中原油田水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的研究與應(yīng)用

劉哲 趙成霞 石慧利

摘 要：中原油田是一個復(fù)雜斷塊油氣田，地下斷層密布，構(gòu)造復(fù)雜，油層單層厚度小，局部地區(qū)巖性橫向變化快，導(dǎo)致中原油田的水平井施工難度較大。為了充分發(fā)揮錄井工作在水平井施工過程中的作用，通過提高油層鉆遇率，增加儲層裸露面積，從而達到有效挖掘剩余油，增加單井油氣產(chǎn)量。實施地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)顯得尤為重要。水平井的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)就是綜合鉆井過程中采集的各項參數(shù)和資料，繪制地質(zhì)導(dǎo)向圖，通過地層對比，準確預(yù)測并卡準水平段目標層的位置；通過油層和非油層的曲線特征，判斷鉆頭是否在油層中穿行；通過準確計算地層傾角，指導(dǎo)鉆頭盡可能多地在油層中穿行。該項技術(shù)針對了中原油田的地質(zhì)特點，又緊貼生產(chǎn)實際，具備了較強的實用性和適用性。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)導(dǎo)向；斜深校直；對比卡層；油層判斷；地層傾角計算

1地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的方法研究及應(yīng)用

1.1現(xiàn)場斜深數(shù)據(jù)校直對比

受施工特殊性的要求，水平井的地層對比要比其它井型的井更加精確，傳統(tǒng)的地層對比方法是在現(xiàn)場采用斜深曲線進行對比。由于導(dǎo)眼段和水平段的井斜差異大，造成地層視厚度差別也大，曲線形態(tài)和組合特征的相似性差，增加了地層對比的難度，降低了對比的準確性。以往的習(xí)慣做法是在水平段目標層設(shè)計垂深以上5-10m進行一次對比電測，用以預(yù)測目標層的垂深，做好鉆頭軌跡的調(diào)整，但這種做法成本高、時效長。為了解決現(xiàn)場數(shù)據(jù)的校直，研究編寫了井斜處理軟件系統(tǒng)，不僅能針對直井、定向井、水平井等不同的井型，用角平均法、曲率半徑法等計算方法處理井斜數(shù)據(jù)，計算出各測點井深的垂直深度。還能對鉆時、氣測值、巖性剖面等錄取間距與測斜點距各不相同的資料，在現(xiàn)場快速生成垂深的曲線和巖性剖面，使曲線形態(tài)和組合特征的對比性明顯變好，增加了對比的準確性。

1.2綜合各項特征判斷油層與泥巖。

鉆頭進入油層后，如何引導(dǎo)鉆頭盡可能多地在油層中穿行是錄井的關(guān)鍵點。將現(xiàn)場判斷巖性和含油性的各項參數(shù)曲線（包括鉆時、自然伽瑪、氣測值）和錄井剖面綜合在一起，繪制成地質(zhì)導(dǎo)向圖。根據(jù)各項參數(shù)在油層和泥巖段的變化情況和曲線特征，可以較準確地判斷鉆頭是否在油層鉆進。油層的特征是低鉆時、低伽瑪、氣測曲線明顯異常；泥巖的特征是高鉆時、高伽瑪、氣測曲線無異常，貼近基線。

1.3快速直觀展現(xiàn)鉆頭行進軌跡。

在地質(zhì)導(dǎo)向圖的右側(cè)增加了垂深數(shù)據(jù)欄，能夠?qū)⒃O(shè)計油層位置、設(shè)計井身軌跡以及實鉆井身軌跡用不同顏色的曲線直觀的展現(xiàn)出來，設(shè)計與實鉆軌跡的差別一目了然。還可以快速準確地對鉆頭進出油層的斜、垂深進行對比查詢，初步繪制油層的實際產(chǎn)狀，指導(dǎo)調(diào)整井身軌跡。

應(yīng)用實例：濮X-平1井通過導(dǎo)眼鉆探確定4#層為目標層，設(shè)計的地層沿鉆頭方向為下傾。實鉆中，在斜深3062m、垂深2928.43m處順利著陸，然后沿設(shè)計的井眼軌跡繼續(xù)鉆進，但鉆頭在斜深3109m、垂深2931.87m處從目標層中出來，曲線特征與含油有顯示級別與4#層明顯不符，呈5-6#層特征，遂立即增斜，在斜深3202m、垂深2930.53m再次進入4#層。將4#層底界出層和進層的2個點連接起來，可以清楚地看到實際的目標層沿鉆頭方向呈上傾。

1.4準確計算地層傾角

水平井的油層鉆遇率在很大程度上取決于對目標油層實際傾角的掌握程度，通過實際進出油層點的有關(guān)軌跡數(shù)據(jù)和導(dǎo)眼測得的油層垂厚，可以較準確地計算出油層的傾角，指導(dǎo)下一步的施工。

1.4.1計算方法一

鉆頭出油層重新進層后，同一層巖性就會重復(fù)出現(xiàn)，根據(jù)同一層界面在不同位置垂深差和位移差，與地層界面組成的三角形，使用反三角函數(shù)可以準確計算出地層傾角，可分為油層上傾、下傾兩種模式。

應(yīng)用實例：文X-平2井的10#層為目標層，分為上、下兩層砂體，實鉆得知下砂體含油性明顯好于上砂體，而設(shè)計軌跡是沿著下砂體頂面上方鉆進，設(shè)計地層傾角為0.76°，下砂體厚度僅有1米多，如果對實際地層傾角掌握不準確，很難達到好的鉆探效果。在實鉆中， 10#層下砂體頂界鉆頭進出各2次，就產(chǎn)生了4個點的軌跡數(shù)據(jù)，根據(jù)上述方法進行了3次計算，計算出的數(shù)據(jù)比較接近，為1.53°～1.78°，與設(shè)計相差1°左右。根據(jù)實鉆計算結(jié)果及時調(diào)整井身軌跡，使鉆頭僅在下砂體穿行的長度達到了水平段長度的50%左右，取得了理想的效果。

1.4.2計算方法二

當采用同一井斜角鉆穿油層后，根據(jù)油層垂厚、穿層長度和油層界面組成的三角形，使用反三角函數(shù)可以計算出三角形中角A的度數(shù)，然后減去井身軌跡與水平線的夾角（即90°-井斜角），就可得出地層傾角，可分為油層上傾、下傾兩種模式。

應(yīng)用實例：橋X-平1井共設(shè)計3個靶，A、B靶之間的設(shè)計傾角為上傾2.4°，過了B靶的地層受前方斷層的牽引作用產(chǎn)狀變緩，B、C靶之間設(shè)計傾角為上傾1.5°。目標油層垂厚為1.5m（導(dǎo)眼測得數(shù)據(jù)）左右。實鉆中，采用89°井斜鉆進油層后，僅18m就從油層底界出層，使用上述方法計算出油層的傾角是上傾3.8°，之后調(diào)整井身軌跡，井斜角增大到95.3°再次從油層底界進層，按照油層重復(fù)鉆遇的計算方法，進行了第二次計算，得出的傾角是上傾3.7°，兩種方法的結(jié)果非常接近。

2應(yīng)用結(jié)論

通過在中原油田不同區(qū)塊水平井中的應(yīng)用，該項技術(shù)取得了理想的使用效果，主要有以下幾點：

①現(xiàn)場斜深曲線校直后進行對比，可準確預(yù)測并卡準水平段目標油層，已有2口井節(jié)省了中間對比電測，節(jié)約了鉆井成本和生產(chǎn)時效。

② 繪制的地質(zhì)導(dǎo)向圖增加了垂深數(shù)據(jù)，可直觀展現(xiàn)鉆頭在橫向上的行進軌跡，判斷進出油層的位置，快速進行斜深、垂深的對比查詢，指導(dǎo)鉆井調(diào)整井身軌跡。

③ 現(xiàn)場計算地層傾角，可引導(dǎo)鉆頭盡可能多地在油層中穿行，提高油層鉆遇率，最高達到了86.2%，平均超過了75%。

④ 各項錄井技術(shù)指標保持在一個較高的水平，巖屑的巖性和含油性定名準確，平均剖面符合率達到了88.6%，錄井顯示與電測的解釋結(jié)果吻合性較好。

⑤ 該項技術(shù)操作方便靈活，曲線清晰，圖幅美觀，易于拷貝和保存，具有較強的現(xiàn)場實用性。

參考文獻：

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