平面靶調(diào)整井地質(zhì)分層方法淺析與應用

亢菊峰

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江 大慶 163413）

大慶油田自開發(fā)以來，經(jīng)歷了自噴、轉(zhuǎn)抽、水驅(qū)、聚驅(qū)、復合驅(qū)等一次、二次、三次采油方式；經(jīng)歷了基礎井網(wǎng)、一次井網(wǎng)、二次井網(wǎng)和三次井網(wǎng)調(diào)整等布井階段；開發(fā)對象由開發(fā)初期的厚油層到現(xiàn)在的表外層和薄差油層；隔層的厚度逐步降低，以1.0mD 的物性為界限，隔層的厚度已降到1.0m；主力油田的主力油層綜合含水達到了90%以上，進入高含水后期開發(fā)階段。

隨著油藏開發(fā)時間的延長，特別是注水開發(fā)、儲集層的巖性、物性、含油性特征都會發(fā)生變化，此時其表現(xiàn)在電測曲線上的響應特征也會發(fā)生變化，而區(qū)別于電測曲線的原始形態(tài)。油層水淹后自然電位曲線相對泥巖基線幅度明顯降低，水淹越嚴重，曲線幅度降低越大。水淹層段自然電位幅度的改變也使得曲線整體形態(tài)發(fā)生變化，曲線形態(tài)反映儲層韻律性能力降低。對各底部梯度電阻率測井響應，隨油層水淹后程度增加，電阻率幅度值降低變明顯，0.5m 電位曲線形態(tài)也由原尖峰或刺刀狀變?yōu)槎d柱狀，底部梯度電阻率所反映高阻層底界面電阻率極大值深度位置略有上移。同時微電極測井響應變化明顯，曲線幅度變化明顯，曲線幅度降低，微電位與微梯度的幅度差值減小明顯。尤其對于高滲地區(qū)電測曲線所體現(xiàn)出來的的巖層電性特征由于水淹等原因與原始地層電測曲線差異越來越大，部分標志層的電測曲線原電性特征變得不明顯甚至完全不同。

調(diào)整井開發(fā)時間長，有大量的已完鉆投產(chǎn)井地層數(shù)據(jù)，可以做出相對精確的待鉆井地層設計數(shù)據(jù)。改進后的地質(zhì)分層方法依據(jù)待鉆井地層設計數(shù)據(jù)再通過實際電測曲線標準層數(shù)據(jù)進行校核，即可得到待鉆井地質(zhì)分層數(shù)據(jù)。且該方法操作便捷、地質(zhì)分層數(shù)據(jù)準確可靠，同時還縮短了分層時間，降低了數(shù)據(jù)誤差，減少了注水開發(fā)對分層工作的不利影響。

該區(qū)塊位于短軸背斜構(gòu)造的北端，屬于早白堊紀中期松遼盆地北部一套大型河流—三角洲沉積，儲層形成于松遼盆地整體坳陷過程中的一個顯著回返和充填時期，即青山口組水退旋回晚期至姚家組—嫩江組水進旋回早期。上部油層主要發(fā)育外前緣席狀砂，連片性相對較好，多為薄互層。下部油層發(fā)育三角洲內(nèi)前緣和分流平原砂體，河道砂呈南北向條狀分布，規(guī)模較小、連續(xù)性差，河間以席狀砂為主。席狀砂主要表現(xiàn)為薄層或薄互層特征。因此油層組下部砂體變化規(guī)律性變差，電測曲線電性特征無明顯的規(guī)律性，與鄰井的曲線特征符合度不高。

其次，為了滿足油田開發(fā)平臺化需求及適應現(xiàn)場作業(yè)的地理條件，現(xiàn)井網(wǎng)開發(fā)設計了大量的較大位移平面靶調(diào)整井。此類井的垂向深度與實際井深差異明顯，也改變了各個標志層的頂?shù)咨疃纫约昂穸?，因此進一步增加了現(xiàn)場應用測井曲線進行地質(zhì)分層的工作難度并大大影響了分層數(shù)據(jù)的準確性。為此，開展較大位移調(diào)整井地質(zhì)分層的研究非常必要。

1 地質(zhì)分層方法原理

在現(xiàn)有技術水平下，井底位移較大調(diào)整井采用三段式平面靶定向設計，即直—增—穩(wěn)型剖面定向井。其剖面示意圖如圖1所示。

圖1 三段式定向井井眼軌跡示意圖

假定井眼軌道由一系列光滑連圓弧曲線段和直線段構(gòu)成，每個的曲率是常量，并身軌跡由直線段和圓弧段組合連接而成，各段在交點處相切，運用微分幾何學的基本原理，得到了井身幾何參數(shù)的普適方程組，并求解方程組得到需要的井身參數(shù)。如果以弧長L為參數(shù)，則軌跡方程是：

其中，0≦L≦S。

根據(jù)井斜角的定義，在微分三角形中，下述等式成立：

式中：θ——井斜角；

dL——弧長微分。

對增斜井段，設圓弧半徑是R，則弧長微分dL可以寫成：

對式(1)求積分，得到增斜段的垂深ΔH：

式中：θ1——初始井斜角；

θ2——結(jié)束井斜角；

R——曲率半徑(R=5729.578/K)；

K——造斜率。

對穩(wěn)斜井段，井斜角θ是一常數(shù)、對式(1)求積分，得到穩(wěn)斜段的垂深。

式中：ΔL——穩(wěn)斜井段的長度。

假設井身軌跡由N段組合連接而成，直井段為第1段，該段的垂深和斜深分別記為H1、S1，則每段的垂深和斜深分別記為Hi、Si。

初始井斜角為0，設總斜深和總垂深分別是S和H，則下述方程組成立：

2 地質(zhì)分層數(shù)據(jù)與垂深斜深的關系

在三段式直—增—穩(wěn)型剖面定向井中，第一段直井段垂深、斜深相等都等于造斜點(D)，即S1=H1=D,在增斜段造斜率為K，最大井斜角（a）為θ2、θ1=0,由式（4）計算就可得到S2、H2，在穩(wěn)斜段井斜角θ最大井斜角（a），由式（5）計算就可得到S3、H3。由此我們就可得到這三段每一段的垂深、斜深及其關系式。

為了得到地質(zhì)分層數(shù)據(jù)與垂深斜深的關系，我們首先需要依據(jù)每個地質(zhì)標志層所在的垂向深度判斷該層所在定向剖面位置，而后累加其斜深即可得到每個層位在井眼軌跡位置的斜深（井深）。把以上關系式編寫相應的運算程序應用到地質(zhì)分層軟件中，進行計算即可得到定向井的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)。

運用相同的原理，依據(jù)斷點所在的垂向深度判斷該層所在定向剖面位置，而后累加其斜深即可得到每個層位在井眼軌跡位置的斜深（井深）。把以上關系式編寫相應的運算程序應用到地質(zhì)分層軟件中，進行計算也可得到斷層的斷點、斷距、層位數(shù)據(jù)。

3 應用曲線標準層實際校核及應用

嫩江組二段底部黑褐色油頁巖，在電測曲線上是有明顯的起伏的一組電阻尖峰，一般由七個高電阻組成，沉積穩(wěn)定，特征明顯，全盆地穩(wěn)定分布，為松遼盆地區(qū)域標準層。薩二頂為兩層鈣質(zhì)粉砂巖或含介形蟲泥灰?guī)r，電阻曲線呈兩束尖峰，薩二頂分于下尖峰的下半幅點處。通過測井曲線可以得到嫩二底和薩二頂層位數(shù)據(jù)，用差值法進行計算可以得到其它各層的分層數(shù)據(jù)。依據(jù)相關運算公式編寫成相應的運算程序應用到大慶長垣調(diào)整井地質(zhì)分層系統(tǒng)軟件中即可得到直井的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)。

該地質(zhì)分層軟件的工作界面如圖2所示。

圖2 地質(zhì)分層軟件工作界面示意圖

操作步驟如下：

（1）打開文件導入地質(zhì)分層設計數(shù)據(jù)，顯示于地質(zhì)分層設計數(shù)據(jù)區(qū)域；

（2）在原始數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)輸入井號以及垂深、斜深、造斜點等定向參數(shù)和標準層數(shù)據(jù)；

（3）點擊計算得到定向參數(shù)計算后數(shù)據(jù)，再次點擊計算得到校核后的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)；

（4）點擊添加將校核后的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)導入到下方的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)區(qū)域；

（5）根據(jù)需要點擊導出到外部Excel表格。

由以上的步驟方法，輸入每口井的井號、定向參數(shù)數(shù)據(jù)以及標準層校核數(shù)據(jù)，我們可以得到需要的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)。以表1 中的A4-3-斜B269、A4-4-斜B264、A5-8-斜B253井數(shù)據(jù)為例（層位D1-D6為地層數(shù)據(jù)，B 為標準層數(shù)據(jù)，Y1-Y7 為油層數(shù)據(jù)）。其數(shù)據(jù)如表1所示。

在表1中，每口井的第一列為通過地質(zhì)分層軟件得到的分層數(shù)據(jù)，第二列為通過傳統(tǒng)分層方法反復核對后得到的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)，第三列為兩種分層方法得到的分層數(shù)據(jù)的差值。通過計算可見用改進后的地質(zhì)分層方法進行地質(zhì)分層其準確率為94.7%（地層誤差不大于5，油層誤差不大于3）。同時，對于此區(qū)塊改進后的地質(zhì)分層方法進行分層耗時平均4.8min/口，傳統(tǒng)地質(zhì)分層方法進行分層耗時平均為27.2min/口，可見工作效率得到大幅度的提升。

4 總結(jié)

首先改進后的地質(zhì)分層方法以大量的已開發(fā)區(qū)塊地質(zhì)分層數(shù)據(jù)為依托，加上標準層的進一步校核，減少了油田注水開發(fā)后期油層電測曲線電性特征改變導致測井曲線響應明顯變化的影響。其次該地質(zhì)分層方法應用在使用電測曲線劃分地層層序時，對于大位移平面靶地層層厚垂向差異大，以及油層砂體發(fā)育規(guī)律性不明顯的情況下可以有效快速解決現(xiàn)場分層問題。同時可以綜合區(qū)域電測曲線電性特征明顯的標準層、標志層進一步校核，進一步保證了分層數(shù)據(jù)的準確性。

表1 定向井地質(zhì)分層數(shù)據(jù)表