预测”与“浅气层分析”模块通过对专家经验进行总结和归纳，提取出了适合大庆油田地质特点的理论模型，并结合空间曲面网格化技术，将理论模型数字化和图形化。根据注采关系并结合已钻井实测数据约束，绘制压力预测（注入量与采出量差值）等值线图（见图4），不同颜色的区域表示不同的压力趋势，设计人员可直观地判断可能存在的异常高压区。

图4 压力预测等值线

3.2 设计区域浅气层分析

以喇嘛甸油田发育的浅气层为例，根据构造情况划分为3个区：主要高压区（嫩二段顶部，埋深600 m以内）、高压区（嫩二段顶部，埋深 600～630 m）、主要含气区（嫩二段顶部，埋深 630～660 m）[15]。 通过辅助设计系统，结合邻井地层分层数据，绘制出嫩二段顶面埋深构造等值线图，可以清晰地划分出设计井浅气层所在范围，为设计人员浅气层预测提供依据。

3.3 钻关方案辅助制定

为确保地层压力稳定，保证安全钻井施工，设计井周围一定范围内的注水井需要在开钻前关井降压，关井降压标准的依据是注水井与设计井之间的距离，不同油田标准也有区别。以喇嘛甸一口水平井为例，该辅助设计系统自动在水平段外扩600 m绘图（见图5），同时统计出600 m范围内6套井网共94口油水井数据。表3为其中几口井的统计项目示意。

4 结论

图5 水平井外扩600 m区域示意

表3 钻前关井方案统计

1）调整井钻井地质辅助设计系统实现了调整井地质设计数据及图形处理的计算机自动化，是调整井钻井地质设计方法和手段的突破。

2）实际应用表明，使用调整井钻井地质辅助设计系统后，大幅度提高了设计水平，改善了工作效率，完善了分析方法，使钻井地质设计更加标准化、数字化、可视化、智能化。

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