水平井鉆井的測(cè)井地質(zhì)導(dǎo)向方法與技術(shù)研究

趙鵬

【摘?要】隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)通過結(jié)合測(cè)井、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向及閉環(huán)控制系統(tǒng)等完成鉆井施工，鉆井中應(yīng)用主要涉及隨鉆測(cè)井技術(shù)及地震技術(shù)兩個(gè)方面。該項(xiàng)技術(shù)的基本原理是收集分析相關(guān)附近井資料信息，計(jì)算得出所需鉆井參數(shù)，結(jié)合具體鉆進(jìn)過程中測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)資料對(duì)比計(jì)算，確保最終鉆進(jìn)井眼軌跡的最佳走勢(shì)。實(shí)際作業(yè)中，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向是用來根據(jù)計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)修正井眼軌跡的，也就是說隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是基于實(shí)際油藏特性參數(shù)確定井眼軌跡的。

【關(guān)鍵詞】水平井鉆井;地質(zhì)導(dǎo)向;應(yīng)用

前言

水平井鉆井過程中應(yīng)用隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向可以保證鉆井的順利開展，錄井的主要任務(wù)是通過隨鉆錄井來得到地下儲(chǔ)層的物性、巖性及電性和油氣顯示數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)水平井的軌跡的預(yù)測(cè)和導(dǎo)向。所謂軌跡預(yù)測(cè)就是鉆進(jìn)到水平井段之前的地層對(duì)比及預(yù)測(cè)技術(shù)，而導(dǎo)向則是進(jìn)入到水平段后的地質(zhì)導(dǎo)向和解釋技術(shù)。通過預(yù)測(cè)可以使井眼軌跡準(zhǔn)確地進(jìn)入到目標(biāo)地層，而導(dǎo)向可以使水平井段在油氣儲(chǔ)層中安全、可靠地行進(jìn)，從而保證油氣儲(chǔ)層的鉆遇率。

1水平井地質(zhì)導(dǎo)向鉆進(jìn)方式簡(jiǎn)介

水平井地質(zhì)導(dǎo)向，也就是在水平井鉆井作業(yè)過程中，依據(jù)水平井施工涉及到的地質(zhì)資料，來對(duì)水平井施工數(shù)據(jù)信息及井眼軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整的監(jiān)控測(cè)量手段。在進(jìn)行水平井施工作業(yè)以前，需要對(duì)所鉆井區(qū)域的地質(zhì)資料、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)信息以及油藏特點(diǎn)等進(jìn)行實(shí)地考察，結(jié)合詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料及鉆井施工的要求來對(duì)水平井眼軌跡進(jìn)行科學(xué)合理地設(shè)計(jì)，然后由施工作業(yè)人員來按著水平井鉆井方案組織鉆井作業(yè)。在地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)得到了推廣和應(yīng)用之后，有效地提高了水平井鉆井作業(yè)效率和準(zhǔn)確性，水平井地質(zhì)導(dǎo)向是鉆井施工過程當(dāng)中采用了導(dǎo)向模型軟件、隨鉆測(cè)井技術(shù)、定向鉆井工具和測(cè)量技術(shù)等，綜合錄井地層巖性和顯示情況，隨時(shí)調(diào)整實(shí)際鉆取的井眼軌跡，保證水平井的井眼軌跡沿著油層發(fā)育最有利的方向前進(jìn)。

2地層對(duì)比和預(yù)測(cè)技術(shù)

對(duì)地下儲(chǔ)層物性進(jìn)行比較是進(jìn)行地質(zhì)預(yù)測(cè)的前提，地下儲(chǔ)層比較、預(yù)測(cè)及劃分為地質(zhì)錄井的關(guān)鍵技術(shù)，通過這些技術(shù)的應(yīng)用可以準(zhǔn)確地獲取完鉆層位、取芯層位，可以預(yù)測(cè)到水平井目的層的垂直深度。很多水平井鉆井之前應(yīng)該得到比較詳細(xì)的鄰近井地質(zhì)資料，目標(biāo)層深和實(shí)際鉆深會(huì)有著較大的差別，在進(jìn)入水平井段之前，井眼軌跡的井斜角度會(huì)超過70°，如果垂深相差1m，那么水平井的位移就會(huì)相差數(shù)十米、上百米，使水平井鉆井質(zhì)量無法得到保證，油氣儲(chǔ)層的鉆遇率會(huì)顯著減少。欠平衡鉆井技術(shù)和PDC鉆頭的應(yīng)用和井筒井斜角度等方面的原因，會(huì)造成鉆屑更加細(xì)小，無法對(duì)巖性進(jìn)行有效地識(shí)別，使油氣的顯示級(jí)別變小，再者由于地層構(gòu)造產(chǎn)生的改變、巖相及沉積相改變等會(huì)使兩口水平井地下儲(chǔ)層數(shù)據(jù)難以進(jìn)行對(duì)比，有的鉆井區(qū)段可能沒有標(biāo)志層和標(biāo)準(zhǔn)層，會(huì)給地下儲(chǔ)層隨鉆比較帶來很大的難度。隨著錄井技術(shù)的不斷提高，快速色譜分析和微鉆技術(shù)給地下儲(chǔ)層的比較和劃分提供了保障，元素錄井及巖屑伽馬錄井可以為物殊鉆井在缺少標(biāo)志層的情況下準(zhǔn)確找到儲(chǔ)層提供了可能。離子色譜分析錄井、核磁共振錄井可以為油氣儲(chǔ)集層的含水量、油性的定量檢測(cè)進(jìn)行技術(shù)保證。地下儲(chǔ)層的比較應(yīng)該選擇相同斷塊、物源和沉積相類似的相鄰油井，應(yīng)該結(jié)合伽馬能譜、標(biāo)志層、元素特征等，先對(duì)大區(qū)段進(jìn)行對(duì)比，然后再對(duì)小地層進(jìn)行細(xì)致的比對(duì)。對(duì)比辦法在合成記錄標(biāo)定地震數(shù)據(jù)資料的前提下，以掌握地下儲(chǔ)層分布情況作為前提，采用LWD、正鉆井錄井等數(shù)據(jù)資料，與測(cè)井和錄井資料進(jìn)行比較，從而對(duì)目的層深度進(jìn)行科學(xué)合理地預(yù)測(cè)。

3地質(zhì)解釋及導(dǎo)向技術(shù)

井眼進(jìn)入到水平井段之后的油氣鉆遇率，是對(duì)水平井鉆井質(zhì)量是否滿足鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)的主要評(píng)價(jià)依據(jù)。國外所采用的遠(yuǎn)距離探測(cè)、隨鉆成像測(cè)井、核磁共振測(cè)井等多種隨鉆技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為水平井地質(zhì)導(dǎo)向關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前，我國的水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)與國外有著較大的差距，比如，LWD技術(shù)及解釋能力還達(dá)不到國外先進(jìn)水平，主要依賴于LWD電性資料、隨鉆錄井巖性和顯示資料，再分析地震剖面，進(jìn)一步修正油層模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水平井的精確導(dǎo)向，進(jìn)一步提升油氣儲(chǔ)層鉆遇率。地面的錄井?dāng)?shù)據(jù)資料會(huì)受到井筒因素方面的影響，存在著一定的數(shù)據(jù)滯后性，可是數(shù)據(jù)資料會(huì)更為直觀，可以減小解釋結(jié)論存在多解的可能性，隨鉆測(cè)井不擁用該優(yōu)勢(shì)，中淺地層水平井遲到參數(shù)信息也要高于LWD數(shù)據(jù)資料的實(shí)時(shí)性，需要在對(duì)地下儲(chǔ)層進(jìn)行地質(zhì)解釋時(shí)，把兩者進(jìn)行有效的結(jié)合。一般情況下，地層巖性的改變可根據(jù)隨鉆電阻率曲線、元素錄井、隨鉆伽馬曲線等進(jìn)行分析和判斷，油氣顯示出現(xiàn)的改變可以利用電性改變、氣測(cè)曲線等進(jìn)行分析。當(dāng)井筒進(jìn)入到水平井段之后，鉆遇到非目標(biāo)地層巖性會(huì)存在如下多種情況：

（1）井眼軌跡偏離開設(shè)計(jì)軌跡，應(yīng)該結(jié)合隨鉆測(cè)井資料來對(duì)地層傾角及井身軌跡情況，來分析鉆頭偏離方向和距離，然后實(shí)時(shí)糾正井身軌跡。

（2）目標(biāo)地層沉積相產(chǎn)生改變主要是砂巖相變或尖滅而引起的，與后面存在的砂體相互間沒有進(jìn)行有效地連通。如果是前種情況應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行完鉆操作，后種情況需要結(jié)合井區(qū)數(shù)據(jù)資料及地震剖面來識(shí)別砂體相互間的距離，從而決定是否繼續(xù)鉆井。

（3）鉆遇斷層情況下，需要準(zhǔn)確對(duì)此斷層進(jìn)行正確地解釋，識(shí)別是否為正斷層、逆斷層，并分析出斷層的斷距，從而決定是否應(yīng)用增斜措施，或者進(jìn)行降斜操作。

（4）鉆進(jìn)過程中遇到泥巖夾層，可以保持鉆井狀態(tài)。只有做出科學(xué)、準(zhǔn)確地?cái)?shù)據(jù)解釋，方可以正確地引導(dǎo)鉆頭在地層中的走向，對(duì)決定是否完鉆提供技術(shù)支持。

結(jié)束語

為保障油氣鉆井施工安全高效進(jìn)行，我國未來應(yīng)盡可能加大隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向關(guān)鍵技術(shù)方面研究，盡快由滑動(dòng)鉆進(jìn)向旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的轉(zhuǎn)變，深入近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的研發(fā)，及時(shí)實(shí)現(xiàn)隨鉆導(dǎo)向技術(shù)中遠(yuǎn)距離儲(chǔ)層邊界探測(cè)手段的應(yīng)用等。此外，還需大力創(chuàng)新隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)措施，以求隨鉆過程中測(cè)量、傳輸控制及地質(zhì)導(dǎo)向三者的有機(jī)結(jié)合。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院）