水平井實時地質導向系統(tǒng)設計與應用

易覺非 (長江大學一年級教學工作部，湖北 荊州 434023)

水平井實時地質導向系統(tǒng)設計與應用

易覺非 (長江大學一年級教學工作部，湖北 荊州 434023)

在水平井系統(tǒng)工程的配套技術中，利用相應的水平井實時地質導向系統(tǒng)、根據(jù)隨鉆數(shù)據(jù)和現(xiàn)場情況對井眼軌跡進行實時控制是其核心。首先描述了該系統(tǒng)的基本功能要求，在此基礎上，給出了該系統(tǒng)的業(yè)務流程和邏輯結構，最后給出了一個該系統(tǒng)的應用實例。

水平井；地質導向；系統(tǒng)設計

地質導向是20世紀80年代國際石油界迅速發(fā)展并日臻完善的一項主要用于油田開發(fā)中定向鉆井的綜合性配套技術[1～2]。采用地質導向鉆井技術，能提高對地層、構造、儲集層特征的判斷和鉆頭在儲集層內軌跡的控制能力，從而提高油層鉆遇率、鉆井成功率和采收率，實現(xiàn)增儲上產和節(jié)約鉆井成本，經濟效益重大。地質導向定義為“用近鉆頭地質、工程參數(shù)測量和隨鉆控制手段來保證實際井眼穿過儲集層并取得最佳位置”[1]。文獻[1]中認為地質導向鉆井系統(tǒng)一般包括鉆頭、測傳馬達(含近鉆頭測量短節(jié))、無線短傳、隨鉆測井(MWD/LWD)和地質導向信息系統(tǒng)。其中，地質導向信息系統(tǒng)(以下簡稱“系統(tǒng)”)是地質導向鉆井系統(tǒng)的軟件部分，是地質導向鉆井系統(tǒng)的決策中樞。國際上，地質導向信息系統(tǒng)主要基于各自公司的隨鉆測井LWD儀器而開發(fā)，比如Schlumberger公司首先推出的IDEAL系統(tǒng)；國內水平井的技術研究將絕大部分精力投放到水平井工具和工藝技術的研究上，而信息系統(tǒng)的地質導向決策支持技術還只是停留在零散的個人經驗技術層次。為此，筆者提出并開發(fā)了水平井實時地質導向系統(tǒng)。下面對該系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)進行論述。

1 系統(tǒng)功能要求

1)建立地質原型模型 綜合利用目標井周圍的油藏地質研究成果和各種已鉆井的測井、錄井、氣測、巖心和鉆井數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)的處理分析,對油藏目的地層及相關地層的三維架構和屬性進行精細描述，建立一個對目標井具有明顯指導意義的三維地質原型模型。

2)實時地質導向 油藏原型模型作為初始模型輸入，在實時接收現(xiàn)場數(shù)據(jù)基礎上，用“系統(tǒng)”進行針對性的分析處理，準確識別實際鉆遇的關鍵性指示地層的界面點位置，與初始模型進行對比分析，不斷驗證或修訂模型(新模型為下一步的初始模型)，并用新的模型來預測鉆頭與目的點之間的空間關系。

圖1 系統(tǒng)業(yè)務流程

3)定向工程分析 在系統(tǒng)對鉆頭與目的點之間的空間關系作出較精準地預測后，再用“系統(tǒng)”進行定向工程分析(實鉆井眼軌跡計算、井眼軌跡的設計等)最終制定出下一步的定向工程方案。

2 系統(tǒng)設計

2.1系統(tǒng)業(yè)務流程

圖1為系統(tǒng)的業(yè)務流程圖，它分為建模階段和導向階段2個階段。在導向階段，通過井下實時數(shù)據(jù)不斷反饋，系統(tǒng)對模型進行修正，并給出實時定向方案，形成閉環(huán)系統(tǒng)[2]。

2.2系統(tǒng)的邏輯結構

通過需求分析，依據(jù)“高內聚、低耦合”[3]的原則，將系統(tǒng)劃分為9個子系統(tǒng)，即基礎數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)、地層管理子系統(tǒng)、地質建模子系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、鉆井定向子系統(tǒng)、三維可視化子系統(tǒng)、輸出子系統(tǒng)和幫助子系統(tǒng)。系統(tǒng)邏輯結構如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)邏輯結構

3 實際應用

圖3 井眼軌跡和地層關系綜合圖

圖3為塔中某井實鉆井眼軌跡、設計井眼軌跡和地層關系綜合圖。在測井深度 4465～4470m上下方密度顯示井眼軌跡已靠油層底邊, 水平井實時地質導向系統(tǒng)調整井眼軌跡并造斜鉆進, 更新地質導向模型；在測井深度4900m上下方密度顯示井眼軌跡靠油層頂邊,井深 4940m靠油層底邊, 井深 4970m再靠油層頂邊，這種情況可能為油層變薄或夾層。通過地質導向，該井水平段長 570m，有效油層鉆遇 498m, 鉆遇率達 87.5%，用10mm油咀投產，初產168m3/d。實際應用表明，該系統(tǒng)能夠依據(jù)隨鉆測井數(shù)據(jù)，實時預測儲層的頂?shù)捉缑娌⒄{整井眼軌跡參數(shù)。

4 結 語

在認真的需求分析和系統(tǒng)設計基礎上，筆者開發(fā)實現(xiàn)了水平井實時地質導向系統(tǒng)，通過現(xiàn)場應用，驗證了該系統(tǒng)在建立地質模型、實時地質導向、定向工程分析等方面符合系統(tǒng)功能要求。

[1]蘇義腦.地質導向鉆井技術概況及其在我國的研究進展[J].石油勘探與開發(fā),2005,1(32):92～95.

[2]張紹槐，張潔.21世紀中國鉆井技術發(fā)展與創(chuàng)新[J].石油學報,2001,22(6):63 ～68.

[3]張海潘.軟件工程導論[M].北京:清華大學出版社，2003.

[編輯] 易國華

TE243

A

1673-1409(2009)01-N077-02

2008-12-28

易覺非(1966-)，男，1987年大學畢業(yè)，講師，現(xiàn)主要從事應用數(shù)學和軟件開發(fā)方面的教學和研究工作。