水平井層界面確定方法研究

向顯鵬 秦 臻 周壘壘

（1.長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100；2.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司，陜西 西安710018）

垂直井眼與地層界面都是正交或近似于正交，測(cè)井探測(cè)的徑向范圍幾乎不受鄰層及界面的影響，地層界面易劃分。通常大斜度井或水平井與地層界面的關(guān)系主要有：（1）井眼軌跡以一定的角度穿過(guò)地層界面；（2）井眼軌跡位于目地層內(nèi)，且距目的層界面較近，在儀器探測(cè)范圍內(nèi)，測(cè)量結(jié)果受鄰層影響；（3）井眼軌跡位于地層中部，且距目的層界面較遠(yuǎn)，不在儀器探測(cè)范圍之內(nèi)，測(cè)井曲線不受鄰層影響。

一個(gè)油氣藏中鉆水平井，鉆井過(guò)程中很容易鉆出儲(chǔ)層頂?shù)捉缑?通過(guò)調(diào)整又可進(jìn)入地層。這種現(xiàn)象雖然對(duì)水平井井眼設(shè)計(jì)不利,造成井眼軌跡常常會(huì)以地層為軸上下波動(dòng),但為測(cè)井解釋提供了更豐富的地層構(gòu)造和巖性變化信息。我們可以利用地層構(gòu)造和巖性變化引起的測(cè)井信息改變來(lái)反演局部地層構(gòu)造形態(tài)[1]，即確定層界面。

1 常規(guī)測(cè)井識(shí)別層界面點(diǎn)方法

1.1 半幅點(diǎn)法

多數(shù)常規(guī)測(cè)井方法穿過(guò)層界面時(shí)，會(huì)表現(xiàn)為測(cè)井值的均勻變化。自然伽馬探測(cè)區(qū)域?yàn)橐磺蛴?，在進(jìn)入和穿出儲(chǔ)層時(shí)先探測(cè)到附近儲(chǔ)層信息，密度、中子測(cè)井為向下聚焦測(cè)量，因此自然伽馬測(cè)井值在接近砂泥巖界面時(shí)，因受砂巖儲(chǔ)層影響，才開(kāi)始降低，在進(jìn)入砂巖層后，因受到鄰層泥巖影響，自然伽馬值仍然顯示部分泥巖特征，而密度測(cè)井、中子測(cè)井值表現(xiàn)為砂巖特征，在進(jìn)入砂巖層一段距離后，下方泥巖超出儀器探測(cè)范圍后，自然伽馬值才完全顯示為砂巖特征的低值。

如圖1所示，當(dāng)水平井軌跡由下往上進(jìn)入砂層時(shí)，在接近界面處時(shí)自然伽馬首先開(kāi)始降低，而在剛進(jìn)入砂巖層時(shí)，密度測(cè)井、中子測(cè)井值才開(kāi)始降低，此時(shí)，自然伽馬值因受下方泥巖影響，仍然顯示一部分泥巖特征，直到距離泥巖超出探測(cè)范圍以后，自然伽馬、密度測(cè)井、中子測(cè)井值就完全顯示為砂巖特征。密度測(cè)井、中子測(cè)井主要受下方地層影響，其受影響時(shí)刻明顯要晚于自然伽馬，可以據(jù)此將自然伽馬曲線的半幅度點(diǎn)作為井眼進(jìn)出層的參考[1]。

圖1 測(cè)井曲線響應(yīng)與地層關(guān)系示意圖

1.2 極化角法

井眼軌跡穿過(guò)層界面時(shí)，模擬顯示感應(yīng)測(cè)井，尤其陣列感應(yīng)、電磁波傳播電阻率測(cè)井方法在界面處會(huì)產(chǎn)生“極化角”現(xiàn)象。在大斜度井和水平井地層條件下，極化角的出現(xiàn)有助于地層界面的判斷，但也會(huì)給地層的定量解釋評(píng)價(jià)帶來(lái)困難。在不同的傾角下對(duì)電阻率曲線進(jìn)行模擬計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)在線圈系通過(guò)介質(zhì)分界面時(shí)，隨著傾角的增大，電阻率曲線發(fā)生變形，尤其是在介質(zhì)邊緣處，可以看到一個(gè)明顯的尖峰，其峰值隨著傾角的增大而增大，這是因?yàn)楫?dāng)傾角增大時(shí)，在介質(zhì)分界面上電磁波的反射也相應(yīng)地增強(qiáng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，目的層與圍巖電阻率的對(duì)比越大極化角越明顯。但是對(duì)實(shí)際測(cè)井曲線進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：在正旋回沉積砂體頂部通常無(wú)極化現(xiàn)象，而底部極化現(xiàn)象較明顯[2]，這可能因?yàn)檎爻练e時(shí)粒度由粗逐漸變細(xì)，導(dǎo)致的沉積砂體頂部電阻率與圍巖電阻率差別不大，造成極化角不明顯。

圖2是A井利用半幅點(diǎn)法和極化角法確定井眼軌跡上入層和鉆遇薄泥巖層實(shí)例，在約2132m處鉆遇目的層后，馬上造斜成功，開(kāi)始水平鉆進(jìn)，利用半幅點(diǎn)法可以確定入層點(diǎn)為2132m，此時(shí)正旋回頂部無(wú)明顯極化現(xiàn)象；進(jìn)入目的層后繼續(xù)水平鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆遇一薄泥巖層（2368m），最后進(jìn)入下一套儲(chǔ)層，在2552m處時(shí)鉆出儲(chǔ)層，我們可以清楚的看到在鉆出兩套儲(chǔ)層時(shí)電阻率測(cè)井有明顯的極化角現(xiàn)象。

圖2 A井半幅點(diǎn)法、激化角法識(shí)別層界面實(shí)際應(yīng)用圖

1.3 鏡像特征法

井眼軌跡在鉆出和鉆回同一油層底界面時(shí)，在水平井測(cè)井曲線上常常反映為地層鏡像重復(fù)的特征，這種現(xiàn)象在水平井段中普遍存在，是水平井不同層段測(cè)井響應(yīng)對(duì)比的重要依據(jù)，可以確定井眼進(jìn)出某地層點(diǎn)，再根據(jù)進(jìn)、出點(diǎn)以及井斜校深數(shù)據(jù)中該進(jìn)、出點(diǎn)的垂直深度，即可確定該段地層的構(gòu)造形態(tài)也可用于拾取地層關(guān)鍵界面點(diǎn)[1,3]。

2 隨鉆測(cè)井識(shí)別層界面點(diǎn)方法

2.1 上下方位伽馬測(cè)井

圖3 上下方位GR穿入層示意圖

水平井隨鉆測(cè)井穿過(guò)地層時(shí)，方位伽馬可很好指示層界面。傳統(tǒng)的自然伽馬測(cè)井沒(méi)有方位信息，雖然它能較好地指示目前鉆頭是在儲(chǔ)層還是非儲(chǔ)層中，但在意外鉆出儲(chǔ)層時(shí)，方位伽馬測(cè)井儀器實(shí)時(shí)上傳的上下伽馬數(shù)據(jù)，能明確地告知該怎樣調(diào)整鉆頭才能以最快的速度重新回到儲(chǔ)層中。假設(shè)上方位伽馬曲線為GR上，下伽馬曲線為GR下，針對(duì)圖3所示的出入層模式，進(jìn)行分析研究，并可以依此類推到鉆遇泥巖層的情況。當(dāng)儀器由上往下從泥巖層逐漸向下運(yùn)移接近巨厚儲(chǔ)層（砂巖層）時(shí)，砂巖首先進(jìn)入儀器下伽馬GR下探測(cè)范圍時(shí)，此時(shí)GR下值開(kāi)始變小，而GR上值仍然不變，直到儀器繼續(xù)向下運(yùn)移，砂巖進(jìn)入上伽馬GR上探測(cè)范圍時(shí)，GR上值開(kāi)始變小，此時(shí)GR下已經(jīng)達(dá)到最小值;當(dāng)儀器繼續(xù)向下運(yùn)移，接近下覆泥巖時(shí)，泥巖進(jìn)入儀器下伽馬GR下探測(cè)范圍，此時(shí)GR下值開(kāi)始變大，而GR上仍然探測(cè)的是砂巖值，直到儀器繼續(xù)向下運(yùn)移，下覆泥巖進(jìn)入上伽馬GR上探測(cè)范圍時(shí)，此時(shí)GR上值開(kāi)始變大，在測(cè)井曲線圖上顯示“眼鏡”的形狀。

2.2 伽馬（密度）成像測(cè)井

伽馬（密度）成像是方位伽馬（密度）是以圖像形式的直觀表式，隨鉆條件下水平井或大斜度井自然伽馬（方位密度）沿井軸的分布規(guī)律，與傳統(tǒng)直井條件下有很大的差異，由于隨鉆方位伽馬（密度）測(cè)井具有方位特性，可以在鉆井過(guò)程中用于地質(zhì)導(dǎo)向，實(shí)時(shí)指導(dǎo)鉆頭鉆進(jìn)方向，還可以形成精確地層方位成像，并提供多儲(chǔ)層參數(shù)評(píng)價(jià)。圖4是B井井眼軌跡與油藏關(guān)系圖，井眼軌跡在穿過(guò)界面時(shí)，成像測(cè)井會(huì)顯示不同的顏色和形態(tài)，可用于識(shí)別層界面點(diǎn)。

圖4 B井成像測(cè)井識(shí)別層界面實(shí)際應(yīng)用圖

3 結(jié)語(yǔ)

在水平井的測(cè)井解釋評(píng)價(jià)中，確定水平井層界面關(guān)鍵點(diǎn)，搞清楚井眼軌跡在地層中的走向及其空間產(chǎn)狀，是水平井測(cè)井解釋的基礎(chǔ)，對(duì)于水平井的測(cè)井評(píng)價(jià)具有十分重要的意義。對(duì)于常規(guī)測(cè)井可以采用半幅度法、電阻率極化角法和鏡像特征法確定層界面關(guān)鍵點(diǎn)，該方法在實(shí)際應(yīng)用中較為常見(jiàn);對(duì)于進(jìn)行了隨鉆方位伽馬（密度）測(cè)井的資料，利用上、下伽馬（密度）的測(cè)井特性可以快速直觀的確定井眼軌跡與地層空間關(guān)系。

［1］汪中浩,章成廣.低滲砂巖儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)方法[M].石油工業(yè)出版社,2004:150-151.

［2］趙軍,海川.水平井測(cè)井解釋中井眼軌跡與油藏關(guān)系分析技術(shù)[J].測(cè)井技術(shù),2004,28(2).

［3］郝以嶺,杜志強(qiáng).OnTrak隨鉆測(cè)井資料在冀東油田地質(zhì)導(dǎo)向中的應(yīng)用[J].測(cè)井技術(shù),2009,33(2).