CN115705519A - 一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法，沿着预先设计的初始水平井轨迹将油藏砂体指数模型切片，将待开发区域的砂体指数映射到切片上，根据初始水平井轨迹计算统计得到待设计井的初始砂体钻遇率；对初始水平井轨迹进行若干次优化调整，对应得到若干个优化调整后的水平井轨迹；沿着每个优化调整后的水平井轨迹将油藏砂体指数模型切片，将砂体指数映射到切片上，根据每个优化调整后的水平井轨迹计算统计得到待开发区域中待设计井的优化调整后砂体钻遇率；将初始砂体钻遇率以及若干个优化调整后砂体钻遇率进行比较，选取最优的砂体钻遇率对应的水平井轨迹作为最终的待开发区域的水平井轨迹。本发明优化精度更高和可靠性更好。

Description

一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法

技术领域

本发明涉及石油开发技术领域，尤其涉及页岩油大平台立体式水平井轨迹设计，具体涉及一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法。

背景技术

传统基于二维油藏连井剖面的水平井轨迹设计，其剖面反映的是沿着邻井连线剖面的砂体及油层分布状况，而且只反映连通性，不能进行孔隙度、渗透率和含油饱和度等刻画。而且，邻井和水平井还有距离，尤其是3000m左右的水平段中砂体非均质性强，沉积砂体变化快，不能真实反映地下储层砂体的展布。

传统基于二维油藏连井剖面的水平井轨迹设计，其局限性主要有以下几个方面：

1、反映沿邻井连井剖面的油层连通情况，属于当前设计轨迹的投影图，不是真实的切片图。

2、只能反映油层的连通性、砂体的尖灭等特性，但不能反映储层物理属性，如孔隙度、渗透率和含油饱和度等特征。

3、砂体的预测非常依赖技术人员的工作经验，容易出现千人千面的结果。

4、和实钻资料的对应性不强，需要导向工程师不断调整。

利用二维油藏连井剖面和地震解释的构造成果的水平井轨迹设计与实钻录井及随钻伽马解释结果对应性较差，急需一种精确度更高，可靠性更好的水平井轨迹优化方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服常规水平井轨迹设计依据的二维油藏剖投影的不足，提供了精度更高和可靠性更好的一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法，包括：

获取待开发区域的控制井的油藏二维连井剖面和预先构建的待开发区域的油藏三维地质模型，所述油藏三维地质模型中包含油藏砂体指数模型；

沿着预先设计的初始水平井轨迹将所述油藏砂体指数模型切片，将待开发区域的砂体指数映射到切片上，根据所述初始水平井轨迹计算统计得到待开发区域中待设计井的初始砂体钻遇率；

以所述控制井的油藏二维连井剖面为参考，对所述初始水平井轨迹进行若干次优化调整，对应得到若干个优化调整后的水平井轨迹；

沿着每个所述优化调整后的水平井轨迹将所述油藏砂体指数模型切片，将待开发区域的砂体指数映射到切片上，根据每个所述优化调整后的水平井轨迹计算统计得到待开发区域中待设计井的优化调整后砂体钻遇率；

将所述初始砂体钻遇率以及若干个所述优化调整后砂体钻遇率进行比较，选取最优的砂体钻遇率对应的水平井轨迹作为最终的待开发区域的水平井轨迹。

进一步地，所述待开发区域的油藏三维地质模型的构建方法包括：

获取待开发区域的地震资料解释成果数据和待开发区域的控制井的测井资料解释成果数据；

根据所述地震资料解释成果数据和所述控制井的测井资料解释成果数据，利用三维地质建模软件构建得到所述油藏三维地质模型。

进一步地，所述地震资料解释成果数据包括地层顶、底面构造和断层的位置、走向及断距。

进一步地，所述控制井的测井资料解释成果数据包括泥质含量、孔隙度、渗透率和含水饱和度。

进一步地，所述待开发区域的控制井为待开发区域周边5km～8km范围内的控制井。

进一步地，所述砂体指数的计算公式为：

式中，PI为砂体指数；K为渗透率；

为孔隙度；So为含油饱和度，So＝1-Sw；Sw为含水饱和度；Vsh为泥质含量。

进一步地，所述砂体钻遇率的计算公式为：

式中，F为砂体钻遇率；a为PI值大于0.2的水平井段累计长度；b为该井水平段总长度。

进一步地，所述初始水平井轨迹为基于待开发区域的控制井的二维油藏剖面投影图的水平井轨迹设计得到。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明在传统的基于二维油藏剖面的水平井轨迹设计基础上，应用三维地质建模技术，建立待开发区域的油藏三维地质模型，油藏三维地质模型中包含油藏砂体指数模型，通过沿着预先设计的初始水平井轨迹将油藏砂体指数模型切片，将待开发区域的砂体指数映射到切片上，根据初始水平井轨迹计算统计得到待开发区域中待设计井的初始砂体钻遇率。以控制井的油藏二维连井剖面为参考，对初始水平井轨迹进行若干次优化调整，对应得到若干个优化调整后的水平井轨迹，沿着每个优化调整后的水平井轨迹将油藏砂体指数模型切片，将待开发区域的砂体指数映射到切片上，根据每个优化调整后的水平井轨迹计算统计得到待开发区域中待设计井的优化调整后砂体钻遇率；也就是说，本发明通过不断的优化调整水平井轨迹，得到对应的优化调整后砂体钻遇率，将初始砂体钻遇率以及若干个优化调整后砂体钻遇率进行比较，选取最优的砂体钻遇率对应的水平井轨迹作为最终的待开发区域的水平井轨迹，实现水平井轨迹优化设计。

本发明采用目前地层分辨率最好的控制井的测井资料解释成果数据进行刻度和标定，同时应用三维地震资料解释成果数据的地层顶底面构造进行构造约束，建立精度较高的三维地质模型进行水平井轨迹优化。传统的基于二维油藏剖面的水平井轨迹实际是沿邻井走向的投影剖面，不能真实反映水平井轨迹附近的构造特征、砂体连通情况及油层展布情况，本发明和传统的油藏剖面水平井轨迹设计相比，三维地质模型的水平井轨迹切片更能真实的反映水平井轨迹方向砂体和油层发育情况，再通过计算统计砂体钻遇率情况，不断优化和调整水平井轨迹，实现提升储层钻遇率的目标。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法流程图；

图2为本发明基于三维地质建模优化HH100-22井轨迹的实施例。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法，具体包括以下步骤：

步骤1：获取待开发区域的控制井的油藏二维连井剖面和预先构建的待开发区域的油藏三维地质模型，油藏三维地质模型中包含油藏砂体指数模型。

优选的，待开发区域的油藏三维地质模型的构建方法如下：

a：获取待开发区域的地震资料解释成果数据和待开发区域的控制井的测井资料解释成果数据；

具体地说，地震资料解释成果数据包括地层顶、底面构造和断层的位置、走向及断距；

控制井的测井资料解释成果数据包括泥质含量、孔隙度、渗透率和含水饱和度。

b：根据地震资料解释成果数据和控制井的测井资料解释成果数据，利用三维地质建模软件构建得到油藏三维地质模型，本实施例中，三维地质建模软件采用的是Petrel2019。

优选的，待开发区域的控制井为待开发区域周边5km～8km范围内的控制井。

步骤2：沿着预先设计的初始水平井轨迹将油藏砂体指数模型切片，将待开发区域的砂体指数映射到切片上，根据初始水平井轨迹计算统计得到待开发区域中待设计井的初始砂体钻遇率。

具体地说，初始水平井轨迹为基于待开发区域的控制井的二维油藏剖面投影图的水平井轨迹设计得到，即初始水平井轨迹为水平井工程设计轨迹。

砂体指数的计算公式为：

式中，PI为砂体指数；K为渗透率；

为孔隙度；So为含油饱和度；Vsh为泥质含量。

砂体钻遇率的计算公式为：

式中，F为砂体钻遇率；a为PI值大于0.2的水平井段累计长度；b为该井水平段总长度。步骤3：以控制井的油藏二维连井剖面为参考，对初始水平井轨迹进行若干次优化调整，对应得到若干个优化调整后的水平井轨迹。

步骤4：沿着每个优化调整后的水平井轨迹将油藏砂体指数模型切片，将待开发区域的砂体指数映射到切片上，根据每个优化调整后的水平井轨迹计算统计得到待开发区域中待设计井的优化调整后砂体钻遇率。

本步骤中的砂体指数计算公式以及砂体钻遇率计算公式均与步骤2中的相同。

步骤5：将初始砂体钻遇率以及若干个优化调整后砂体钻遇率进行比较，选取最优的砂体钻遇率对应的水平井轨迹作为最终的待开发区域的水平井轨迹。

实施例

长庆油田页岩油“小井场、大井丛”水平井平台要实现规模效益开发，就要提高水平井的砂体钻遇率，而水平井轨迹设计是钻井成功的关键因素之一。常规的水平井轨迹设计依据的是二维油藏剖面，其主要应用邻井及地震剖面进行设计，而邻井和水平井还有距离，尤其是3000m左右的水平段中砂体非均质性强，沉积砂体变化快，不能真实反映地下储层砂体的展布。

本实例对目标平台华H100的1口井进行轨迹优化。首先选取控制井32口，对控制井进行地质分层，在小层精细划分和对比的基础上，得到三维地质模型的顶、底面构造。其次，将地震解释的断层走向、倾向和倾角数据加载到模型中，建立待开发区域的三维构造模型。再次，将孔隙度、渗透率、泥质含量和含水饱和度曲线导入三维模型，建立三维地质属性模型。最后通过砂体指数公式，计算得到砂体指数模型。

沿用前人地质统计和分析研究成果，用PI指数大于1.5作为分界线，划分砂体。将工程设计轨迹导入三维模型，通过建模软件得到沿着该轨迹的砂体指数曲线。将属性大于1.5的井段进行长度累计，得到累计长度a。用a除以水平段长度b，得到当前轨迹下的钻遇率。重新设计调整轨迹，使得砂体钻遇率F不断提升，最终得到既符合工程施工要求，又具有较高钻遇率的轨迹，作为最终的优化轨迹。

井名	优化次数	砂体段长度	水平段长度	钻遇率
					HH100-22	1	2562	3000	85.4％
HH100-22	2	2676	3000	89.2％
					HH100-22	3	2805	3000	93.5％

本实例中针对目标井HH100-22井和HH100-22井优化后的钻井结果和设计比较，较以前仅用二维油藏连井剖面设计水平井轨迹钻遇砂体储层段更长，应用高精度的三维地质建模成果进行水平井轨迹优化后，整个大平台钻遇优势砂体成功率更高。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法，其特征在于，包括：

获取待开发区域的控制井的油藏二维连井剖面和预先构建的待开发区域的油藏三维地质模型，所述油藏三维地质模型中包含油藏砂体指数模型；

沿着预先设计的初始水平井轨迹将所述油藏砂体指数模型切片，将待开发区域的砂体指数映射到切片上，根据所述初始水平井轨迹计算统计得到待开发区域中待设计井的初始砂体钻遇率；

以所述控制井的油藏二维连井剖面为参考，对所述初始水平井轨迹进行若干次优化调整，对应得到若干个优化调整后的水平井轨迹；

沿着每个所述优化调整后的水平井轨迹将所述油藏砂体指数模型切片，将待开发区域的砂体指数映射到切片上，根据每个所述优化调整后的水平井轨迹计算统计得到待开发区域中待设计井的优化调整后砂体钻遇率；

将所述初始砂体钻遇率以及若干个所述优化调整后砂体钻遇率进行比较，选取最优的砂体钻遇率对应的水平井轨迹作为最终的待开发区域的水平井轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法，其特征在于，所述待开发区域的油藏三维地质模型的构建方法包括：

获取待开发区域的地震资料解释成果数据和待开发区域的控制井的测井资料解释成果数据；

根据所述地震资料解释成果数据和所述控制井的测井资料解释成果数据，利用三维地质建模软件构建得到所述油藏三维地质模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法，其特征在于，所述地震资料解释成果数据包括地层顶、底面构造和断层的位置、走向及断距。

4.根据权利要求2所述的一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法，其特征在于，所述控制井的测井资料解释成果数据包括泥质含量、孔隙度、渗透率和含水饱和度。

5.根据权利要求2所述的一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法，其特征在于，所述待开发区域的控制井为待开发区域周边5km～8km范围内的控制井。

6.根据权利要求1所述的一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法，其特征在于，所述砂体指数的计算公式为：

式中，PI为砂体指数；K为渗透率；

为孔隙度；So为含油饱和度，So＝1-Sw；Sw为含水饱和度；Vsh为泥质含量。

7.根据权利要求6所述的一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法，其特征在于，所述砂体钻遇率的计算公式为：

式中，F为砂体钻遇率；a为PI值大于0.2的水平井段累计长度；b为该井水平段总长度。

8.根据权利要求1所述的一种基于三维地质模型的水平井轨迹优化设计方法，其特征在于，所述初始水平井轨迹为基于待开发区域的控制井的二维油藏剖面投影图的水平井轨迹设计得到。

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