水平井錄井技術(shù)探索

董文海

摘要：隨著水平井施工的日益增多，地質(zhì)錄井工作在施工人員充分認(rèn)識(shí)地層和油層情況的基礎(chǔ)上，為指導(dǎo)鉆井施工起到了重要的作用。但由于在水平井布井過程中對(duì)目的層空間展布認(rèn)識(shí)上的失誤或目的層發(fā)生變化，導(dǎo)致部分水平井的施工質(zhì)量達(dá)不到預(yù)期目的。為了將其損失降到最低，獲得較長的產(chǎn)液井段，達(dá)到水平井最大限度地開采剩余油，提高采收率的目的，對(duì)水平井施工有必要做進(jìn)一步的探索。本文闡述了目前水平井錄井存在的問題，并對(duì)水平井錄井技術(shù)及方法進(jìn)行了探討，旨在規(guī)范水平井錄井工作，提高綜合效益。

關(guān)鍵詞：水平井錄井；存在問題；技術(shù)探索

一、水平井錄井存在的問題

目前在水平井現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)錄井中進(jìn)行綜合錄井的為數(shù)頗少，而僅僅進(jìn)行巖屑、鉆時(shí)、熒光錄井項(xiàng)目。筆者從施工的200多口水平井的錄井實(shí)踐中看出，水平井錄井過程中存在著以下問題和困難。

1.鉆時(shí)的真實(shí)性受到影響

目前在水平井鉆井施工中普遍采用了代納鉆具（DN），即螺桿鉆具（渦輪鉆具因性能不穩(wěn)定已很少使用）。165mm螺桿鉆具的使用技術(shù)參數(shù)為：鉆壓50-70KN、排量1800L/min，泵壓12MPa時(shí)，轉(zhuǎn)速120r/min，穩(wěn)定地采用這些參數(shù)有利于提高螺桿鉆具的使用壽命。

影響鉆時(shí)的因素有：巖性、鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵壓、鉆井液性能、壓差一井底壓力與地層壓力之差、鉆頭的磨損程度、井底凈化程度、鉆具磨阻——起鉆拉力或下鉆阻力、人為因素。

鉆進(jìn)過程中造斜段采用滑動(dòng)鉆進(jìn)方式（轉(zhuǎn)盤不動(dòng)），穩(wěn)斜時(shí)采用復(fù)合鉆進(jìn)方式（滑動(dòng)鉆進(jìn)+轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)），而滑動(dòng)鉆進(jìn)主要是依靠泵壓的穩(wěn)定來實(shí)現(xiàn)的。

在大井斜或水平段中鉆進(jìn)時(shí)，指重表所指示的鉆壓大于鉆具施加在鉆頭上的壓力.指重表所指示的鉆壓與真實(shí)的鉆壓不存在函數(shù)關(guān)系。故水平井錄井中收集的指重表所指示的鉆壓數(shù)值無多大意義。

這就給巖性分層帶來困難。巖屑描述一般方法之一——“參考鉆時(shí)，分層定名”在此已不能使用，在巖屑返出不正常時(shí)勢(shì)必造成巖屑錄井剖面嚴(yán)重失真。

2.巖屑的代表性和正常返出受到影響

水平井所錄取的巖屑由于受到井身軌跡、返出方式、鉆頭類型、鉆井液性能及其他諸多因素的影響，變得更細(xì)、更容易混雜、代表性更差，這給巖屑的準(zhǔn)確描述帶來較大的不便?；謴?fù)地層剖面就會(huì)變得困難起來。

水平段易形成“砂床”，“砂床”的不穩(wěn)定使巖屑返出更加復(fù)雜化，有時(shí)甚至不返巖屑。

3.遲到時(shí)間測(cè)量精度受到限制

目前，在水平井施工中的巖屑遲到時(shí)間的測(cè)量是采用常規(guī)實(shí)測(cè)法或理論計(jì)算法。這些方法雖然在理論上講較為準(zhǔn)確，但都存在著許多干擾因素：

（1）在震動(dòng)篩前觀察指示物的出現(xiàn)存在較大的人為因素。

（2）排量計(jì)算不準(zhǔn)：接單根后開泵時(shí)斷時(shí)續(xù)、排量時(shí)小時(shí)大。

（3）鉆具內(nèi)容積計(jì)算不準(zhǔn)，原因是：一口井上的鉆桿往往存在壁厚不一致的現(xiàn)象。

（4）由于井眼原因，時(shí)常做不成功。在水平井中，造斜段、增斜段由于鉆進(jìn)速度較慢、頻繁起下鉆具、使用動(dòng)力鉆具等原因易形成“大肚子”，這對(duì)巖屑遲到時(shí)間的測(cè)量極為不利。

（5）在水平段中鉆進(jìn)時(shí)，巖屑返出不正常，“砂床”的存在也給遲到時(shí)間測(cè)量帶來困難。

4.常規(guī)熒光錄井在混油條件下難以區(qū)分真假顯示

在水平井鉆進(jìn)過程中，為了改善鉆井液性能、潤滑鉆具、處理鉆井事故，在鉆井液中加入有機(jī)添加劑如原油、柴油、機(jī)油、磺化瀝青等已在所難免。這樣，現(xiàn)場(chǎng)錄取的資料（巖屑、槽面顯示），不同程度的受到污染。遭污染的巖石樣品會(huì)發(fā)出熒光顯示，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)人員只能憑經(jīng)驗(yàn)，借助熒光燈簡(jiǎn)易工具，難以準(zhǔn)確識(shí)別和及時(shí)發(fā)現(xiàn)真的油氣顯示。

5.目的層的變化直接影響到鉆探目的

水平井鉆探的成功與否90%依賴于人們對(duì)目的層在埋深、空間展布、厚度、含油性、物性、油水界面等方面認(rèn)識(shí)的準(zhǔn)確程度。如稍有失誤，就有可能導(dǎo)致達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的鉆探目的。

（11目的層的埋深發(fā)生變化

以下兩種情況都將對(duì)設(shè)計(jì)的井身軌跡進(jìn)行修正，才能達(dá)到預(yù)期的鉆井目的。

a 中所示：目的層變淺。即使現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)人員通過卡取鄰近目的層之上的標(biāo)志層（該標(biāo)志層的變淺或變深預(yù)示著目的層的隨之變化）、隨鉆地層對(duì)比及隨鉆預(yù)測(cè)已準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出了目的層的埋深，因提前鉆遇目的層，將對(duì)井身軌跡的調(diào)整造成困難。

b 中所示：目的層變深?，F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)人員可以通過卡取鄰近目的層之上的標(biāo)志層、隨鉆地層對(duì)比及隨鉆預(yù)測(cè)工作，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出目的層的埋深，然后通過延長造斜段來修正井身軌跡，以便正常進(jìn)入目的層，以完成鉆探目的。

（2）目的層的空間展布、厚度、物性發(fā)生變化

在進(jìn)入水平段之后，目的層空間展布、厚度、物性與預(yù)測(cè)的情況有較大變化.可能造成多次鉆出目的層.導(dǎo)致完鉆時(shí)獲得的水平段中產(chǎn)液段太短，從而達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的鉆探目的。

（3）目的層的油水界面、含油性發(fā)生變化

當(dāng)目的層為上油下水時(shí)，井身軌跡一旦進(jìn)入底水，就會(huì)導(dǎo)致鉆探成功率降低：當(dāng)整個(gè)目的層含油性發(fā)生變化時(shí)，勢(shì)必影響鉆探效果。

二、水平井錄井技術(shù)探索

1.綜合錄井儀在水平井錄井中的作用

（1）應(yīng)用微鉆時(shí)進(jìn)行巖層頂?shù)捉鐒澐?/p>

A15-2綜合錄井儀的瞬時(shí)鉆時(shí)（微鉆時(shí)）與常規(guī)鉆時(shí)比較具有精度高、響應(yīng)速度快、受干擾小等特點(diǎn)。它可以準(zhǔn)確反映0.1m的鉆進(jìn)速度，同時(shí)利用ALS-2內(nèi)部報(bào)警系統(tǒng)，能有效地對(duì)鉆時(shí)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。微鉆時(shí)是把單位長度分割成若干份，并使每份的距離盡可能小，即對(duì)單位長度微分求導(dǎo)而求得的這一點(diǎn)的真實(shí)速率。應(yīng)用微鉆時(shí)，對(duì)卡準(zhǔn)層位及巖層劃分有很大幫助。

微鉆時(shí)在各類巖層劃分中有明顯的優(yōu)勢(shì)，并能夠盡量消除“偽鉆時(shí)”。從而減輕水平井施工中常規(guī)鉆時(shí)錄井不準(zhǔn)確對(duì)巖屑描述帶來的干擾。

（2）及時(shí)判斷含油性的變化

綜合錄井儀有靈敏度和穩(wěn)定性的特點(diǎn)，而且是連續(xù)測(cè)量，比其他錄井儀都有較大優(yōu)越性。該類儀器組分、全烴最小檢知濃度提高到10ppm，組分分析由原來的C1-C4提高到C1-C5，且分析周期縮短為3分鐘可調(diào)，進(jìn)一步保證了油氣顯示的及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

在目的層水平段鉆進(jìn)過程中，油氣顯示的變化，表示已鉆出目的層或鉆遇了夾層或鉆遇了目的層中的不均質(zhì)層。從而提醒地質(zhì)人員及時(shí)進(jìn)行地層分析，配合工程人員及時(shí)進(jìn)行井身軌跡調(diào)整，以獲得較長的油層段。

（3）準(zhǔn)確計(jì)算巖屑遲到時(shí)間

遲到時(shí)間是一個(gè)非常重要的現(xiàn)場(chǎng)錄井參數(shù)。它的正確與否關(guān)系到其他資料的可靠性。以往測(cè)量方法誤差較大，操作起來不方便，在水平井施工中時(shí)常測(cè)不成功。而ALS-2系統(tǒng)依靠其強(qiáng)大Playback（曲線回放）功能，利用投入電石的方法，能準(zhǔn)確、方便地計(jì)算遲到時(shí)間。其優(yōu)點(diǎn)是：科學(xué)、方便、準(zhǔn)確，減少人為誤差；有效排除了剛開泵時(shí)排量不穩(wěn)的影響：不受時(shí)間、井型的限制：便于保存、查閱。

（4）地質(zhì)導(dǎo)向性作用的發(fā)揮

水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是當(dāng)今石油工業(yè)中的尖端技術(shù)之一。綜合錄井儀利用隨鉆錄井技術(shù)所錄取的資料進(jìn)行綜合分析，特別是根據(jù)氣測(cè)基值或顯示值變化，在一定條件下、一定程度上可以起到地質(zhì)導(dǎo)向的作用。

利用多井對(duì)比功能進(jìn)行區(qū)域地層及油氣層顯示對(duì)比，卡準(zhǔn)各種層位，及時(shí)進(jìn)行油氣顯示預(yù)測(cè)。

2.熱解地化錄井技術(shù)在水平井錄井中的作用

巖石熱解錄井技術(shù)不但能定量檢測(cè)巖樣中的含烴量，而且能定量檢測(cè)巖樣中烴類不同組分的含量及相互關(guān)系，較好的確定原油的性質(zhì)和組分特征。

與之配套的技術(shù)——熱解氣相色譜技術(shù)，可以將S1組分進(jìn)一步細(xì)分，并可利用熱蒸發(fā)烴正烷烴碳數(shù)分布及含烴量結(jié)合儲(chǔ)集層孔滲飽資料，有助于區(qū)分生產(chǎn)層、凝析油層、細(xì)菌降解油層、氣層、水淹層、非生產(chǎn)層。

（1）可以識(shí)別混油鉆井液條件下巖屑的真假油氣顯示。

不同性質(zhì)的原油加入，必將引起巖樣中烴類不同組分的含量及相互關(guān)系的變化，從而可以有效的區(qū)分真假油氣顯示。近年來，巖石熱解地化錄井從室內(nèi)實(shí)驗(yàn)到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，提出判別真假油氣顯示的三種方法，即：污染基值判別法、圖版判別法、熱解參數(shù)直接判別法，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用有較好的效果。

（2）可以通過檢測(cè)混油前后鉆井液烴類組分的含量，確定混油鉆井液顯示基值。當(dāng)鉆遇目的層后即使巖屑返出不正?；驘o巖屑時(shí)。也可通過固定的測(cè)量間距檢測(cè)到地層的真顯示。從而確定目的層的出現(xiàn)。

（3）熱解氣相色譜技術(shù)能測(cè)量更多的組分，根據(jù)譜圖對(duì)比，可區(qū)分不同地區(qū)、不同性質(zhì)的原油。在水平段鉆進(jìn)時(shí)通過應(yīng)用該技術(shù)，使判斷真假顯示更為便捷，并可判斷混油條件下是否鉆遇底水。由此可提醒定向隊(duì)及時(shí)調(diào)整井身軌跡。

3.水平井錄井中的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

（1）鉆前分析預(yù)測(cè)與隨鉆預(yù)測(cè)分析并重、嚴(yán)格落實(shí)保障措施

在充分吃透設(shè)計(jì)精神和區(qū)域地質(zhì)概況的基礎(chǔ)上，對(duì)所鉆井進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致地鉆前分析預(yù)測(cè)，并制定出施工保障措施。在施工過程中，我們根據(jù)施工進(jìn)度及時(shí)進(jìn)行隨鉆預(yù)測(cè)分析。旨在讓現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)負(fù)責(zé)人對(duì)該井有一個(gè)較全面的認(rèn)識(shí)，讓管理人員有從下手。隨鉆預(yù)測(cè)分析是鉆前預(yù)測(cè)的有力補(bǔ)充.它與鉆前分析預(yù)測(cè)構(gòu)成確保順利施工的“雙保險(xiǎn)”。地質(zhì)四隊(duì)一直堅(jiān)持這一生產(chǎn)管理方法，取得了較好的成效。

對(duì)與鉆前預(yù)測(cè)分析結(jié)果相差較大或不符的井.在完井后根據(jù)實(shí)鉆資料進(jìn)行該區(qū)塊的完井總結(jié)分析，目的是提高我們對(duì)本區(qū)塊地層發(fā)育情況的認(rèn)識(shí)，更有效地指導(dǎo)本區(qū)塊的現(xiàn)場(chǎng)錄井工作。

面1-平1井的成功預(yù)測(cè)引起了清河地科院負(fù)責(zé)人的重視，他曾勉勵(lì)我們：繼續(xù)努力工作，我們?cè)柑峁┮磺兴栀Y料。純47塊目前已鉆成功4口水平井，我們所做的鉆前分析預(yù)測(cè)、隨鉆預(yù)測(cè)分析及所制定的施工保障措施，對(duì)指導(dǎo)鉆進(jìn)起到了應(yīng)有的作用。

（2）巖屑、鉆時(shí)錄井井段的確定

上級(jí)規(guī)定，一般水平井要求巖屑、鉆時(shí)錄井井段：A靶前100m一，完鉆。這項(xiàng)規(guī)定不夠準(zhǔn)確，若在這100m內(nèi)有較好的標(biāo)志層，該規(guī)定可行，否則毫無意義。

應(yīng)根據(jù)地層的實(shí)際情況，找出一個(gè)或多個(gè)鄰近目的層的標(biāo)志層，確定錄井井段。

（3）巖屑遲到時(shí)間間距

井斜角>45°后巖屑返出方式發(fā)生變化、鉆具不居中、開始容易產(chǎn)生“砂床”。

一般水平井要求：A靶前100m開始巖屑錄井、A靶定在進(jìn)目的層斜深30m左右（距目的層頂1～2m）、進(jìn)入目的層后的對(duì)比測(cè)井就定在進(jìn)目的層30m處。所以水平井開始巖屑錄井時(shí)井斜角一般情況下在50°以上。即水平井巖屑遲到時(shí)間應(yīng)每50m為一個(gè)測(cè)量間距。

（4）尋找確定鄰近目的層之上的卡層標(biāo)志

在鉆前分析預(yù)測(cè)時(shí)，要在目的層之上盡量找出平面上分布穩(wěn)定、厚度不大、有別于上下巖性的“標(biāo)志層”，作為卡取目的層的標(biāo)志。它的提前或拖后能夠直接反應(yīng)目的層的提前或拖后。在錄井過程中，通過準(zhǔn)確卡取“標(biāo)志層”的垂深，可直接預(yù)測(cè)目的層的垂深。以及時(shí)調(diào)整井斜數(shù)據(jù)，確保井身軌跡達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

由于水平井開始巖屑錄井時(shí)斜深處的井斜角一般為60～70°。且至目的層頂?shù)男鄙钪挥?0m，換算成垂深一般在30m左右。所以最好在目的層之上30m內(nèi)居中位置尋找確定卡層標(biāo)志。

所選標(biāo)志層距目的層垂深≥25m時(shí)。要考慮提前錄井，盡量把標(biāo)志層捕捉到，以便進(jìn)行對(duì)比。

（5）充分利用A靶處對(duì)比測(cè)井資料

A靶附近的對(duì)比測(cè)井的目的是準(zhǔn)確落實(shí)目的層埋深、油氣顯示，指導(dǎo)下一步鉆進(jìn)。測(cè)井后我們利用測(cè)井、巖屑資料對(duì)目的層進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，進(jìn)一步確定下一步施工措施。這在水平井施工中是重要的一環(huán)。

（6）充分了解目的層頂?shù)讕r性及含油性的變化，及時(shí)指導(dǎo)井身軌跡的調(diào)整

通過鉆前預(yù)測(cè)分析，了解到目的層頂?shù)讕r性、物性變化及上油下水等信息后，在水平段鉆進(jìn)時(shí)可以通過巖屑錄井及時(shí)調(diào)整井身軌跡，以獲得較長的油層段，它的實(shí)時(shí)性指導(dǎo)作用非常重要。

當(dāng)進(jìn)入水平段后，在a中如見到灰色灰質(zhì)砂巖預(yù)示將進(jìn)入目的層，應(yīng)穩(wěn)斜或下調(diào)井身軌跡；見到灰色泥巖（下泥巖）應(yīng)立即上調(diào)井身軌跡。在b中如見到灰色泥巖應(yīng)立即下調(diào)井身軌跡；目的層物性變差應(yīng)立即上調(diào)井身軌跡。在c中如見到灰色泥巖應(yīng)立即下調(diào)井身軌跡；目的層粒度變粗應(yīng)立即上調(diào)井身軌跡。在d中如見到灰色泥巖應(yīng)立即下調(diào)井身軌跡：目的層含油性變差應(yīng)立即上調(diào)井身軌跡。在e中如見到灰色泥巖應(yīng)立即停鉆，分析確定是上泥巖，還是下泥巖，并制定具體的施工措施。

以上幾例是很典型的例子，實(shí)際地層情況要復(fù)雜得多，要根據(jù)實(shí)際情況，確定相應(yīng)的措施。

（7）在錄井項(xiàng)目的選取方面

①對(duì)目的層預(yù)測(cè)沒有足夠把握的水平井，必須上錄井儀及熱解地化錄井，充分發(fā)揮綜合錄井和地化錄井在水平井錄井中的作用。將認(rèn)識(shí)上的失誤降到最低，減少填井事故的發(fā)生。

②對(duì)目的層認(rèn)識(shí)已相當(dāng)清楚的水平井可只進(jìn)行常規(guī)巖屑、鉆時(shí)、熒光錄井及熱解地化錄井。

特別要指的是熱解地化錄井技術(shù)是水平井錄井工作所必須的，應(yīng)當(dāng)引起我們足夠的重視。

不可因節(jié)約投資而刪減設(shè)計(jì)錄井項(xiàng)目，各項(xiàng)錄井項(xiàng)目各有側(cè)重點(diǎn)，它們組成一個(gè)了有機(jī)的整體。水平井錄井項(xiàng)目選擇、確定后不可因種種原因而加以刪改，否則錄井指導(dǎo)性作用無法充分發(fā)揮。

（8）建議在A靶前200m處盡量下技套

A靶前200m處下技套后可提高巖屑錄井的真實(shí)性、實(shí)時(shí)性，減小井壁對(duì)巖屑在返出方式上的影響，有利于保護(hù)目的層。完井后下尾管還可節(jié)約投資。

三、結(jié)束語

水平井錄井工作是一種有別于其他井型、地質(zhì)錄井任務(wù)相對(duì)單一的新型工作。目前水平井鉆井施工技術(shù)已趨于成熟，但其錄井工作還處于探索階段，一些新問題、新困難還需要做更細(xì)致地研究和更多地實(shí)踐，來提高地質(zhì)錄井在鉆井施工中的指導(dǎo)性作用，進(jìn)一步完善、規(guī)范水平井錄井方法，為油田開發(fā)做出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)。