增设虚拟靶点控制水平井井眼轨道设计技术

张　凯（大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆　163453）

增设虚拟靶点控制水平井井眼轨道设计技术

张凯
（大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆163453）

近年来，大庆油田越来越多地应用水平井技术开发薄差油藏，这些油藏的储层最薄处只有0.6 m。开发过程中为了增大泄油面积，设计的水平段都比较长，在进行井眼轨道设计时，常规单圆弧或双圆弧模型联接起来的轨道会上偏或下偏，偏离出地质开发方案给出的靶窗范围，造成有效水平段的损失。为了满足地质对设计轨道的要求，需要在水平井轨道设计时人为增设1个或多个虚拟靶点，并通过微调对应井段的造斜率，实现对井眼设计轨道的控制，达到设计的井眼轨道在油层内穿过的目的，不仅降低了现场施工过程中边钻边找油层的难度，而且提高了储层的钻遇率，很好地满足了油藏开发方案对钻井工程的要求。

水平井；虚拟靶点；轨迹控制；钻遇率；薄油藏

大庆油田薄差油藏厚度小，大倾角薄油藏视倾角达几十度，利用地质给出的靶点坐标设计的水平井井眼轨道常会偏离靶区范围，有时会偏出很多，甚至超出60%以上，将严重影响储层钻遇率，影响开发效果。因此，为了使钻井设计轨道能满足地质设计要求，在钻井设计时采用增设虚拟靶点的方法控制钻井井眼轨道技术。虚拟靶点是指当水平井钻井设计井眼轨道不能满足地质设计要求时，工程设计人为地在靶区内增设1个或多个虚拟靶点，以实现地质设计轨道要求。

1　按地质给出靶点设计的井眼轨道

图1是大庆油田X3-P3水平井地质设计钻井轨道，地质给出A、B、C、D、E 5个靶点，地层视倾角较大，分段地层视倾角分别为：AB段为6.36°、BC段为15.86°、CD段为21.39°、DE段为6.44°。靶窗宽度20m，上下高度偏差靶点之间不一，最小1.4 m，最大3.9 m。表1是按照地质给出的5个靶点计算的井眼轨道剖面靶点数据，表2是针对表1设计出的井眼轨道数据中的BC段进行中靶分析所得数据，图2 是按照地质给出的5个靶点设计的钻井轨道。

图1　X3-P3井南一段Ⅰ1-2号层地质设计钻井轨道

图2　设计钻井轨道垂直投影示意图

表1　设计剖面靶点数据

表2　BC段未增设虚拟靶点中靶评价数据

从图2可看出，BC和CD 两段轨迹偏出地质靶窗要求，BC段道迹严重出靶窗。BC段从2684.16～2864.29 m出靶窗，损失长度180.13 m，BC段长211 m，造成该段水平段储层损失85.37%；CD段从2 916.68～3 045.82 m出靶窗，损失长度129.14 m，CD段长163.82 m，造成该段水平段储层损失78.83%。两段轨道总共造成储层损失82.51%。砂岩穿遇率只有不到18%，钻井设计轨道不能满足地质方案要求。为此，需要进行优化与控制，在偏出靶窗范围的井眼轨道上添加虚拟靶点对设计轨道进行控制，使偏出的部分重新回到靶窗范围内。

2　增加虚拟靶点设计的井眼轨道

2.1在BC段和CD段各增加1个虚拟靶点B2、C1

如图3所示，在BC靶点间加入1个虚拟靶点B2后，BC段中BB2段仍有部分井段出靶窗现象，但损失段减少。通过中靶数据分析可得，BB2段从2694.15～2 753.94 m出靶窗，损失长度59.79 m，BC段造成水平段损失28.34%。CD段通过增加虚拟靶点C1后，CD段从2 975.73～3 005.31 m出靶窗，损失长度29.58 m，CD段造成水平段损失18.06%。两段轨迹总共造成储层损失23.84%，水平段损失率明显减少。但仍然有部分轨迹偏出靶窗，需要对井眼进一步优化，考虑到增加虚拟靶点要符合钻井实际，既要满足地质要求，又要方便施工，一般虚拟靶点不宜超过4个，如果虚拟靶点过多，会增加施工时轨道控制难度。由于BC段较长，而且偏出轨迹比较多，需要在BC段再添加虚拟靶点，CD段内不再添加虚拟靶点，通过微调造斜率来实现轨道的优化。

图3 增加2个虚拟靶点后轨道垂直投影示意图

2.2在BC段再增加2个虚拟靶点B1和B3

如图4所示，在BC段内再添加2个虚拟靶点B1、B3；BC段轨迹都在地址给定的靶窗范围内，再微调CD段的造斜率，CD段的井眼轨道也基本都在靶窗范围之内。通过添加虚拟靶点，整个井眼轨道得到了有效控制，保证了储层的钻遇率，满足了油藏开发方案的要求。

图4　增加4个虚拟靶点后轨道垂直投影示意图

3　实钻分析

X3-P3井通过钻井设计优化与现场精确井眼轨道控制与施工，取得了良好的效果，目的层砂岩钻遇率达88%。后期钻进过程中岩性为干砂岩提前完钻。从图5实钻轨迹与设计轨道的对比可以看出，井眼轨道得到了很好的优化和控制，实钻轨迹与设计轨道吻合非常好，整个实钻轨迹在地质给定的靶窗范围内通过，满足地质开发要求。

图5　实钻轨迹和设计轨道对比

4　结论

（1）地质方案给出的靶点数据不能满足钻井轨道设计要求时，增设虚拟靶点可以使设计轨道满足地质要求，提高储层钻遇率。

（2）增加虚拟靶点时要考虑造斜率的变化，满足下套管要求和完井要求。

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（修改稿收到日期2014-10-30）

〔编辑付丽霞〕

Add virtual target to control horizontal well borehole trajectory design techniques

ZHANG Kai
（Production Engineering Research Institute of Daqing oilfield co., LTD,Daqing 163453,China）

In recent years, Daqing oilfield applies horizontal well technology to develop poor thin oil reservoir more and more, the thinnest place of the oil-layers of the reservoir is only 0.6 m, in order to increase the drainage area the development process, the design length of horizontal section is long, in the face of such situation, when carries on the borehole trajectory design, According to the conventional single or double circular arc model linked trajectory will upward bias or downward bias, deviate from the geological development program gives the scope of the target window, resulting in loss of effective horizontal section.In order to meet the requirements of geology for orbit design, need to be in the horizontal well track design artificially add one or more virtual targets, and by fine-tuning the slope of the corresponding section, realizing the control of the borehole design track, meet the purpose of designed borehole trajectory within the reservoir. Not only reduces the construction difficulty of drilling while looking for oil-layer, and increase the rate of the drill in the reservoir, well meet the requirements of the reservoir development scheme for drilling engineering.

horizontal well; virtual target; borehole trajectory control; reservoir drilling rate; the thin reservoir

TE243

A

1000 – 7393（ 2015 ） 02 – 0005 – 03

10.13639/j.odpt.2015.02.002

国家自然科学基金“钻头谐振激励下岩石的响应机制及破碎机理研究”（编号：51274072）。

张凯，1987年生。2009年毕业于中国石油大学（北京）地质工程专业，现从事钻井设计及科研工作。电话：0459-5960767。E-mail:zhangkaipkf@petrochina.com.cn。

引用格式：张凯.增设虚拟靶点控制水平井井眼轨道设计技术［J］.石油钻采工艺，2015，37（2）：5-7.