隨鉆測井技術(shù)在江蘇油田水平井鉆探中的應(yīng)用

熊光勤，劉 辛，黃嘯年（中石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇 揚州225009）

顏琳娜，林式微

隨著江蘇油區(qū)各油田相繼進入開發(fā)中后期，開發(fā)難度逐步加大，技術(shù)要求程度更高，迫切需要應(yīng)用水平井技術(shù)以提高復(fù)雜小斷塊油田的開發(fā)效益[1]，特別是利用水平井開發(fā)油氣藏是最近十幾年發(fā)展起來的一種新技術(shù)，而隨鉆測井技術(shù)是完成水平井鉆井設(shè)計、實時數(shù)據(jù)采集與處理、解釋與現(xiàn)場決策以及完成地質(zhì)導(dǎo)向鉆井的關(guān)鍵技術(shù)。

1 隨鉆測井技術(shù)的特點及優(yōu)勢

隨鉆測井技術(shù)是鉆井技術(shù)、測井技術(shù)、油藏描述等多學(xué)科的綜合性技術(shù)[2]。在鉆井過程中，利用鉆井液壓力脈沖將地質(zhì)參數(shù)、鉆井參數(shù)傳輸?shù)降孛妫瑢崿F(xiàn)了在鉆井過程中的測井作業(yè)，實時檢測到地層變化以便及時對鉆井設(shè)計進行必要的調(diào)整，使鉆頭能安全、有效地沿著目標(biāo)油層鉆進，對于高效開發(fā)復(fù)雜油氣藏具有重要意義。

1.1 隨鉆測井技術(shù)的主要特點

隨鉆測井技術(shù)主要特點為：①實時井下和地面的地質(zhì)、鉆井?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)控、實時地層對比及地質(zhì)評價、多次測井資料解決地質(zhì)疑點；②實時指導(dǎo)并完成地質(zhì)導(dǎo)向；③完成對油氣藏系統(tǒng)的構(gòu)造、地質(zhì)描述及再認(rèn)識；④它是水平井、定向井、側(cè)鉆井及大斜度多靶點井鉆井的最佳技術(shù)選擇；⑤是降低鉆井費用，防止水錐進，提高鉆井安全性和效率的關(guān)鍵技術(shù)。

1.2 隨鉆測井技術(shù)在水平井鉆探中的技術(shù)優(yōu)勢

水平井與直井相比有著無可比擬的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)少井高產(chǎn)、效益好而發(fā)展很快。不僅在新油田開發(fā)方面是一種有效方法，在注水開發(fā)老油田利用水平井開采剩余油也是一種有效的方法。因此，隨鉆測井技術(shù)是水平井施工中最重要的環(huán)節(jié)，也是水平井成敗的關(guān)鍵。

1）MWD （measure while drilling，隨鉆測量）/LWD （logging while drilling，隨鉆錄井）與電纜測井對比。LWD的測量方式與電纜測井有較大不同，其主要差別來自于針對巖層測井時間與空間的響應(yīng)。如LWD測量點距鉆頭較近，因此受鉆井液侵入的影響極小。因此LWD測井信息具有以下優(yōu)勢：① 不占用鉆機時間，減少了裸眼井操作時間及操作程序而增加了安全系數(shù)，節(jié)約了鉆井成本；② 改善了對地層、儲層的評估效果；③ 實時采集井下地層信息，準(zhǔn)確及時反映地下真實物性，與錄井資料相結(jié)合完成實時地層評價，對地層劃分更合理，對儲層孔隙度，流體類型的判別更科學(xué)等特點。

2）MWD/LWD與現(xiàn)場綜合錄井地質(zhì)資料的對比。分層和判斷巖性、劃分油氣水層是水平井鉆探最基本最重要的要求，隨鉆測井與綜合錄井均為現(xiàn)場實時采集數(shù)據(jù)，通過現(xiàn)場的實時對比，可極大提高綜合解釋的準(zhǔn)確度，提高鉆井實時決策的質(zhì)量。錄井是在地表采集鉆井工程與地質(zhì)參數(shù)；MWD/LWD是在井下采集鉆井工程與地質(zhì)參數(shù)，通過二者的數(shù)據(jù)集成實現(xiàn)了井場井下、地面的綜合數(shù)據(jù)分析與決策。因此這是 MWD/LWD取代電纜測井與錄井的必然性所在。

2 應(yīng)用實例分析

2.1 江蘇油田水平井鉆探開發(fā)歷程

江蘇油田水平井發(fā)展歷程主要分為4個階段：①早期試驗階段 （1996年）。1996年11月在高集油田高6斷塊蟲管灰?guī)r油藏完成了第一口水平井高6平1井。②繼續(xù)試驗階段 （2002年）。2002年在安豐油田泰一段三砂層組 （K2t31）中高滲小型邊底水油藏完鉆安豐平1井。③推廣應(yīng)用階段 （2003～2006年）。2003年以來，水平井技術(shù)應(yīng)用在江蘇油田得到快速發(fā)展，每年投產(chǎn)水平井5口左右，階段投產(chǎn)水平井19口。④規(guī)模應(yīng)用階段（2007年至今）。2007年以來，在中國石油化工股份有限公司油田部水平井研討會議精神的鼓舞下，針對江蘇油田復(fù)雜的地質(zhì)特征，全面開展水平井潛力調(diào)查，認(rèn)真開展油藏精細描述研究，優(yōu)選優(yōu)化水平井論證與設(shè)計，規(guī)模應(yīng)用水平井取得顯著成果。

圖1 瓦19平1井隨鉆剖面

2.2 隨鉆測井技術(shù)在江蘇油田水平井鉆探中的應(yīng)用

1）精細地層對比，確定地層巖性分界面[3]水平井目標(biāo)層段的精細對比是水平井實施的基礎(chǔ)所在。在水平井開鉆施工前，開發(fā)地質(zhì)人員要對所鉆井的地震資料和鄰近井的測井資料進行分析，找出在目的層附近的特殊巖性或局部標(biāo)志層，總結(jié)其巖性、電性特征，通過與實鉆地層數(shù)據(jù)對比，指導(dǎo)鉆井施工。隨鉆測井的作用主要體現(xiàn)在當(dāng)實鉆井眼軌跡通過一段有標(biāo)志層的地層時，測取的電阻率和自然伽馬值就會與鄰近井的測井曲線具有相似性，從而準(zhǔn)確揭示目前鉆頭所鉆遇的地質(zhì)層位 （圖1）。

2）利用隨鉆測井的突變點，準(zhǔn)確判斷斷點位置[4]水平井目的層段的構(gòu)造落實程度是水平井實施的前提。江蘇油田屬復(fù)雜小斷塊油藏，斷層發(fā)育，油藏規(guī)模小，油藏多為反向正斷層所形成的上盤含油斷塊油藏。當(dāng)實鉆井眼軌跡從斷層下降盤進入油層時，測取的電阻率和伽馬值就會發(fā)生突變，因此利用隨鉆測井技術(shù)可以準(zhǔn)確判斷斷層的位置。同時，為了占高點開發(fā)油藏經(jīng)常導(dǎo)致目標(biāo)靶點斷缺。如堡1平1井按照地質(zhì)設(shè)計 （圖2），應(yīng)在2500m后進入上升盤并鉆遇上部的泰一段一砂層組 （K2）或泰一段二砂層組 （K2t21）油層，但一直未見油層，經(jīng)現(xiàn)場油藏地質(zhì)人員研究認(rèn)為油層斷缺。

3）準(zhǔn)確確定目的層位置，確保水平井準(zhǔn)確著陸 水平井目標(biāo)靶點的準(zhǔn)確與否是水平井實施的關(guān)鍵所在。江蘇油田也是典型的陸相沉積，沉積類型多樣，河道砂體發(fā)育規(guī)模小，橫向變化大，水平井目標(biāo)靶點可靠程度不高，因此需要現(xiàn)場地質(zhì)人員利用隨鉆測井技術(shù)，同時結(jié)合錄井資料、鉆時、機械鉆速、氣測等資料來綜合判斷水平井是否入窗、正確判別油層頂界與底界，劃分油水界面。主要是根據(jù)實鉆測取的電阻率和自然伽馬值判斷是否進入油層，當(dāng)進入油層時，隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)自然伽馬降低，電阻率增大形成一個雙向張大的箱體狀，同時發(fā)現(xiàn)鉆時變小，機械鉆速增大，這時可停鉆循環(huán)，再利用氣測、巖屑錄井資料來驗證油層，確保進入油層后再用事先準(zhǔn)備好的該區(qū)1∶1000（或更小比例尺）油層頂面構(gòu)造圖，用實鉆點的垂深與此點的構(gòu)造深度作比較看是否符合，宏觀把握鉆遇各砂體的可能性，確保水平井準(zhǔn)確著陸。

圖2 堡1平1井設(shè)計剖面

江蘇油田近年來實施的水平井在構(gòu)造落實的老區(qū)如沙埝的沙26、沙20斷塊，陳堡等鉆探較為順利。在新區(qū)開發(fā)中，由于新區(qū)井少，構(gòu)造控制程度低，儲層縱、橫向變化大，經(jīng)常出現(xiàn)實鉆目標(biāo)靶點確定性差，現(xiàn)場地質(zhì)人員必須根據(jù)實鉆測取的電阻率和伽馬值進行綜合分析判斷油層的準(zhǔn)確位置，來指導(dǎo)鉆頭的鉆進。如永安油田的永33平3井，戴二段五砂層組12砂體 （E2d5－122）實鉆比設(shè)計低10m左右，構(gòu)造上地層產(chǎn)狀變陡 （圖3）。

圖3 永33平3井實鉆剖面與設(shè)計剖面對比圖

4）指導(dǎo)水平段施工，控制井眼軌跡 根據(jù)隨鉆測取的地質(zhì)參數(shù)，結(jié)合地質(zhì)錄井的砂樣變化、氣測值變化，控制水平段的井眼軌跡，實現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向與幾何導(dǎo)向的有機結(jié)合，精確控制水平段井跟軌跡在油層的最佳位置。根據(jù)對研究區(qū)地質(zhì)特征的總體認(rèn)識，建立地質(zhì)導(dǎo)向軌跡預(yù)測剖面 （1∶500），該剖面綜合了油藏構(gòu)造特征、目的層的展布等信息，將實鉆軌跡與設(shè)計剖面比較，根據(jù)LWD測井曲線電阻率和自然伽馬曲線的變化規(guī)律分析鉆頭進、出油層情況，對水平段的井眼軌跡控制起導(dǎo)向作用，隨時調(diào)整垂深與油層相符合。在江蘇油區(qū)，若自然伽馬測量值在65～90API之間，則井眼軌跡沿油層最佳位置鉆進。當(dāng)測井曲線形態(tài)發(fā)生明顯變化，自然伽馬值升高至110API，電阻率下降至2～5Ω·m，若兩條曲線在此之前都沒有異常顯示，則有可能是鉆遇斷層。

2.3 應(yīng)用效果分析

2007年底投產(chǎn)水平井35口，從35口水平井的開發(fā)效果來看，在不同類型的油藏，水平井開發(fā)效果有明顯的差異。若按開發(fā)效果可以將已投產(chǎn)的水平井可大致分為4類：①高效穩(wěn)產(chǎn)型，開發(fā)效果好，這類共13口水平井，其中薄油層油藏4口，低滲透油藏1口，厚層正韻律油藏1口，厚層底水塊狀油藏7口；②提液穩(wěn)產(chǎn)型，開發(fā)效果次之，這類共5口水平井，薄油層油藏2口，厚層正韻律油藏2口，厚層底水塊狀油藏1口；③低產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型，應(yīng)用效果一般，這類共14口水平井，薄油層油藏3口，低滲透油藏均為3口，裂縫性油藏2口，厚層正韻律油藏3口，普通稠油油藏3口；④低產(chǎn)低效型，開發(fā)效果相對要差，只有3口水平井，其中薄油層油藏2口，普通稠油油藏1口 （見表1）。

表1 江蘇油田各類油藏水平井開發(fā)效果

2.4 應(yīng)用難點分析

目前江蘇油田隨鉆跟蹤優(yōu)化調(diào)整面臨以下難點：①地面條件差，井眼軌道通常要采用三維設(shè)計；②地下構(gòu)造復(fù)雜，地層的不確定性增大；③油層薄，靶區(qū)范圍小，中靶要求高，井眼軌跡控制難度大。

3 結(jié)論與認(rèn)識

1）隨鉆測井技術(shù)是適應(yīng)現(xiàn)場鉆井實時決策的需要，是在錄井、電纜測井定向鉆井技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出來的高新技術(shù)。

2）隨鉆測井技術(shù)是實現(xiàn)水平井鉆井成功與否的關(guān)鍵，是實現(xiàn)水平井鉆井地質(zhì)目的的重要保證。

3）隨鉆測井技術(shù)主要作用不僅僅是地質(zhì)導(dǎo)向，它在油氣層評價中有非常獨特的作用，在薄油藏和剩余的邊底水構(gòu)造油藏開發(fā)中，取得了顯著的應(yīng)用效果，使這些難以動用的儲量得到經(jīng)濟有效的開發(fā)。

4）隨鉆測井技術(shù)它能夠降低鉆井風(fēng)險和成本，提高鉆井速度。

5）現(xiàn)有儀器、工具，測點距井底的距離較大，不能最大限度地實現(xiàn)近鉆頭測量，如能改進則可以進一步提高井眼軌跡控制的精度。

[1]楊景中，李祥銀，白亮清，等 .復(fù)雜斷塊油藏水平井鉆井技術(shù) [J].石油鉆采工藝，2007，29（S0）：11～15.

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