CN110295882A - 盆缘复杂构造带常压页岩气水平井一体化设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盆缘复杂构造带常压页岩气水平井一体化设计方法，在设计过程中，能够针对例如渝东南盆缘转换带构造变形强烈，地质条件复杂的特点，利用构造图、埋深图、孔隙度图、含气量图、压力系数图和曲率图叠合评价优选地质与工程最优甜点区部署井位，利用地震属性预测地层缝洞发育情况，规避漏失层段，提高钻井时效，通过靶窗、水平井方位优化及曲率预测，提高储层压裂效果，充分释放储层产能，从而提高单井经济效益，为实现盆缘转换带页岩气高效勘探开发提供技术支撑，可操作性强，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于设计石油与天然气勘探开发领域，具体涉及一种盆缘复杂构造带常压页岩气水平井一体化设计方法。
背景技术
近十年来，借鉴国外尤其是北美地区先进的页岩气勘探开发经验，中国页岩气在四川盆地取得重大突破，相继发现了涪陵、威远、长宁、威荣等大型页岩气田，四川盆地东南部盆缘转换带页岩气勘探也取得了积极进展，南川、武隆、彭水等地区多口探井实现了商业发现，证实常压页岩气具有良好的资源潜力和开发前景。同时，逐步形成了适合中国页岩气地质特点的目标评价优选、水平井钻探、大型水力压力等特色技术。其中选准甜点区、水平井穿行甜点段、压裂形成复杂网络裂缝，最大程度增大泄气面积，对于提高单井产量和最终可采储量十分关键。不同于四川盆地等构造相对稳定区，盆缘复杂构造带断裂更为发育、应力场复杂、保存条件差，优选有利靶区、优快水平井钻探难度更大。
目前现有技术页岩气水平井设计的方法与技术主要针对构造稳定区，不能满足复杂构造带页岩气高效勘探的需要。因此，迫切需要一种适应性更强、生产实践证实可行的页岩气水平井一体化设计技术，才能保证盆缘复杂构造带常压页岩气开发的经济有效性。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提出了一种适应性更强的盆缘复杂构造带常压页岩气水平井一体化设计方法，这种设计方法能够有效提高水平井产量和最终可采储量。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
步骤一：指导井位部署落点。
通过构造图、埋深图、孔隙度图、含气量图、压力系数图和曲率图“六图法”叠合评价优选地质与工程最优甜点区，部署水平井井位。
（1）利用构造图和埋深图，优选出构造简单、断层及剥蚀边界影响小、埋深为1500～3800m适配的稳定区。
（2）利用孔隙度图、含气量图、压力系数图优选出储层孔隙度大于3%，含气量大于4m3/t，压力系数1.1～1.3的目标区，即为页岩气富集程度高的甜点区。
（3）利用曲率图评价盆缘复杂构造带中浅层可钻性和页岩储层可压性，指导井位部署落点。
步骤二：确定水平井最优靶窗位置。
综合TOC、孔隙度、含气量、脆性矿物含量、泊松比和杨氏模量确定纵向上地质与工程甜点段，确定水平井最优靶窗位置。
（1）对于地质甜点，要求TOC大于3%，孔隙度大于3%，含气量大于4m3/t。
（2）对于工程甜点，要求脆性矿物含量大于60%、泊松比小于0.2、杨氏模量大于40GPa。
（3）靶窗高度设计为4～6m。
步骤三：确定水平井方位。
盆缘复杂构造带页岩地层能量相对较弱，压裂一般不能自喷生产，为提高压裂效果和充分释放储层产能。利用构造图、埋深图和曲率图指导水平井方位和轨迹穿行，水平井方位与最小水平主应力方位夹角控制在40°以内，水平段两靶高差在180m以内，水平轨迹穿行在中等曲率带，有利于降低压裂施工难度，提升改造效果。
步骤四：钻井漏失预测预警。
利用曲率图预测中浅层缝洞型、裂缝型发育情况，规避或者预警漏失风险，提高钻井时效，确保钻井安全。
步骤五：优化水平井压裂改造方案。
利用曲率图指导优化水平井压裂改造方案，提高压裂改造效果，中等曲率带具有施工压力低、停泵压力和测试产量高的特点。
本发明的优点在于：
（1）甜点区和甜点段的评价涵盖了地质甜点和工程甜点两个方面，采用定量评价的方法，结果更加客观科学准确。
（2）井位部署的同时一体化兼顾地层的可钻性和可压性，有效降低后期钻井风险，提高钻井时效和压裂改造效果，提升单井经济效益。
（3）适应性强，便于操作，可大大提升勘探开发成效，推进盆缘复杂构造带常压页岩气资源的经济有效动用。
附图说明
图1为本发明基本步骤示意图；
图2为本发明实施例中水平井一体化设计井位部署示意图；
图3 为为本发明实施例中水平井方位优选示意图；
图4为本发明实施例中某页岩气水平井靶窗位置优选示意图；
图5为本发明实施例中某页岩气钻井漏失预测预警示意图；
图6为本发明实施例中某页岩气水平井优化压裂改造方案示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例以渝东南盆缘
复杂带A井为例，A井为一口页岩气水平井，位于构造复杂区，目的层段为五
峰组-龙马溪组下部页岩，具有典型性。基于页岩气水平井一体化设计方法开展
井位的部署落点、水平井方位优选和压裂方案设计等分析、选择和确定研究。
第一步，基于该区五峰组-龙马溪组底面构造图、孔隙度图、含气量图、压力系数图评价出地质甜点区，认为具有构造背景的正向构造单元、孔隙度大于3%，含气量大于4m3/t，地层压力系数接近1.2的区域为页岩气最富集的地质甜点区，同时，利用埋深图、曲率图评价出有利于钻井施工、压裂，埋深小于3800m，中-低等曲率区域为工程最优甜点区，地质甜点区和工程甜点区的叠合公共区域即为页岩气勘探开发的有利靶区。
第二步，部署水平井井位。水平井方位与最小水平主应力方位夹角越小，越利于形成复杂缝网，设计的同时兼顾曲率、两靶埋深特征，尽可能将水平井方位与最小水平主应力方位夹角控制在40°以内，两靶高差在180m以内，水平轨迹穿行在中等曲率带，以便于降低压裂施工难度，提升改造效果，后期产能能够充分释放，本案例中A井与最小水平主应力方位夹角为12°，两靶高差为95m，水平段主要位于中-低曲率带，有利于降低压裂施工难度，提升改造效果。
第三步，确定水平井最优靶窗位置。靶窗的选择也是叠加地质甜点段和工程甜点段，地质甜点要求TOC大于3%，孔隙度大于3%，含气量大于4m3/t，工程甜点段要求脆性矿物含量大于60%、泊松比小于0.2、杨氏模量大于40GPa。以图4中A井为例，优选龙马溪组最优靶窗为优质页岩③小层底部2 m+②小层2 m，即井深2128-2132m段，该段TOC平均4.8%、裂缝发育、孔隙度平均5.2%、含气量平均5.8m3/t、脆性矿物含量平均61%、泊松比0.13，杨氏模量51GPa，
第四步，曲率属性对南川工区裂缝型漏失有较好效果，高曲率值对应高漏失风险。例如，利用曲率属性预测A井在韩家店组井深1540～1740 m曲率值较高，有漏失风险，实钻井深1662～1834 m漏失钻井液1266 立方米；预测小河坝组井深2200～2300 m有漏失风险，实钻井深2283～2322 m漏失钻井液260 立方米，预测与实钻吻合较好，在水平井部署过程中，中浅层应尽量避免高曲率值区域。
第五步，鉴于上述四个步骤的实施，利用曲率特征优化压裂改造的方案。A井水平段位于中等曲率值区域（图6），有利于压裂改造效果，提升单井产量。A井压裂施工破裂压力为60～85 MPa，施工压力为60～75 MPa，停泵压力为25～40 MPa，测试日产气量31.4×104m3；而B井位于低曲率值区域（图6），施工压力和停泵压力明显增高，单井产量降低，破裂压力75～90 MPa，施工压力70～80 MPa，停泵压力为50～65 MPa，测试日产气量22×104 m3，因此，可以利用曲率属性指导水平井部署和压裂优化，水平井穿行于中等曲率带，压裂改造效果更好，单井产量更高。
本实施例有益效果是已经在渝东南盆缘复杂构造带南川—武隆地区平桥背斜、东胜背斜、武隆向斜等得到了验证。平桥南斜坡部署焦页10HF井，钻遇优质页岩厚度为31m，TOC为3.2%，孔隙度为3.3%，石英含量为48%，含气量为4.1m3/t，地层压力系数为1.18，压裂测试日产气为19.6×104m3；2018年，平桥背斜南区完成6.5×108m3产能建设，最优靶窗为优质页岩段③小层下部4m，水平井方位与最小水平主应力夹角小于30°，单井测试日产气量18.4～40×104m3，平均29.1×104m3。
Claims (4)
1.盆缘复杂构造带常压页岩气水平井一体化设计方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、指导井位部署落点，通过构造图、埋深图、孔隙度图、含气量图、压力系数图和曲率图“六图法”叠合分析选择地质与工程甜点区，部署水平井井位；
步骤二、确定水平井靶窗位置，综合TOC、孔隙度、含气量、脆性矿物含量、泊松比和杨氏模量确定纵向上地质与工程甜点段，确定水平井靶窗位置；
步骤三、确定水平井方位，利用构造图、埋深图和曲率图确定水平井方位和轨迹穿行；
步骤四、钻井漏失预测预警，利用曲率图分析中浅层缝洞型、裂缝型发育情况，规避或者预警漏失风险；
步骤五、优化水平井压裂改造方案，利用曲率图设计建立优化水平井压裂改造方案。
2.根据权利要求1所述的盆缘复杂构造带常压页岩气水平井一体化设计方法，其特征在于：步骤1具体包括（1）利用构造图和埋深图，优选出构造简单、断层及剥蚀边界影响小，埋深为1500～3800m的稳定区；（2）利用孔隙度图、含气量图、压力系数图优选出储层孔隙度大于3%，含气量大于4m3/t，压力系数1.1～1.3的目标区，即为页岩气富集程度高的甜点区；（3）利用曲率图分析盆缘复杂构造带中浅层可钻性和页岩储层可压性，确定井位部署落点。
3.根据权利要求1所述的盆缘复杂构造带常压页岩气水平井一体化设计方法，其特征在于：步骤2具体包括（1）对于地质甜点， 为TOC大于3%，孔隙度大于3%，含气量大于4m3/t；（2）对于工程甜点，为脆性矿物含量大于60%、泊松比小于0.2、杨氏模量大于40GPa；（3）靶窗高度设计为4～6m。
4.根据权利要求1所述的盆缘复杂构造带常压页岩气水平井一体化设计方法，其特征在于：步骤3具体包括水平井方位与最小水平主应力方位夹角控制在40°以内，水平段两靶高差在180m以内，水平轨迹穿行在中等曲率带。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191001 |