隨鉆測(cè)井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在水平井鉆井中的應(yīng)用

周思源

中海油田服務(wù)股份有限公司 北京 101149

當(dāng)前，最常用的技術(shù)方法是最小二乘法。LWD技術(shù)是一種基于鉆探過(guò)程中的地質(zhì)條件（井眼軌跡、鉆頭位置、井眼角度等）與地層電阻率之間的相互影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣層進(jìn)行有效的定位和定向的一種新興的測(cè)井技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣層位置和巖性的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于 LWD技術(shù)的新型測(cè)井方法。

水平井是一口高產(chǎn)量、低廉的油田，其鉆探成功率與油氣藏的鉆探工藝密切相關(guān)。隨鉆測(cè)井技術(shù)具有指導(dǎo)地質(zhì)導(dǎo)向和實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層物性等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)改善儲(chǔ)層鉆進(jìn)速度、縮短完井周期和降低水平井測(cè)井風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。在大斜度井和水平井的勘查和開(kāi)發(fā)中，采用了隨鉆測(cè)井技術(shù)。

1 發(fā)展概況

當(dāng)前，在水平井中使用的隨鉆測(cè)井技術(shù)有：一是識(shí)別巖性，測(cè)定地層傾角，測(cè)定水平段長(zhǎng)度；二是利用已有的地層巖性和構(gòu)造信息，對(duì)水平剖面進(jìn)行軌道控制；三是利用地層的巖性和結(jié)構(gòu)信息，對(duì)水平線的航跡進(jìn)行了動(dòng)態(tài)修正。從國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展來(lái)看，隨著隨鉆測(cè)井技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著隨鉆測(cè)井技術(shù)的不斷深入，人們對(duì)該技術(shù)的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越深入。在水平井技術(shù)、隨鉆測(cè)井技術(shù)等方面取得長(zhǎng)足進(jìn)步的同時(shí)，也使隨鉆測(cè)井技術(shù)在今后的研究中占有越來(lái)越重要的地位?；趲r性、斷裂、沉積相、氣頂?shù)忍卣?，?duì)巖性及巖性進(jìn)行識(shí)別，而上述特征均受外部環(huán)境的制約，其識(shí)別效果會(huì)有很大的改變。另外，常規(guī)的地質(zhì)方向法在實(shí)際運(yùn)用中也面臨著諸多問(wèn)題，如：因勘探設(shè)備與巖層間的間距較小，不能對(duì)巖層的變形情況進(jìn)行準(zhǔn)確的判定；但在實(shí)際應(yīng)用中，因檢波器與地層相距太近，不能準(zhǔn)確判別出含油層；但在實(shí)際應(yīng)用中，因檢測(cè)儀與巖層相距很近，不能對(duì)巖層的地質(zhì)變形做出精確的判定。隨著我國(guó)石油資源的日益豐富，石油資源的日益豐富，采用常規(guī)的地質(zhì)導(dǎo)引方式已難以適應(yīng)石油資源的需求。為此，必須對(duì)現(xiàn)有的地質(zhì)導(dǎo)引技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新。隨著隨鉆錄井技術(shù)的不斷發(fā)展，隨鉆錄井的地導(dǎo)技術(shù)也在不斷發(fā)展。地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在水平井鉆井中的應(yīng)用將形成一套完整的水平井測(cè)量工藝、軌跡控制與安全鉆井的技術(shù)體系，可有效保障鉆井軌跡在油層中的最優(yōu)穿越，提升油層的鉆井效率，推動(dòng)水平井鉆井技術(shù)的發(fā)展與提升。

2 隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理分析

在對(duì)隨鉆儀進(jìn)行定標(biāo)的同時(shí)，還對(duì)對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行處理。在隨鉆儀標(biāo)定時(shí)，儀器故障，泥漿污染，溫度變化等因素都會(huì)導(dǎo)致儀器標(biāo)定結(jié)果產(chǎn)生較大的誤差，從而對(duì)以后的資料解釋產(chǎn)生較大的干擾。為此，為了獲得科學(xué)、合理、可信的成果，需要對(duì)儀器采集到的原始資料進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?。資料的處理大致包含以下內(nèi)容：構(gòu)造巖性解釋模式，將巖性數(shù)據(jù)與巖性數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)；開(kāi)展油氣藏的巖性比較與油氣藏的綜合評(píng)價(jià)；應(yīng)用該方法進(jìn)行巖性的評(píng)估與巖性的比較；對(duì)鉆井軌道進(jìn)行預(yù)報(bào)。曲線光順是一種光順是一種評(píng)價(jià)方式，通過(guò)光順的曲線進(jìn)行分析，來(lái)去除隨機(jī)性的影響。鉆井軌道預(yù)報(bào)就是依據(jù)實(shí)測(cè)資料的特性及儲(chǔ)層特性，構(gòu)建一系列的預(yù)報(bào)模式。當(dāng)鉆井軌道預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性達(dá)到一定程度時(shí)，可以用來(lái)建立鉆井軌道預(yù)報(bào)的數(shù)學(xué)模型。在某些特定的條件下，還可以采用光順、巖性比較等方法進(jìn)行處理。舉例說(shuō)明：在實(shí)踐中，通過(guò)對(duì)垂直井區(qū)與水平井區(qū)的比較與研究，可以將垂直井區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)集物作為一個(gè)儲(chǔ)集物來(lái)進(jìn)行解譯；通過(guò)與水平井區(qū)相比較，可以將水平井區(qū)內(nèi)的油氣層位理解成一個(gè)油氣層位。

3 水平井地質(zhì)導(dǎo)向的實(shí)現(xiàn)方法

在地質(zhì)引導(dǎo)中，最重要的是利用隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來(lái)評(píng)估井的地質(zhì)狀況，而根據(jù)隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)上的井道和巖層的產(chǎn)狀來(lái)決定井道在水平區(qū)的定位，所以，把隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)上的井道與巖層的產(chǎn)狀相結(jié)合，就是地質(zhì)引導(dǎo)。它的實(shí)施過(guò)程由下列步驟組成：首先，根據(jù)地質(zhì)成層數(shù)據(jù)、井眼軌跡控制數(shù)據(jù)和水平井的開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)層和油藏界面之間的相互影響進(jìn)行了全面分析；其次，構(gòu)建目的油藏的地質(zhì)模式：通過(guò)與目的油藏的隨鉆錄井資料進(jìn)行比較，確定目的油藏的賦存狀態(tài)，進(jìn)而確定井眼角度；再次，建立靶區(qū)與周邊巖層之間的賦存聯(lián)系：通過(guò)隨鉆錄井資料對(duì)靶區(qū)進(jìn)行賦存狀態(tài)分析，并根據(jù)具體的地質(zhì)條件和鉆井軌道對(duì)靶區(qū)進(jìn)行修正；最后造斜和定向目的油藏，使目的油藏具有精確的鉆孔軌道定位；以及利用隨鉆錄井?dāng)?shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔軌道的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證鉆孔軌道在最佳的定位[1]。

首先，該測(cè)量?jī)x的尺寸比較大，需要將測(cè)量?jī)x的尺寸縮小到最?。黄浯问且M(jìn)一步改善測(cè)量系統(tǒng)的解析度和準(zhǔn)確度。第三，要研究和完善激光雷達(dá)和氣溶膠成像系統(tǒng)的資料處理系統(tǒng)。此外，為了滿足石油勘探的要求，還應(yīng)根據(jù)石油勘探的實(shí)際需求，研制出適合石油勘隨鉆測(cè)井資料[2]。比如，可以研制出一套將地層引導(dǎo)與井身軌道控制相結(jié)合的水平井軌道控制系統(tǒng)；在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一套用于實(shí)際測(cè)量的、用于實(shí)際測(cè)量的等。該新型鉆具的研制，將對(duì)以地質(zhì)為基礎(chǔ)的鉆探技術(shù)起到一定的推動(dòng)作用，使鉆探工作的效果和費(fèi)用得到顯著的提升。

4 近鉆頭伽馬

近鉆頭伽馬成像技術(shù)是一種基于傳統(tǒng)測(cè)井技術(shù)的新型測(cè)井技術(shù)。它的理論基礎(chǔ)是利用由測(cè)定儀發(fā)出的γ與已經(jīng)存在于井面上的巖體發(fā)生反應(yīng)而得到的各巖體的百分比。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合鉆井過(guò)程中所涉及到的地質(zhì)條件，確定鉆井過(guò)程中所涉及到的各巖石類(lèi)型及所涉及到的石油飽和度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)該地區(qū)油氣藏的定量化評(píng)價(jià)。當(dāng)鉆井軌道較為規(guī)則，鉆頭相對(duì)穩(wěn)定的情況下，可用近鉆頭伽馬法來(lái)量化地評(píng)估靶區(qū)的油氣藏。此方法適用于薄密層、層狀、塊狀儲(chǔ)層和自然裂縫發(fā)達(dá)的儲(chǔ)層，并能很好地反應(yīng)儲(chǔ)層的裂縫分布。這種計(jì)算方式適合于小坡井及水平井，但對(duì)大坡道的井徑計(jì)算則需要更加苛刻的條件。例如，將此技術(shù)應(yīng)用于一個(gè)油氣田的水平區(qū)，通過(guò)鉆井伽馬和泥漿伽馬來(lái)確定目的地層中的裂隙發(fā)展?fàn)顩r和自然裂隙的展布狀況[3]。鉆孔軌道擬合率達(dá)96%，裂隙發(fā)育度達(dá)86%，自然裂隙占60%，并在距離目的油藏3 m左右的位置找到了一條明顯擴(kuò)展的自然裂隙。

5 隨鉆探邊

隨鉆測(cè)井是在鉆探的時(shí)候，把由儀表測(cè)得的地層電阻率曲線和地質(zhì)斷面進(jìn)行比較，然后用電纜把巖性改變的相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給地表的電腦，這樣就可以對(duì)儲(chǔ)層的方位和巖性的改變進(jìn)行及時(shí)、精確的判定。這是一種采用測(cè)量深度、層位和巖石性質(zhì)的技術(shù)手段。隨鉆測(cè)井技術(shù)在水平井中的使用日益增多，其技術(shù)手段時(shí)運(yùn)用常規(guī)的隨鉆錄井資料和地層的巖石學(xué)特征進(jìn)行比較。即根據(jù)不同的電阻、γ曲線的差異，來(lái)判定不同的儲(chǔ)集層，從而可以判定儲(chǔ)集層的具體方位以及儲(chǔ)集層的差異。除此之外，它還用隨鉆錄油數(shù)據(jù)和天然γ（Nature Gamma）進(jìn)行比較。利用γ的變化規(guī)律，可以對(duì)有無(wú)烴類(lèi)顯現(xiàn)進(jìn)行判定，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)集區(qū)進(jìn)行定位。該方法是利用電成像技術(shù)對(duì)油氣層、水層和儲(chǔ)層的厚度進(jìn)行判斷，從而確定油氣層、水層和儲(chǔ)也就是根據(jù)分布流體的質(zhì)，對(duì)鉆井流體性能來(lái)進(jìn)行判斷判斷油、水的性質(zhì)。

然而，現(xiàn)有的隨鉆測(cè)井儀器具有分辨率低，測(cè)量精度低，信號(hào)弱，響應(yīng)慢等特點(diǎn)。目前，隨鉆錄井資料的解譯軟件尚不完備，如：在構(gòu)建地質(zhì)建模時(shí)，必須要對(duì)巖石進(jìn)行解析，并且在構(gòu)建完巖石建模之后，若沒(méi)有對(duì)巖石建模進(jìn)行修正，則不能實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石建模結(jié)果的自動(dòng)修正；在實(shí)際工作中，由于水平井的鉆頭會(huì)出現(xiàn)傾斜等問(wèn)題，使其與設(shè)計(jì)的距離有較大的差異，必須依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體狀況加以修正。儀器在工作中容易受到外部環(huán)境的干擾；各作業(yè)單位的作業(yè)人員對(duì)相應(yīng)的作業(yè)程序的熟悉和熟悉度各有差異；由于系統(tǒng)的升級(jí)不夠快，使得系統(tǒng)的使用效率受到很大的限制。這就要求我們?cè)趯?shí)際工作中進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)和研究。經(jīng)過(guò)多年的探索與實(shí)踐，我們認(rèn)為，隨著時(shí)間的推移，隨鉆地層引導(dǎo)技術(shù)將會(huì)越來(lái)越普及。

6 優(yōu)化措施

首先，利用地表處理系統(tǒng)，對(duì)采集到的隨鉆錄井資料進(jìn)行了實(shí)時(shí)的分析，并在此基礎(chǔ)上，完成了對(duì)隨鉆錄井資料的定位。其次，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層資料的實(shí)時(shí)分析，必須采用各種方法，并輔以專(zhuān)門(mén)的儀器。另外，在使用隨鉆法進(jìn)行地層引導(dǎo)時(shí)，也會(huì)受到多種因素的影響，導(dǎo)致鉆井軌道與設(shè)計(jì)軌道發(fā)生偏差。因此，必須加大對(duì)該技術(shù)的研究，并采取相應(yīng)的對(duì)策，以改善其使用效率。

針對(duì)不同的地質(zhì)條件，選擇相應(yīng)的隨鉆測(cè)井地質(zhì)引導(dǎo)技術(shù)，尤其是在薄層、超薄層中，利用隨鉆測(cè)井技術(shù)，可以有效地改善鉆進(jìn)速率、井道精度，縮短油-氣-水分界面及井道軌道與水平線的偏差。

在直井剖面設(shè)計(jì)時(shí)，要針對(duì)不同的地層條件，對(duì)直井剖面長(zhǎng)度和水平井剖面長(zhǎng)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，防止因鉆井速度太高而造成的直井剖面長(zhǎng)度太低或水平井剖面長(zhǎng)度太高。

依據(jù)水平井的地質(zhì)及油藏特性，對(duì)造斜部位進(jìn)行了合理定位。比如，在進(jìn)行水平井的水平分段設(shè)計(jì)時(shí)，要將油層厚度，原油粘度，地層壓力，溫度等因素都要加以考量，以免由于地質(zhì)的原因，造成油層厚度，原油粘度太大，而不能進(jìn)行高效的開(kāi)發(fā)。

在垂直剖面的設(shè)計(jì)中，要考慮到油層厚度，原油粘度，地層壓力，氣溫等多種條件，來(lái)決定造斜地點(diǎn)的合進(jìn)行理布置眼。進(jìn)時(shí)水要結(jié)合具體條件，，用據(jù)當(dāng)實(shí)際具擇在儲(chǔ)集鉆厚度很小型情況下，于者在層力相較的情況下油水以同用碳化硅，可選擇在頭度很大；儲(chǔ)層中，于者在層力相較的情況下油則水以采用的旋平頭與可選擇螺桿鉆組 P復(fù)C鉆進(jìn)相法合的混合鉆井方式。

7 結(jié)束語(yǔ)

地質(zhì)引導(dǎo)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展出來(lái)的一種新技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)@探中的有關(guān)數(shù)據(jù)，例如有關(guān)井眼軌跡、地質(zhì)剖面圖、地層壓力、產(chǎn)層發(fā)育的數(shù)據(jù)等，利用特定的儀器對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄，并對(duì)其進(jìn)行處理和分析，為水平井鉆探提供井眼軌跡和地質(zhì)剖面圖，進(jìn)而達(dá)到對(duì)井眼軌跡的控制和地質(zhì)引導(dǎo)的目的。水平井是一種新型的非常規(guī)石油資源開(kāi)采方法，其主要特點(diǎn)是利用地層導(dǎo)引技術(shù)來(lái)控制井斜，增加油層的鉆遇幾率，避免鉆頭觸底?；陔S鉆測(cè)井技術(shù)的鉆探地質(zhì)導(dǎo)向法，是利用電性與電性相結(jié)合的方法，可對(duì)儲(chǔ)層中的巖性及巖性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)油藏位置的精確預(yù)測(cè)，對(duì)鉆井軌道進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整，確保了鉆井軌道的控制。該技術(shù)可以規(guī)避掉鉆穿底水和鉆遇邊水帶來(lái)的鉆探危險(xiǎn)，從而降低了施工工序，縮短了建井周期，提升了鉆井速度，還可以有效地降低了油層被鉆井液浸泡的時(shí)間，降低了對(duì)油層的污染，從而節(jié)省了開(kāi)發(fā)投資。