隨鉆方位電阻率測井儀在渤海油田的應(yīng)用與探索

涂春趙，張國強，劉如明，信召玲，尹騰飛

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300459； 2.中海石油(中國) 有限公司天津分公司 天津 300459)

0 引 言

近年來，隨著大斜度井、水平井的日益普及與隨鉆測井技術(shù)的進步，隨鉆測井技術(shù)已較為廣泛地應(yīng)用于隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向作業(yè)[1]，進而提高水平井著陸成功率和水平段儲層砂體鉆遇率[2]。方位電阻率的隨鉆探邊測量及應(yīng)用技術(shù)是現(xiàn)階段水平井地質(zhì)導(dǎo)向的最高技術(shù)體現(xiàn)[3]。

渤海Q油田在水平井的著陸及水平段鉆進作業(yè)時，普遍存在以下兩個作業(yè)難點：1)該油田是在潛山披覆構(gòu)造上的復(fù)合油氣藏，受構(gòu)造、巖性多重制約，油水系統(tǒng)復(fù)雜，油藏類型多樣，且變化大，水平段鉆進的地質(zhì)風(fēng)險較高。2)渤海油田目前常用的隨鉆探邊儀器有三種：斯倫貝謝公司的PeriScope、貝克休斯公司的AziTrak、哈里伯頓公司的ADR，三者的費用高、儀器少、邊界探測深度有限，不能完全滿足地質(zhì)油藏要求。

為了解決以上作業(yè)難點，項目組首次引入了中海油服自主研發(fā)的隨鉆方位電阻率儀器Directional Wave Propagation Resistivity Tool(以下簡稱DWPR)并投入使用，同時以此儀器優(yōu)勢為基礎(chǔ)、對傳統(tǒng)作業(yè)思路進行升級，梳理形成了具有渤海特色的隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向配套技術(shù)，使該儀器取得了較好的應(yīng)用效果。

1 不同隨鉆方位電阻率儀器對比

隨鉆方位電阻率儀器應(yīng)用于地質(zhì)導(dǎo)向作業(yè)中的主要原理是：在大斜度井、水平井條件下，隨鉆方位電磁波電阻率儀器增加的橫向天線能在未穿越地層界面的情況下探測到地層邊界信息，結(jié)合在旋轉(zhuǎn)過程中其探測結(jié)果具備方位特性，可以反應(yīng)地層橫向電阻率變化，進行隨鉆深方位電阻率成像，從而為鉆井軌跡實時調(diào)整提供依據(jù)。不同隨鉆方位電阻率儀器的主要區(qū)別就在于發(fā)射和接收線圈的數(shù)量、位置、結(jié)構(gòu)[4-11]。

如圖1所示，目前渤海油田常用的隨鉆方位電阻率儀器主要有三大類線圈系結(jié)構(gòu)，其中Periscope和ADR采用的是第Ⅰ類基本結(jié)構(gòu)，即發(fā)射線圈R與接收線圈T成45°夾角；AziTrak采用是第Ⅱ類基本結(jié)構(gòu)，即發(fā)射線圈T與接收線圈R成90°夾角；DWPR采用的是第Ⅲ類基本結(jié)構(gòu)，即發(fā)射線圈T與接收線圈R成45°雙斜正交，主要作用是提升探邊深度，同時盡量減少地層各向異性的影響。

圖1 不同儀器線圈結(jié)構(gòu)示意圖

表1對渤海油田目前常用隨鉆方位電阻率儀器的主要儀器參數(shù)進行了對比，從中可以看出，DWPR儀器的探邊深度達(dá)到了21 ft，相比其它儀器提升了3～6 ft，具有一定的作業(yè)優(yōu)勢，但其目前只有外徑為6.75 in的儀器可以投入使用，只能滿足渤海油田8.5 in井眼的作業(yè)，且在耐壓方面相對較差。

表1 不同儀器關(guān)鍵參數(shù)對比

2 隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向配套技術(shù)探索

傳統(tǒng)的水平段隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向作業(yè)依賴于隨鉆方位電阻率儀器的探邊深度，對儲層的前瞻性不強，在儲層變化較大時往往是根據(jù)實時測井情況對井眼軌跡進行反復(fù)多次調(diào)整，同時由于各專業(yè)耦合度不夠高，常會出現(xiàn)油藏方面要求的井眼軌跡無法滿足工程方面下篩管的要求，從而只能犧牲部分砂巖段來保證后續(xù)作業(yè)實施，造成砂巖鉆遇率降低。

對傳統(tǒng)作業(yè)思路進行升級，通過建立區(qū)域地質(zhì)背景的電阻率正演模型和優(yōu)化現(xiàn)場隨鉆探邊作業(yè)體系，提升對儲層的前瞻性，使作業(yè)更加合理規(guī)范，從而形成隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向配套技術(shù)，具體要點如下：

1)建立區(qū)域地質(zhì)背景的電阻率正演地層模型，評價儀器的適用性

鉆前結(jié)合區(qū)域地震、測井、錄井等多種資料，精細(xì)分析地層構(gòu)造特征和測井響應(yīng)特征，根據(jù)鄰井進行電阻率賦值，根據(jù)地震剖面約束橫向展布，并加入設(shè)計井眼軌跡判斷接觸關(guān)系，建立區(qū)域地質(zhì)背景的電阻率正演地層模型，如圖2所示。然后結(jié)合DWPR儀器的探邊深度以及對井眼尺寸、溫度、壓力的要求，對DWPR儀器在各個井區(qū)、各類地層構(gòu)造中的工作適用性進行判斷，從而實現(xiàn)探邊儀器的優(yōu)選。

圖2 區(qū)域地質(zhì)背景的電阻率正演地層模型示意圖

2)升級作業(yè)思路，優(yōu)化提升現(xiàn)場隨鉆探邊作業(yè)的技術(shù)體系

(1)前期地質(zhì)分析：在開鉆前現(xiàn)場監(jiān)督組根據(jù)鄰井資料，結(jié)合地震剖面，進行精細(xì)的連井對比，并提前通過已經(jīng)建立的電阻率正演地層模型判斷儀器的適用性；

(2)隨鉆測井解釋：對鉆遇的地層，根據(jù)實時測井曲線，做好地層分層和儲層孔、滲、飽定量分析及含油氣性快速評價；

(3)作業(yè)動態(tài)調(diào)整：在鉆進過程中，利用DWPR儀器探邊距離大的優(yōu)勢，現(xiàn)場積極根據(jù)測井響應(yīng)與油藏部門溝通，實現(xiàn)軌跡精細(xì)控制，并實時結(jié)合電阻率正演地層模型，對后續(xù)測井響應(yīng)和儲層巖性進行預(yù)測；

(4)鉆后地質(zhì)評價：完鉆后結(jié)合連井對比、儲層特征對鉆遇地層進行分析總結(jié)并及時反饋各方，為區(qū)域地質(zhì)背景的電阻率正演地層模型提供材料，實現(xiàn)良性循環(huán)。

圖3是配套技術(shù)現(xiàn)場實施示意圖。

圖3 配套技術(shù)現(xiàn)場實施示意圖

配套技術(shù)的核心是通過對區(qū)域地質(zhì)背景的電阻率正演地層模型和升級版探邊作業(yè)技術(shù)體系的應(yīng)用，對作業(yè)現(xiàn)場各專業(yè)數(shù)據(jù)，包括地質(zhì)方面的巖性、氣測、含油氣性等，測井方面的測井質(zhì)量、變化趨勢、快速解釋等，工程方面的井況、軌跡控制等多種參數(shù)進行深度耦合分析，提供儲層現(xiàn)狀后續(xù)預(yù)測和軌跡下步調(diào)整建議，形成最優(yōu)的作業(yè)方案，保證后續(xù)作業(yè)的順利實施，進而有效提高儲層砂巖鉆遇率。

3 應(yīng)用實例

圖4為A井水平段作業(yè)的隨鉆測井圖。從圖中可以看出，探邊顯示全井段目的層上邊界起伏較大，前段儲層底邊界輕微上傾，傾角約1°，后段儲層基本水平。作業(yè)過程中結(jié)合配套技術(shù)進行如下關(guān)鍵調(diào)整：1)測深2 283 m，井斜90°，垂深1 526.07 m，鉆穿水泥塞進入新地層；2)測深2 287 m，井斜88.4°，垂深1 526.4 m。探邊顯示頂邊界有下降趨勢且軌跡距離底界面較遠(yuǎn)，考慮到揭示的地層變化與正演模型揭示的橫向地層變化趨勢一致，以89°穩(wěn)斜鉆進；3)測深2 305 m，井斜89.38°，垂深1 526.85 m，探邊顯示軌跡距離頂界面5 m左右，底界面有上傾趨勢，但正演模型上看在軌跡前進方向?qū)⒂幸欢蔚貙酉掳?，考慮工程上狗腿度要求，先增斜至90°鉆進；4)測深2 340 m，井斜90.1°，垂深1 523.98 m，探邊顯示軌跡距離上界面較遠(yuǎn)，底界面呈現(xiàn)出穩(wěn)定的上傾趨勢，傾角約1.5°，但即將進入下凹地層位置，綜合考慮后決定先增斜至91°后穩(wěn)斜鉆進；5)測深2 371 m，井斜90.69°，垂深1 526.78 m，探邊顯示軌跡觸底，自然伽馬值抬升迅速，錄井反饋從此處巖屑變?yōu)槟鄮r，決定盡快增斜至92°后穩(wěn)斜鉆進至完鉆，完鉆點距離上界面4.0 m，距離下界面1.5 m。

圖4 渤海Q油田A井水平段隨鉆測井圖

總體看實際應(yīng)用效果較好，在儲層變化很大的情況下，砂巖鉆遇率較高，并且確保水平段井眼軌跡滿足工程方面后續(xù)下篩管要求。

結(jié)合建立的隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向配套技術(shù)，DWPR儀器在渤海Q油田共應(yīng)用7個水平段，均取得了較好的應(yīng)用效果，水平段累計鉆進1 374.5 m，平均砂巖鉆遇率達(dá)到了94.5%(見表2)，滿足地質(zhì)油藏要求。其中C井為提前完鉆，具體情況為：探邊工具在軌跡位于砂巖內(nèi)時未曾探測到下方6 m內(nèi)存在邊界，說明儲層均質(zhì)性較好，無泥質(zhì)夾層發(fā)育。根據(jù)正演地層模型顯示儲層上部界面整體呈下傾趨勢，軌跡后半段鉆遇儲層下傾明顯，鉆遇層界面附近后考慮到油水系統(tǒng)較為復(fù)雜，降斜鉆進會影響避水高度且后期完井難度較大，因此決定提前完鉆。

表2 渤海Q油田DWPR儀器應(yīng)用統(tǒng)計

4 結(jié) 論

綜上分析，得出以下結(jié)論:

1)DWPR儀器在作業(yè)應(yīng)用上具有一定的優(yōu)勢，一定程度上可以解決水平段儲層地質(zhì)變化大的難題。

2)DWPR儀器相對渤海其它地質(zhì)導(dǎo)向工具費用較低，可以有效降低作業(yè)成本。

3)基于DWPR儀器制定的地質(zhì)導(dǎo)向配套技術(shù)取得了良好的作業(yè)效果，非常適合渤海油田當(dāng)前的作業(yè)特點，該配套技術(shù)可以在后續(xù)的地質(zhì)導(dǎo)向作業(yè)中繼續(xù)發(fā)展完善推廣，具有一定的指導(dǎo)意義。