3地質(zhì)導向穿芯技術(shù)

摘 要：在鉆井過程中，利用地質(zhì)導向技術(shù)，控制井眼軌跡在油層最佳位置鉆進，具有較大的難度。本文在地質(zhì)導向鉆井技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了新型地質(zhì)導向“穿芯”技術(shù)，通過在S2H011井中的實際應用，描述了水平井井眼軌跡控制的規(guī)律。同時，提出了地質(zhì)導向穿芯技術(shù)在應用鉆井施工時的幾點建議，從而為地質(zhì)導向鉆井井眼軌跡控制提供了新的思路，滿足了一些特殊油藏井的鉆探開發(fā)要求。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)導向；水平井；鉆井施工；軌跡控制

1 地質(zhì)導向“穿芯”技術(shù)

地質(zhì)導向鉆井就是根據(jù)LWD儀器提供的井下實時地質(zhì)信息和定向數(shù)據(jù)，辨明所鉆遇的地質(zhì)環(huán)境、并預報將要鉆遇的地下情況，引導鉆頭進入油層并將井眼軌跡保持在產(chǎn)層中延伸。

由于實際工作中地質(zhì)導向儀所測量的電阻率、自然伽馬探測儀距鉆頭有一定的距離，測量的電性資料，雖然可以驗證井下地層的巖性，但相對滯后，如圖1所示?；诖?，對于一般水平井來講，不采取一定的井眼軌跡控制技術(shù)措施，要保證控制井眼軌跡在油層中鉆進，用現(xiàn)在的儀器很難監(jiān)測，在檢測到水平段井眼軌跡出了油層之后再進入油層，總會犧牲30-50m水平段；而如果保證軌跡控制在一定部位運行，現(xiàn)在的儀器很難達到，因而對井眼軌跡控制技術(shù)提出了更高的要求。處于同一油層中電性資料，變化較小，不能具體表明該點在油層的準確位置，很難對判斷鉆頭是否從優(yōu)質(zhì)油層的上部或下部穿出提供可靠依據(jù)，進而對下一步井眼軌跡調(diào)整工作難以及時做出決斷，致使井眼軌跡控制常陷于被動，造成不必要的損失。

根據(jù)大量實際經(jīng)驗，在鉆井工作中，應該在地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，基于普通隨鉆測井LWD曲線，結(jié)合綜合錄井（鉆時、巖屑、熒光）和氣測錄井資料，井下實際地質(zhì)特征根據(jù)隨鉆測斜資料如斜深、井斜、方位、垂深、閉合方位、水平位移等，利用鉆井地質(zhì)導向井眼軌跡控制軟件，對井眼軌跡進行準確計算。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實際情況，對鉆頭位置做出科學預測，綜合判斷確定和控制井眼軌跡，指導鉆井施工，減少風險，控制井眼軌跡在好油層中鉆進，使當前使用的普通地質(zhì)導向儀器的優(yōu)勢作用得以更好的發(fā)揮，這就是地質(zhì)導向“穿芯技術(shù)”。該技術(shù)的優(yōu)勢在于，一方面可以較精確地控制井下鉆具，提高井眼軌跡在油層中的準確率，命中既定地質(zhì)目標；另一方面，可以有序的對各種信息進行收集和研究，及時對鉆頭位置，作出準確的判斷，提出正確的地質(zhì)導向意見，對水平段的鉆進有效地實現(xiàn)地質(zhì)導向，提高施工質(zhì)量和經(jīng)濟效益。

在現(xiàn)場工作中，有不少鉆井會需要高水平的井眼軌跡控制技術(shù)，可以應用地質(zhì)導向“穿芯”技術(shù)進行解決，下面以S2H011井為例說明該項技術(shù)的應用。

S2H011井為一口熱采水平井，地層由北向南傾斜，向北超覆，“北超”、“東缺”，油層平面分布總體具有西厚東薄的特點。目的層屬近岸水下扇沉積，儲層巖性比較復雜，巖性平面變化大，具有較大的地層傾角，地層呈正韻率沉沉積。本井鉆探的目的是控制井眼軌跡在目的油層中的優(yōu)質(zhì)油層中穿行，提高熱采效率。

打好水平井，需要現(xiàn)場地質(zhì)人員和工程人員，對鉆井設(shè)計和井位地質(zhì)情況有清楚了解，并熟知當?shù)馗浇那闆r。以便在井眼軌跡控制中及時做出正確的判斷，開展下一步工作并對軌跡進行優(yōu)化并作好工作預演。針對該井，工作人員收集各種有關(guān)資料，認為在實鉆中將會遇到地層傾角變化大，油層的變化大的特殊情況，LWD測量零長使信息滯后的現(xiàn)象容易引起對鉆頭位置明顯的誤判?？梢钥闯?，本井運用各方面的資料比較多，可以應用地質(zhì)導向“穿芯”技術(shù)控制井眼軌跡，下面從油藏識別和水平段控制鉆進兩方面分析該技術(shù)的具體應用及效果。

2 油藏識別

常采用地層對比方法指導水平井著陸。首先將鄰井及設(shè)計井鉆遇的油層厚度進行深度換算，利用LWD儀器提供的伽馬和電阻率兩條地質(zhì)參數(shù)曲線同已鉆鄰井圖進行對比。選好標志層，利用電性、巖性組合特征進行地層對比，提高預測精度，確保準確著陸。充分利用鉆時、機械鉆速、氣測、巖屑等錄井資料，確保水平井準確著陸，并在水平油層中鉆進。在鉆進到一定的井深之后起鉆下地質(zhì)導向鉆具，進行導向鉆進，而鉆至水平井目的層時，就要格外重視機械鉆速等地質(zhì)錄井資料。

S2H011井在鉆至井深1134m時，根據(jù)設(shè)計要求提前起鉆下LWD，采用地質(zhì)導向鉆井技術(shù)隨鉆測量自然伽瑪、電阻率曲線找出并跟蹤油層。下鉆到底充分循環(huán)調(diào)整好儀器后，準確收集現(xiàn)場資料，開始地質(zhì)導向鉆進。當鉆進到1252.0m時，發(fā)現(xiàn)鉆穿2m多厚的泥巖進入了油層，此時垂深1108.94m，設(shè)計油頂1109.25m。通過分析比較當前井測井曲線與鄰井測井曲線的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)已出現(xiàn)的幾個油層基本上同設(shè)計情況相符。因鉆速變快，現(xiàn)場人員決定鉆進很少幾米后停鉆循環(huán)觀察，結(jié)果出現(xiàn)了棕褐色油浸粉-細砂巖，氣測值發(fā)生了變化，子熒光反映強烈，可以判斷軌跡已進入油層。由于電阻率、伽馬有一定盲區(qū)，適當調(diào)整井眼軌跡再繼續(xù)鉆進，鉆進到1262m時發(fā)現(xiàn)油層可以用電阻率來說明。于是，現(xiàn)場工作人員的根據(jù)當時的井斜角、地層傾角等資料對油層垂深經(jīng)過精準計算并結(jié)和電阻率的特性等，對油層位置進行了綜合對比和預測，及時調(diào)整入靶井斜角至理想大小。又鉆進一段后發(fā)現(xiàn)伽馬值明顯下降，2條測井曲線呈現(xiàn)背向而馳的趨勢，表明已經(jīng)鉆入油層（圖2），現(xiàn)場地質(zhì)人員決定要求井眼軌跡控制在“油芯”中，正式進行水平段鉆進。由此可見，綜合應用各種資料可準確及時著陸。

3 水平段控制鉆進

水平井較大的地層傾角和鉆取“油芯”特性，往往反映出LWD儀器使用上的不足。為此，現(xiàn)場人員在充分透徹理解設(shè)計，明確設(shè)計意圖的基礎(chǔ)上，利用地質(zhì)錄井資料進行及時分析，綜合判斷軌跡在油氣藏中的位置，結(jié)合實際指導生產(chǎn)，這對水平段井眼軌跡的控制具有重大意義。

S2H011井油層中地層存在著較大的傾角，原設(shè)計井斜角94.74°，如圖3所示，井眼軌跡在油頂下3-4m或者確保在油底上3m穿行才能保證是好油層，且有利于以后實行“熱采”，施工難度實較大。實鉆中軌跡在油層中鉆進時，自然伽馬在60API以下即可認為是油砂巖，其中電阻率為5～13Ωm時，為含油層，而8～9Ωm左右為好油層。當水平段鉆進到井深1352m、井斜90°垂深1112.45m時，與A-C段相防，但垂深較設(shè)計高（1113.25m）垂深下降（h=1112.45-1108.94=3.51m，鉆時慢，電阻率變小，由8～9Ωm降為5Ωm，表明鉆出好油層，但軌跡進入油層上部還是下部，現(xiàn)場人員難以判斷，因為測量零長較長，為防止犧牲水平段采取了停鉆等措施。

從工程角度比較進入油層的情況：作為井眼軌跡控制人員不僅僅要做到指那打那兒，在充分理解設(shè)計的情況下，還必須做到把井眼軌跡計算準確，并做好預測，盡可能提供較準確數(shù)據(jù)，便于地質(zhì)人員進行判斷。比如，經(jīng)計算油層進入了1112.45m-1108.94=3.51m，又因設(shè)計油層有一定傾角（圖4），因設(shè)計最大井斜94.74°，如果AC段有2度井斜，則h1=h+100×sin2=3.48+3.35=6.83（m），可以看出水平段鉆進，相對于油層來說，軌跡鉆到了下部，因原設(shè)計油層遠大于6.83（m），有人認為好油層好象并不能達到預測的厚度，并以此結(jié)論作為調(diào)整軌跡的參考。

本井鉆具結(jié)構(gòu)中電阻率零長最短，鉆進中首先關(guān)注的是電阻率信息，電阻率可分辯出是油層或不是油層。對薄油層來講，含油巖層與不含油巖層差別較比較明顯，可以對軌跡是否出了油層作及時判斷，雖然可能犧牲水平段，但不耽誤下部軌跡調(diào)整工作。而本井油層較厚，要求將井眼軌跡最好控制在油頂以下3-4m，電測參數(shù)此時只能反映為油層，是不是優(yōu)質(zhì)油層卻不能細分，只能作為參考量，不能看作識別好壞油層的主要因素。鉆時變慢也只能說明鉆進中遇見的油層可鉆性變差，至于是否探到油頂或者到油底，或者是地層砂粒間膠結(jié)物有變化，也難以確定，不能絕對表明鉆頭是從油層上部或下部穿出。氣測、熒光等錄井參數(shù)變化反應都不明顯，因滯后且受鉆時的影響較大，雖然能說明含油量發(fā)生了變化，如何變化也不能細分，說不出油層位置。

在測井資料達不到分析目的情況下，則需加強綜合地質(zhì)研究。通過分析撈出的巖屑（圖4），結(jié)合沉積相[4]，發(fā)現(xiàn)鉆進中前面井段撈出的砂子比較細小，而后面井段撈出的砂子的粗大，認定軌跡從好油層下面出鉆出。經(jīng)研究推演，最后決定增井斜鉆達目的油層。

類似的情況在本次井反復出現(xiàn)，在地質(zhì)導向“穿芯”技術(shù)的指導下，取得了良好的效果。由此可見，該技術(shù)的在鉆井現(xiàn)場的應用，需要鉆井與錄井各方密切配合，同時需要決策人員及時收集信息，結(jié)合地質(zhì)錄井分析方法，正確判斷鉆頭位置，及時采取調(diào)整措施，保證水平段井眼軌跡在優(yōu)質(zhì)油層中穿行，實現(xiàn)“穿芯”效果。

4 結(jié)論

（1）地質(zhì)導向“穿芯”技術(shù)是多種知識的應用，需要指導人員綜合分析地質(zhì)、錄井、測井等各方面的知識，從而提出指導意見，該技術(shù)有待于進一步發(fā)展。（2）在現(xiàn)有儀器條件下，充分利用地質(zhì)錄井參數(shù)和工程技術(shù)人員的鉆井經(jīng)驗和技巧，優(yōu)化鉆井參數(shù)，實現(xiàn)鉆井時水平段的控制。

參考文獻

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作者簡介：許越永（1971-），男，1992年畢業(yè)于勝利石油學校鉆井專業(yè)，2006年畢業(yè)于石油大學（函授）鉆井專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事鉆井工藝研究作。