3地質(zhì)導(dǎo)向穿芯技術(shù)

摘 要：在鉆井過(guò)程中，利用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，控制井眼軌跡在油層最佳位置鉆進(jìn)，具有較大的難度。本文在地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了新型地質(zhì)導(dǎo)向“穿芯”技術(shù)，通過(guò)在S2H011井中的實(shí)際應(yīng)用，描述了水平井井眼軌跡控制的規(guī)律。同時(shí)，提出了地質(zhì)導(dǎo)向穿芯技術(shù)在應(yīng)用鉆井施工時(shí)的幾點(diǎn)建議，從而為地質(zhì)導(dǎo)向鉆井井眼軌跡控制提供了新的思路，滿足了一些特殊油藏井的鉆探開(kāi)發(fā)要求。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)導(dǎo)向；水平井；鉆井施工；軌跡控制

1 地質(zhì)導(dǎo)向“穿芯”技術(shù)

地質(zhì)導(dǎo)向鉆井就是根據(jù)LWD儀器提供的井下實(shí)時(shí)地質(zhì)信息和定向數(shù)據(jù)，辨明所鉆遇的地質(zhì)環(huán)境、并預(yù)報(bào)將要鉆遇的地下情況，引導(dǎo)鉆頭進(jìn)入油層并將井眼軌跡保持在產(chǎn)層中延伸。

由于實(shí)際工作中地質(zhì)導(dǎo)向儀所測(cè)量的電阻率、自然伽馬探測(cè)儀距鉆頭有一定的距離，測(cè)量的電性資料，雖然可以驗(yàn)證井下地層的巖性，但相對(duì)滯后，如圖1所示。基于此，對(duì)于一般水平井來(lái)講，不采取一定的井眼軌跡控制技術(shù)措施，要保證控制井眼軌跡在油層中鉆進(jìn)，用現(xiàn)在的儀器很難監(jiān)測(cè)，在檢測(cè)到水平段井眼軌跡出了油層之后再進(jìn)入油層，總會(huì)犧牲30-50m水平段；而如果保證軌跡控制在一定部位運(yùn)行，現(xiàn)在的儀器很難達(dá)到，因而對(duì)井眼軌跡控制技術(shù)提出了更高的要求。處于同一油層中電性資料，變化較小，不能具體表明該點(diǎn)在油層的準(zhǔn)確位置，很難對(duì)判斷鉆頭是否從優(yōu)質(zhì)油層的上部或下部穿出提供可靠依據(jù)，進(jìn)而對(duì)下一步井眼軌跡調(diào)整工作難以及時(shí)做出決斷，致使井眼軌跡控制常陷于被動(dòng)，造成不必要的損失。

根據(jù)大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在鉆井工作中，應(yīng)該在地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，基于普通隨鉆測(cè)井LWD曲線，結(jié)合綜合錄井（鉆時(shí)、巖屑、熒光）和氣測(cè)錄井資料，井下實(shí)際地質(zhì)特征根據(jù)隨鉆測(cè)斜資料如斜深、井斜、方位、垂深、閉合方位、水平位移等，利用鉆井地質(zhì)導(dǎo)向井眼軌跡控制軟件，對(duì)井眼軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)鉆頭位置做出科學(xué)預(yù)測(cè)，綜合判斷確定和控制井眼軌跡，指導(dǎo)鉆井施工，減少風(fēng)險(xiǎn)，控制井眼軌跡在好油層中鉆進(jìn)，使當(dāng)前使用的普通地質(zhì)導(dǎo)向儀器的優(yōu)勢(shì)作用得以更好的發(fā)揮，這就是地質(zhì)導(dǎo)向“穿芯技術(shù)”。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，一方面可以較精確地控制井下鉆具，提高井眼軌跡在油層中的準(zhǔn)確率，命中既定地質(zhì)目標(biāo)；另一方面，可以有序的對(duì)各種信息進(jìn)行收集和研究，及時(shí)對(duì)鉆頭位置，作出準(zhǔn)確的判斷，提出正確的地質(zhì)導(dǎo)向意見(jiàn)，對(duì)水平段的鉆進(jìn)有效地實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向，提高施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

在現(xiàn)場(chǎng)工作中，有不少鉆井會(huì)需要高水平的井眼軌跡控制技術(shù)，可以應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向“穿芯”技術(shù)進(jìn)行解決，下面以S2H011井為例說(shuō)明該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

S2H011井為一口熱采水平井，地層由北向南傾斜，向北超覆，“北超”、“東缺”，油層平面分布總體具有西厚東薄的特點(diǎn)。目的層屬近岸水下扇沉積，儲(chǔ)層巖性比較復(fù)雜，巖性平面變化大，具有較大的地層傾角，地層呈正韻率沉沉積。本井鉆探的目的是控制井眼軌跡在目的油層中的優(yōu)質(zhì)油層中穿行，提高熱采效率。

打好水平井，需要現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)人員和工程人員，對(duì)鉆井設(shè)計(jì)和井位地質(zhì)情況有清楚了解，并熟知當(dāng)?shù)馗浇那闆r。以便在井眼軌跡控制中及時(shí)做出正確的判斷，開(kāi)展下一步工作并對(duì)軌跡進(jìn)行優(yōu)化并作好工作預(yù)演。針對(duì)該井，工作人員收集各種有關(guān)資料，認(rèn)為在實(shí)鉆中將會(huì)遇到地層傾角變化大，油層的變化大的特殊情況，LWD測(cè)量零長(zhǎng)使信息滯后的現(xiàn)象容易引起對(duì)鉆頭位置明顯的誤判。可以看出，本井運(yùn)用各方面的資料比較多，可以應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向“穿芯”技術(shù)控制井眼軌跡，下面從油藏識(shí)別和水平段控制鉆進(jìn)兩方面分析該技術(shù)的具體應(yīng)用及效果。

2 油藏識(shí)別

常采用地層對(duì)比方法指導(dǎo)水平井著陸。首先將鄰井及設(shè)計(jì)井鉆遇的油層厚度進(jìn)行深度換算，利用LWD儀器提供的伽馬和電阻率兩條地質(zhì)參數(shù)曲線同已鉆鄰井圖進(jìn)行對(duì)比。選好標(biāo)志層，利用電性、巖性組合特征進(jìn)行地層對(duì)比，提高預(yù)測(cè)精度，確保準(zhǔn)確著陸。充分利用鉆時(shí)、機(jī)械鉆速、氣測(cè)、巖屑等錄井資料，確保水平井準(zhǔn)確著陸，并在水平油層中鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)到一定的井深之后起鉆下地質(zhì)導(dǎo)向鉆具，進(jìn)行導(dǎo)向鉆進(jìn)，而鉆至水平井目的層時(shí)，就要格外重視機(jī)械鉆速等地質(zhì)錄井資料。

S2H011井在鉆至井深1134m時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求提前起鉆下LWD，采用地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)隨鉆測(cè)量自然伽瑪、電阻率曲線找出并跟蹤油層。下鉆到底充分循環(huán)調(diào)整好儀器后，準(zhǔn)確收集現(xiàn)場(chǎng)資料，開(kāi)始地質(zhì)導(dǎo)向鉆進(jìn)。當(dāng)鉆進(jìn)到1252.0m時(shí)，發(fā)現(xiàn)鉆穿2m多厚的泥巖進(jìn)入了油層，此時(shí)垂深1108.94m，設(shè)計(jì)油頂1109.25m。通過(guò)分析比較當(dāng)前井測(cè)井曲線與鄰井測(cè)井曲線的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)已出現(xiàn)的幾個(gè)油層基本上同設(shè)計(jì)情況相符。因鉆速變快，現(xiàn)場(chǎng)人員決定鉆進(jìn)很少幾米后停鉆循環(huán)觀察，結(jié)果出現(xiàn)了棕褐色油浸粉-細(xì)砂巖，氣測(cè)值發(fā)生了變化，子熒光反映強(qiáng)烈，可以判斷軌跡已進(jìn)入油層。由于電阻率、伽馬有一定盲區(qū)，適當(dāng)調(diào)整井眼軌跡再繼續(xù)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)到1262m時(shí)發(fā)現(xiàn)油層可以用電阻率來(lái)說(shuō)明。于是，現(xiàn)場(chǎng)工作人員的根據(jù)當(dāng)時(shí)的井斜角、地層傾角等資料對(duì)油層垂深經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)計(jì)算并結(jié)和電阻率的特性等，對(duì)油層位置進(jìn)行了綜合對(duì)比和預(yù)測(cè)，及時(shí)調(diào)整入靶井斜角至理想大小。又鉆進(jìn)一段后發(fā)現(xiàn)伽馬值明顯下降，2條測(cè)井曲線呈現(xiàn)背向而馳的趨勢(shì)，表明已經(jīng)鉆入油層（圖2），現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)人員決定要求井眼軌跡控制在“油芯”中，正式進(jìn)行水平段鉆進(jìn)。由此可見(jiàn)，綜合應(yīng)用各種資料可準(zhǔn)確及時(shí)著陸。

3 水平段控制鉆進(jìn)

水平井較大的地層傾角和鉆取“油芯”特性，往往反映出LWD儀器使用上的不足。為此，現(xiàn)場(chǎng)人員在充分透徹理解設(shè)計(jì)，明確設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，利用地質(zhì)錄井資料進(jìn)行及時(shí)分析，綜合判斷軌跡在油氣藏中的位置，結(jié)合實(shí)際指導(dǎo)生產(chǎn)，這對(duì)水平段井眼軌跡的控制具有重大意義。

S2H011井油層中地層存在著較大的傾角，原設(shè)計(jì)井斜角94.74°，如圖3所示，井眼軌跡在油頂下3-4m或者確保在油底上3m穿行才能保證是好油層，且有利于以后實(shí)行“熱采”，施工難度實(shí)較大。實(shí)鉆中軌跡在油層中鉆進(jìn)時(shí)，自然伽馬在60API以下即可認(rèn)為是油砂巖，其中電阻率為5～13Ωm時(shí)，為含油層，而8～9Ωm左右為好油層。當(dāng)水平段鉆進(jìn)到井深1352m、井斜90°垂深1112.45m時(shí)，與A-C段相防，但垂深較設(shè)計(jì)高（1113.25m）垂深下降（h=1112.45-1108.94=3.51m，鉆時(shí)慢，電阻率變小，由8～9Ωm降為5Ωm，表明鉆出好油層，但軌跡進(jìn)入油層上部還是下部，現(xiàn)場(chǎng)人員難以判斷，因?yàn)闇y(cè)量零長(zhǎng)較長(zhǎng)，為防止?fàn)奚蕉尾扇×送ｃ@等措施。

從工程角度比較進(jìn)入油層的情況：作為井眼軌跡控制人員不僅僅要做到指那打那兒，在充分理解設(shè)計(jì)的情況下，還必須做到把井眼軌跡計(jì)算準(zhǔn)確，并做好預(yù)測(cè)，盡可能提供較準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，便于地質(zhì)人員進(jìn)行判斷。比如，經(jīng)計(jì)算油層進(jìn)入了1112.45m-1108.94=3.51m，又因設(shè)計(jì)油層有一定傾角（圖4），因設(shè)計(jì)最大井斜94.74°，如果AC段有2度井斜，則h1=h+100×sin2=3.48+3.35=6.83（m），可以看出水平段鉆進(jìn)，相對(duì)于油層來(lái)說(shuō)，軌跡鉆到了下部，因原設(shè)計(jì)油層遠(yuǎn)大于6.83（m），有人認(rèn)為好油層好象并不能達(dá)到預(yù)測(cè)的厚度，并以此結(jié)論作為調(diào)整軌跡的參考。

本井鉆具結(jié)構(gòu)中電阻率零長(zhǎng)最短，鉆進(jìn)中首先關(guān)注的是電阻率信息，電阻率可分辯出是油層或不是油層。對(duì)薄油層來(lái)講，含油巖層與不含油巖層差別較比較明顯，可以對(duì)軌跡是否出了油層作及時(shí)判斷，雖然可能犧牲水平段，但不耽誤下部軌跡調(diào)整工作。而本井油層較厚，要求將井眼軌跡最好控制在油頂以下3-4m，電測(cè)參數(shù)此時(shí)只能反映為油層，是不是優(yōu)質(zhì)油層卻不能細(xì)分，只能作為參考量，不能看作識(shí)別好壞油層的主要因素。鉆時(shí)變慢也只能說(shuō)明鉆進(jìn)中遇見(jiàn)的油層可鉆性變差，至于是否探到油頂或者到油底，或者是地層砂粒間膠結(jié)物有變化，也難以確定，不能絕對(duì)表明鉆頭是從油層上部或下部穿出。氣測(cè)、熒光等錄井參數(shù)變化反應(yīng)都不明顯，因滯后且受鉆時(shí)的影響較大，雖然能說(shuō)明含油量發(fā)生了變化，如何變化也不能細(xì)分，說(shuō)不出油層位置。

在測(cè)井資料達(dá)不到分析目的情況下，則需加強(qiáng)綜合地質(zhì)研究。通過(guò)分析撈出的巖屑（圖4），結(jié)合沉積相[4]，發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)中前面井段撈出的砂子比較細(xì)小，而后面井段撈出的砂子的粗大，認(rèn)定軌跡從好油層下面出鉆出。經(jīng)研究推演，最后決定增井斜鉆達(dá)目的油層。

類(lèi)似的情況在本次井反復(fù)出現(xiàn)，在地質(zhì)導(dǎo)向“穿芯”技術(shù)的指導(dǎo)下，取得了良好的效果。由此可見(jiàn)，該技術(shù)的在鉆井現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，需要鉆井與錄井各方密切配合，同時(shí)需要決策人員及時(shí)收集信息，結(jié)合地質(zhì)錄井分析方法，正確判斷鉆頭位置，及時(shí)采取調(diào)整措施，保證水平段井眼軌跡在優(yōu)質(zhì)油層中穿行，實(shí)現(xiàn)“穿芯”效果。

4 結(jié)論

（1）地質(zhì)導(dǎo)向“穿芯”技術(shù)是多種知識(shí)的應(yīng)用，需要指導(dǎo)人員綜合分析地質(zhì)、錄井、測(cè)井等各方面的知識(shí)，從而提出指導(dǎo)意見(jiàn)，該技術(shù)有待于進(jìn)一步發(fā)展。（2）在現(xiàn)有儀器條件下，充分利用地質(zhì)錄井參數(shù)和工程技術(shù)人員的鉆井經(jīng)驗(yàn)和技巧，優(yōu)化鉆井參數(shù)，實(shí)現(xiàn)鉆井時(shí)水平段的控制。

參考文獻(xiàn)

[1]趙金海等，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)在埕71-平4井中的應(yīng)用[J]，石油鉆采工藝，2005，27（1）：9～13

[2]趙金海，施太和等，導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向鉆進(jìn)水平井段的理論與實(shí)踐[J]，西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，23（3）：30～33

[3]孫清德，中國(guó)石化集團(tuán)鉆井技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J]，石油鉆探技，2006，34（2）：161

作者簡(jiǎn)介：許越永（1971-），男，1992年畢業(yè)于勝利石油學(xué)校鉆井專業(yè)，2006年畢業(yè)于石油大學(xué)（函授）鉆井專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事鉆井工藝研究作。