水平井地質(zhì)錄井技術(shù)應(yīng)用研究

摘 要：水平井施工中最關(guān)鍵的技術(shù)在于對井眼軌跡的控制，確保成功鉆達目標層。筆者根據(jù)多年經(jīng)驗，總結(jié)了水平井施工過程中最容易出現(xiàn)的四類問題，并針對問題逐一進行分析和探討。強調(diào)了對油層產(chǎn)狀的把握以及對井眼軌跡的合理調(diào)整方法以達到成功鉆探的目的。

關(guān)鍵詞：水平井；地質(zhì)錄井；井眼軌跡；靶點

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.108

通常，油田開發(fā)到一定程度需要通過對相對開采難度較大的油層進行發(fā)掘以補充增產(chǎn)的需要。從而產(chǎn)生了多樣類型的井，如大位移井、分支井、叢式井等，這些井產(chǎn)生于不同的鉆探需要和地質(zhì)條件。不管是哪一種井，準確的地質(zhì)導(dǎo)向都是成功鉆探的一個不必可少的因素。當然，現(xiàn)有的鉆進技術(shù)通常能夠滿足這些井的鉆探需求。但是油層的構(gòu)造、深度、地質(zhì)條件等因素的設(shè)計情況和實際情況往往會有偏差，這就要求工程現(xiàn)場的地質(zhì)錄井工作人員結(jié)合現(xiàn)場實際情況來不斷調(diào)整井眼軌跡，提高鉆探的精確性。所以，能否保證靶點命中的精確性進行油層鉆探是水平井施工的關(guān)鍵點。

1 水平井施工問題總結(jié)

1.1 靶點硬著陸

由于施工中發(fā)現(xiàn)油氣層頂界的設(shè)計值比實際值高2 m。對此，我們根據(jù)實際還未發(fā)現(xiàn)油氣的情況，繼續(xù)按照先前的軌跡鉆進，等發(fā)現(xiàn)油頂在急劇轉(zhuǎn)水平鉆進。但因未能精確預(yù)測到目的層的頂界，最后導(dǎo)致井眼軌跡井斜角較小，進入油層7m，無效進尺約60 m。該例子為靶點硬著陸的典型案例。

1.2 鉆出油層

在命中靶點后，還可能會遇到兩種鉆出油層的情況。如果施工處于不同的區(qū)塊，油層儲層很可能會向上傾斜或是向下傾斜。對于油層傾方向，不論是順向還是逆向，均有可能會鉆出油層的頂界和底界。

1.3 鉆遇低滲透層或泥巖透鏡體

低滲透層和泥巖透鏡體主要是由于沉積環(huán)境的差異及巖性不均所致，該情況較易出現(xiàn)在河流沉積環(huán)境下。

1.4 鉆遇復(fù)雜斷層

通常水平段斷層不常見。但斷層的精確產(chǎn)狀通常不易把握，布井需通過地質(zhì)導(dǎo)向最大限度地避開斷層，為順利施工提供有力條件。

2 地質(zhì)導(dǎo)向與井眼軌跡調(diào)整

2.1 鉆前地質(zhì)準備

鉆前地質(zhì)準備是鉆井準備工作的一個重要組成部分，其準備質(zhì)量的高低對地質(zhì)錄井有著直接影響。通常來說，具體工作有：搜集地質(zhì)資料，學(xué)習(xí)并掌握設(shè)計方案和試驗成果，編制圖件，包括地層圖、油藏產(chǎn)狀剖面圖、井眼軌跡圖以及相關(guān)立體構(gòu)圖。充分的地質(zhì)準備是地質(zhì)錄井工作順利完成的前提。

2.2 地質(zhì)導(dǎo)向及井眼軌跡調(diào)控

當今，各種先進的探測儀器紛紛出現(xiàn)，如SWD、MWD、LWD儀器等。這些儀器固然有一定的作用，但在實際效用上有其局限性，很難準確顯示地層的特性且高科技帶來的成本和風險也相對較大。因此，采用地質(zhì)錄井方法，做好地質(zhì)導(dǎo)向和井眼軌跡調(diào)整工作具有重要的意義。

（1）靶點著陸處理。靶點硬著陸實際上是因為油層頂界比預(yù)測中提早出現(xiàn)所致。對井眼軌跡和目的層切入點的把握和調(diào)整在臨近目的層要尤其小心。如果錄井人員未能控制局面，在油氣層打開后可能會發(fā)現(xiàn)相對于設(shè)計值，實鉆油層頂界垂深較淺。對于這種情況，如果小的不多（1～2 m）而且油氣層較厚，便可嘗試采用盡量快速轉(zhuǎn)水平的方案，如此不會太影響施工質(zhì)量；如果垂深過大（≥5 m），井斜角通常會很小，情況就不容樂觀了。強轉(zhuǎn)水平會很容易發(fā)生井眼軌跡失控而鉆進水層，導(dǎo)致該井報廢。

參考圖1所示案例，對于該井，A1靶點的井眼軌跡切入點的設(shè)計點為C1點，投影垂深-3678.00 m，實鉆點為C點，投影垂深-3673.0 m，二者相差達5.0 m。但該井油氣層較厚（12.0m）且井斜角為84°，能夠采用硬著陸方式，即于A點前做一個急轉(zhuǎn)拐點，這必然導(dǎo)致進尺浪費。

當然，還存在相對于設(shè)計值，實鉆油層頂界垂深較深的情況。按照上文的思路，對于差別不多（1～2 m）的情況，稍稍減小井斜角，以損失一點斜深進尺為代價，不會太影響工程質(zhì)量。但差距太大的話，不僅斜深進尺損失更多，甚至可能需要重造。

總之，軟著陸切入最佳角度范圍為86°～90°。地質(zhì)錄井工作人員應(yīng)該對工程狀況十分了解，最大限度地避免上文提到的問題。通過如鉆導(dǎo)眼的方法來進行目的層界的調(diào)整，充分把握地層產(chǎn)狀。

（2）鉆出油層的防范和調(diào)整。鉆出油層較易發(fā)生于儲油層傾斜和翼部圈閉的情況下，其原因主要是井眼軌跡鉆進沒有遵循油層產(chǎn)狀。如圖1所示，如果A靶點能夠準確被命中，通常均以B靶點為目標，維持水平直線進行鉆探。當然，圖1所示的儲油層較為平坦，但如果傾斜度較大，則很容易鉆出油層。以井眼軌跡切入方向順著目的層傾斜方向為例，為達到及時準確地調(diào)整井眼軌跡的目的，需要繪制出精確的油藏剖面結(jié)構(gòu)圖以及地址構(gòu)造3D圖。對此，必須結(jié)合鄰井的相關(guān)數(shù)據(jù)并根據(jù)實際的測繪進行儲油層傾角的準確計算。如果發(fā)現(xiàn)鉆出油層，需及時處理，如鉆出頂界需降斜，鉆出底界需增斜。對于井眼軌跡切入方向逆著目的層傾斜方向需先進行增斜調(diào)整，鉆出油層的處理方法與上面相同。

鉆出油層通常會伴隨著一些表現(xiàn)和錄井指數(shù)的改變。如鉆進變慢，氣測值迅速變小，巖屑大大增加等。錄井工作者必須對這些狀況適時監(jiān)測和分析，通過儀器測量，對井眼軌跡進行準確調(diào)整。

圖2所示的為一典型的傾斜油氣層示意圖，該油層厚度較小，施工難度大。從井眼軌跡圖可以看見，在拐點C、D、E、F時均出現(xiàn)井眼軌跡出油層的情況，但是糾正及時、得當，最終成功鉆到B點，施工效果良好。其地質(zhì)錄井工作人員不僅充分掌握了此油層的產(chǎn)狀，通過鉆進巖屑改變和錄井指標的改變?nèi)玢@速降低、氣測值減小、轉(zhuǎn)盤扭矩不穩(wěn)等情況推斷出井眼軌跡很快會出油層，并通過地址構(gòu)造準確判斷出油層底界或頂界，及時做出相應(yīng)的調(diào)整，井眼軌跡始終沒有出油層。這是一項較為成功的案例。

（3）鉆遇低滲透層或泥巖透鏡體處理方法。這種情況在河流沉積環(huán)境下比較多見，也是水平井工程一種較為常見的現(xiàn)象。這類構(gòu)造的展布通常很復(fù)雜，雜亂無章。如果鉆遇這類結(jié)構(gòu)，鉆進表現(xiàn)和錄井指標均會明顯改變。對此，錄井人員首先要清楚地了解井區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)資料，能夠掌握油層的走向，則能夠在鉆遇低滲透層或泥巖透鏡體時明確原因，避免誤判。

筆者根據(jù)多年的鉆探經(jīng)驗總結(jié)，低滲透層大多出現(xiàn)在油層上部，通常厚度在3 m以內(nèi)。所以對于遇到低滲透層的情況，繼續(xù)鉆井可首先進行適當?shù)慕敌?，待指標和鉆進表現(xiàn)恢復(fù)正長時再調(diào)整到先前的井眼軌跡。而泥巖透鏡體則可能會出現(xiàn)在油層的各個位置，但通常不會連著油層泥巖蓋層。所以，對于遇到泥巖透鏡體的情況，從避水角度出發(fā)，通常增斜，從其上面繞過比較適宜。但對于厚度較小的油氣層，不便于進行井眼軌跡的調(diào)節(jié)，此時如果確定是低滲透層或泥巖透鏡體，就可以直接鉆透，不會太影響施工效果。

（4）鉆遇復(fù)雜斷層處理方法。斷層地質(zhì)一般會在很大程度上增加水平井施工的難度，有些區(qū)域還會同時存在幾種類型的斷層，給工程帶來很大的障礙。斷層會明顯增加目的層產(chǎn)狀的復(fù)雜度，若目的層的傾斜度也較高，這很不利于地址錄井工作人員找出油層展布特點和理想的實鉆軌跡，大大加大了地址錄井工作人員的工作量且難以得到較滿意的預(yù)測結(jié)果。所以，除非對于少數(shù)勘探度十分高，對其地質(zhì)和油層構(gòu)造充分掌握，具備完備的數(shù)據(jù)和圖紙資料的油藏，才考慮進行水平井施工。否則，對于斷層情況比較嚴重，類型不明的區(qū)域，均不考慮水平井的部署。對于斷層結(jié)構(gòu)，工程人員需一層層地鉆穿斷層才能最終到達目標靶點和目的層，這對井眼軌跡調(diào)節(jié)的精確度要求很高，操作復(fù)雜繁瑣。必須通過對大量數(shù)據(jù)資料的反復(fù)推算才能決定進行軌跡或上或下或左或右的調(diào)整。這種情況下，脫靶的概率相對較大，且脫靶后調(diào)整恢復(fù)正常也相對更難?？傊?，水平井施工中，斷層區(qū)域施工難度最大，鉆探成功率最低。

3 結(jié)束語

當前，我國石油天然氣的開發(fā)難度呈現(xiàn)不斷增高的趨勢，需要通過對相對開采難度較大的油層進行發(fā)掘以補充增產(chǎn)的需要。水平井施工的施工技術(shù)含量和施工工藝水平也隨之越來越高，使地質(zhì)錄井工作人員面臨一個有一個新的課題。必須對井區(qū)地質(zhì)構(gòu)造進行深入勘探和分析，繪制精確的結(jié)構(gòu)圖紙，準確預(yù)測井眼軌跡的變化。另外，工作人員還需要掌握各種先進的鉆探技術(shù)，針對各種不同類型的水平井和地址情況進行合理應(yīng)用，具備解決實際問題的能力，體現(xiàn)地質(zhì)錄井工作的重要意義及關(guān)鍵性作用。

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作者簡介：汪濤（1980-），男，助理工程師，研究方向：油氣田開發(fā)。