一种坳陷盆地河流相地层水平钻井轨迹预测方法与流程

本发明涉及到坳陷盆地河流相地层油气勘探和油田开发水平钻井准确入靶的预测方法。

背景技术：

水平井目的层实际深度的确定是影响水平井能否准确入靶的关键。钻井地质设计中的靶点深度计算主要是依据设计水平井周边已钻直井资料和地震预测而得。松辽盆地北部致密油的主要勘探层位扶余油层，油藏埋藏深度在2000m左右,由于地震预测允许的深度误差是5‰,这就意味着地震预测的深度误差在10m左右。而水平井目标靶层厚度一般在2～5m，所以地震预测的误差远远大于靶层的实际厚度，单一依靠地震预测难以满足水平井准确入靶的精度要求，需要在钻井过程中对水平井的轨迹进行实时调整，以确保水平井能够在目标靶层处准确入靶。

技术实现要素：

本发明的目的是提供水平井目的层入靶点深度及水平井钻井过程中钻头的时时真实深度位置求取方法，通过靶前多套标志对比层的精细标定，预判入靶点的准确垂向位移，通过去除由于地层倾角增加视厚度，准确计算钻头实际位置，明确钻头与实际靶层的相对位置关系，确保水平井准确入靶。该方法解决了水平井目的层深度地震预测不准的问题，有利指导水平井准确入靶，提高水平井钻探成功率，从而提高水平井勘探开发的经济效益。

本发明所采用的技术方案是：一种坳陷盆地河流相地层水平井入靶预测方法，包括下列各步骤:

(1)在精细油藏描述基础上,地质、地震、工程分析相参数相结合，优选水平井的钻探区、靶层、钻探方向，利用地震速度计算目的层各靶点深度，优化水平井轨迹；

(2)在水平井入靶前，利用现场实钻过程中所获得的测录井资料，结合区域沉积特点，优选区域上普遍发育的典型标志地层，与周边临井已钻复杂河流相地层进行准确的标定对比，开展直井-水平井精细地层对比，逐步确定和更新目的层的真实深度；

(3)针对发育多套典型地层进行逐层标定、逐层对比，根据对比情况，求取水平井轨迹方向地层视倾角地层倾角α；

(4)建立水平井靶前预测数学模型，计算出入靶点的准确垂向位移、根据地层视倾角去除角增加的视厚度增量，计算入靶前钻头与目的层距离，预测出钻入目的油层的行进轨迹。

水平井区内构造简单平缓，直井在铅直方向的地层视厚度相对均一。标志层是指一层或一组具有明显特征可作为地层对比标志的岩层，具有层位稳定、分布范围广、易于鉴别的特点。对比层是水平井与对比直井间具有明显特征可作为地层对比标志的一层或一组岩层。视厚度指地层在地层倾角不等于0的情况下，顶底之间的铅直距离，单位为m。

坳陷盆地河流相地层水平井入靶预测方法是针对平缓的简单构造，通过水平井入靶前钻遇的标志地层与邻近直井的小层对比，标定实际靶层位置，即可求取水平井入靶点的深度；由于在小范围内地层厚度和地层倾角基本不变，只要知道了水平井轨迹方向地层倾角，根据地层视倾角去除角增加的视厚度，计算出实际的钻头深度位置，就可以保证水平井的准确入靶。

本发明遵循了坳陷盆地河流相地层沉积旋回变化的特点，适时修正由于地震速度等因素所引起的深度误差，使得水平钻井钻入目的层的成功率更高。

本发明的有益效果是：该坳陷盆地河流相地层水平钻井轨迹预测方法，根据高分辨率层序对比方法进行目标区层序对比，依据地层对比成果，不断求取和逼近靶层的真实深度及判断地层倾角变化，进而预测入靶点的准确垂向位移，量化入靶前钻头与目的层距离。本发明遵循了坳陷盆地河流相地层沉积旋回变化的特点，适时修正由于地震速度等因素所引起的深度误差，使得水平钻井钻入目的层的成功率更高。

附图说明：

图1是本发明实施例中水平井p靶层顶面构造图；

图2是本发明实施例中水平井p靶层砂体属性平面图；

图3是本发明实施例中水平井p钻探井轨迹剖面图；

图4是本发明水平井轨迹顺地层倾向时的示意图；

图5是本发明水平井轨迹逆地层倾向时的示意图。

具体实施方式：

下面将结合具体实例对本发明作进一步说明：

该坳陷盆地河流相地层水平钻井轨迹预测方法：

(1)在精细油藏描述基础上,地质、地震、工程分析相参数相结合，优选水平井的钻探区、靶层、钻探方向，利用地震速度计算目的层各靶点深度，优化水平井轨迹；

(2)在水平井入靶前，利用现场实钻过程中所获得的测录井资料，结合区域沉积特点，优选区域上普遍发育的典型标志地层，与周边临井已钻复杂河流相地层进行准确的标定对比，开展直井-水平井精细地层对比，逐步确定和更新目的层的真实深度；

(3)针对发育多套典型地层进行逐层标定、逐层对比，根据对比情况，求取水平井轨迹方向地层视倾角地层倾角α；

所述步骤(3)水平井轨迹方向地层视倾角α是指沿水平井轨迹在钻探目的层岩层层面投影线与它在水平面上的投影线所夹的夹角，单位为°；

当水平井轨迹顺地层倾向，由高到低钻探时，任意点轨迹方向地层视倾角为：

α＝arctan﹛(yn-y0-hn)/(xn-x0)﹜；

其中：hn为直井中对比层n与标志层间地层视厚度；

xn、yn分别为水平井任意点的水平位移、垂直位移；

x0、y0分别为水平井与标志层交点的测深水平位移、垂直位移。

水平井水平位移指轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离,单位为m；水平井垂直位移指轨迹上某点至井口水平面的垂直距离,单位为m。

(4)建立水平井靶前预测数学模型，计算出入靶点的准确垂向位移、根据地层视倾角去除角增加的视厚度增量，计算入靶前钻头与目的层距离，预测出钻入目的油层的行进轨迹。

所述视厚度指地层在地层倾角不等于0的情况下，顶底之间的铅直距离，单位为m；

当水平井轨迹顺地层倾向(如图4所示)，地层倾角为α°时，由已知某点钻探到任意点时，增加的视厚度增量为：

δh＝(xb-xn)×tgα

水平井任意时刻距离水平井靶层的等效深度距离为：

δh＝yb-yn-δh

当水平井轨迹逆地层倾向(如图5所示)，在地层倾角为α°时，任意时刻距离水平井靶层的等效深度距离为：

δh＝yb-yn+δh

其中：

δh为由于地层倾角造成的地层视厚度与真厚度的厚度增量；

δh为由于任意时刻钻头距离靶层的等效深度距离；

xn、yn分别为水平井任意点的水平位移、垂直位移；

xb、yb分别为水平井入靶点的水平位移、垂直位移。

实施例1：

该坳陷盆地河流相地层水平井入靶预测方法在松辽盆地北部中央坳陷区三肇凹陷肇源县境内p井钻探中的具体实施的过程：

第一步，精细油藏描述,地质、地震结合,优化水平井轨迹设计；

p水平井构造上位于松辽盆地北部中央坳陷区三肇凹陷肇源县境内，勘探主要目的层为下白垩统泉头组四段的扶余油层，属于典型的致密油藏。针对该油藏的增储提产，井震结合开展精细油藏描述，在构造简单区，两侧断裂距离大于2km，如图1所示；利用地震振幅属性预测有利砂体平面展布规模，预测砂体面积大于1km²，如图2所示；结合砂体展布方向及地层最大主应力方向平均为80°，部署水平井p，入靶点为a，如图3所示。

第二步，随钻过程中运用直井-水平井地层精细对比技术，对已钻复杂河流相地层进行准确的标定，保证地层对比准确性；

由于地震预测的靶点深度误差远远大于入靶的精度要求，因此需要在钻井过程中对水平井的轨迹进行实时调整。调整的主要依据就是区内已钻直井与水平井间的精细小层对比，确定水平井小层相对于邻井所钻地层位置，通过两者深度的差异对比，计算判断点与入靶点在垂向位移的距离，明确入靶a靶点的实际深度为地层倾角的准确求取提供依据。扶余油藏顶部为青一段地层，底部发育三套油页岩，特别是第二套油页岩全区广泛发育，因此便以该套油页岩作为扶余油藏的油层对比标志层。在此基础上，结合井区储层发育情况，优选几个层位稳定、分布范围广、易于鉴别的砂层组，作为油层对比的次一级标志。采用现有技术利用地震资料预测方法设计的p井目的层入靶点a的垂深1861.4m，在钻进过程中，钻遇上覆普遍发育的第二套油页岩时，通过与临井对比，深度向下加深1m，随后修正设计靶层入靶点深度调整为1862.4m，在向下继续钻进过程中，又钻遇泉四段顶部发育的一套普遍发育，特征明显的砂层，经对比，深度向下加深0.6m，最终修正设计入靶点a调整为1863.0m。这种逐层精细对比的方法在精度上明显较地震预测方法有大幅度提高，不单单考虑了地震速度问题，同时在区域沉积和砂体发育的地质因素上给予了更多分析，可靠性、合理性和准确性都进一步提高。

第三步，依据地层对比成果，求取地层倾角；

在水平井轨迹实时调整过程中,合理地给出井斜角，从而去除增加的地层视厚度是水平井入靶分析的核心因素。而井斜角的合理与否取决于水平井轨迹方向地层视倾角。当水平井轨迹方向地层视倾角有1°误差时，水平井每钻100m就会造成垂向1.7m的误差，因此水平井轨迹方向地层视倾角的准确求取至关重要。

当水平井轨迹顺地层倾向，由高到低钻探时，任意点轨迹方向地层视倾角为：

α＝arctan﹛(yn-y0-hn)/(xn-x0)﹜；

当水平井轨迹逆地层倾向，由低到高钻探时，任意点轨迹方向地层视倾角为：

α＝arctan﹛hn-(yn-y0)/(xn-x0)﹜；

其中：hn为直井中对比层n与标志层间地层视厚度；

xn、yn分别为水平井任意点的水平位移、垂直位移；

x0、y0分别为水平井与标志层交点的测深水平位移、垂直位移。

在p井钻井过程中，水平井轨迹与地层呈顺向关系，水平井轨迹顺地层倾向钻探时的示意图如图4所示。由图4模式中各参数为m0(1656.73，1700)，mn(1800，1742)，hn为40m，计算地层倾角为：

α＝arctan﹛(1742-1700-40)/(1800-1656.73)﹜＝0.8

利用该方法在随后的钻井过程中多次计算，均为0.8°，说明该区域地层倾角发育稳定，地层倾角参数可用性强。

第四步，建立水平井靶前预测数学模型,计算入靶前钻头与目的层距离，保证水平井准确入靶；

水平井入靶难主要是根据多层标志层确定靶层的垂向深度位置后，准备判定不同钻进时刻钻头与靶点垂向深度的距离，根据距离不同调整轨迹设计及钻头角度，进而不断调整钻进角度和轨迹修正，保证水平井准确入靶。因此水平井在钻探过程中要实时修正入靶点的深度，修正水平井的轨迹，确保水平井准确入靶。

当水平井轨迹顺地层倾向，由第三步通过图3的模式确定地层倾角，当地层倾角为α°时，由已知某点钻探到任意点时，增加的视厚度增量为：

δh＝(xb-xn)×tgα

水平井任意时刻距离水平井靶层的等效深度距离为：

δh＝yb-yn-δh

其中：

δh为由于地层倾角造成的地层视厚度与真厚度的厚度增量

δh为由于任意时刻钻头距离靶层的等效深度距离

xn、yn分别为水平井任意点的水平位移、垂直位移

xb、yb分别为水平井入靶点的水平位移、垂直位移

在p井实际钻探过程中，在钻进过程中首先经过点mn(1850，1800)后，在地层倾角为0.8°的情况下，又钻遇到第二个控制点mb(1950，1810)，计算地层因倾角导致增加的视厚度增量δh为1.4m，即：δh＝(1950-1850)×tg0.8＝1.4

这意味着实际地层深度向下加深只有8.6m。

h＝1810-1800-1.4＝8.6m

但如果不考虑地层倾角，实际增加的深度值为10.0m，这就导致了判断钻头在mb点时距离靶层的深了1.4m。按照去除视厚度的等效深度，调整了原有按照地震资料预测靶点深度的设计方案，由当时的75°调整为77°钻进，保证了水平井的准确入靶，如果不去除视厚度的增量影响，只是简单的深度计算差值，必然错误的认为求取点的钻头位置与靶层间距离过大，向下有75°调整为73°钻进，很容易造成在入靶点由于轨迹角度与地层交角过大而穿过靶层，造成未入靶的工程问题。采用现有技术利用地震资料预测方法设计p井的入靶角度88°，在应用本方法后及时调整，最终以87.6°准确入靶，进一步证实该方法的合理和有效性。

所以，利用直井中标志层与目的层间地层视厚度和水平井轨迹方向的视倾角计算出入靶点的准确垂向位移，量化入靶前钻头与目的层距离，为水平井的准确入靶提供了依据。