淺談地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

周景燦

（中石化華北石油工程有限公司錄井分公司河南鄭州450000）

淺談地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

周景燦

（中石化華北石油工程有限公司錄井分公司河南鄭州450000）

通過近幾年的產(chǎn)能建設(shè)，大牛地區(qū)塊水平井開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入中后期階段，一些儲(chǔ)層厚度大，物性好的儲(chǔ)層已經(jīng)開發(fā)殆盡，為了能更好的完成產(chǎn)能任務(wù)及新建產(chǎn)能，就必須對許多復(fù)雜氣藏，難動(dòng)用儲(chǔ)量進(jìn)行開發(fā)，復(fù)雜的地質(zhì)因素給現(xiàn)場的綜合錄井工作帶來了較大的困難，具體體現(xiàn)在水平井A靶點(diǎn)著陸和水平段施工時(shí)儲(chǔ)層厚度變薄或缺失導(dǎo)致的著陸失敗或者回填，造成了大量無效進(jìn)尺，延長施工周期，增加投資成本，導(dǎo)致現(xiàn)在采用的技術(shù)已無法滿足目前的綜合錄井需要，急需通過新方法和新技術(shù)來指導(dǎo)工作，地質(zhì)導(dǎo)向的作用就越來越突出和重要。

地質(zhì)導(dǎo)向水平井地層對比油氣層分析

地質(zhì)導(dǎo)向的水平井鉆取需要諸多的技術(shù)支持，其中錄井和定向技術(shù)是必不可少的。以往的水平井在鉆進(jìn)過程中往往運(yùn)用地質(zhì)等方面的資料進(jìn)行推測鉆取，具有一定的盲目性。錄井和定向技術(shù)具有實(shí)時(shí)性、具體性，可以更精確為鉆井提供技術(shù)支持。目前，錄井公司大膽的將錄井和定向結(jié)合在一起，成立定錄一體錄井隊(duì)，能夠更有效的發(fā)揮出地質(zhì)導(dǎo)向的作用。

水平井可以大大增加井眼在產(chǎn)層中的長度和產(chǎn)層的泄油氣面積，其成本略高于直井，但單井產(chǎn)量卻是直井的數(shù)倍，在薄層、低滲透、稠油、頁巖氣等油氣藏及底水和氣頂活躍的油氣藏中得到廣泛使用。當(dāng)前，致密砂巖油氣藏、頁巖油氣藏正成為中國油氣勘探開發(fā)的主流和熱點(diǎn)，這些非常規(guī)油氣資源只有通過水平井開采才能獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。在水平井鉆井過程中，隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向具有非常重要的作用。在國外，隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)已得到廣泛使用，如貝克休斯公司的Trak隨鉆測井系列，包括深探測方位電阻率測井（AziTrak）、高精度地層密度和中子孔隙度測井（LithoTrak）、隨鉆核磁共振測井（MagTrak）、實(shí)時(shí)聲波陣列測井（SoundTrak）、高分辨率隨鉆電成像測井（StarTrak）、實(shí)時(shí)地層壓力測試（TesTrak）等，國內(nèi)LWD（Logging While Drilling）技術(shù)剛剛興起，主要還是采用錄井（包含綜合錄井）、MWD（Measurement While Drilling）等技術(shù)進(jìn)行隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向。無論采用何種技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向，錄井的核心任務(wù)都是利用隨鉆過程中獲得的巖性、電性、物性及含油氣性資料來進(jìn)行“預(yù)測”和“導(dǎo)向”，其中預(yù)測是指進(jìn)入水平段前的地層對比與預(yù)測技術(shù)，導(dǎo)向是指進(jìn)入水平段后的地質(zhì)解釋和導(dǎo)向技術(shù)。前者旨在準(zhǔn)確進(jìn)入目的層，后者旨在保證水平段在含油氣層鉆進(jìn)，提高油氣開采效率。

1　地層對比與預(yù)測技術(shù)

地層對比是地質(zhì)研究的基礎(chǔ)和重要手段。地層對比、劃分和預(yù)測，是現(xiàn)場地質(zhì)錄井的一項(xiàng)重要技術(shù)、對于卡準(zhǔn)取芯層位、潛山界面、完鉆層位具有十分重要的意義，更是隨鉆準(zhǔn)確預(yù)測并卡準(zhǔn)水平井、大位移井目的層深度的關(guān)鍵。雖然水平井大多都是在地層比較清楚并有鄰井控制的情況下部署的，但由于受地震資料品質(zhì)和分辨率等問題的影響，常會(huì)使得設(shè)計(jì)的目的層深度與實(shí)鉆深度幾米至幾十米。進(jìn)入水平段前的井斜角往往高達(dá)70°以上，此時(shí)的垂深若相差一米，水平距離就會(huì)相差幾十米乃至上百米，導(dǎo)致水平井的質(zhì)量和油氣層鉆遇率大幅度降低。對于目的層為薄層的水平井，更是如此，一旦鉆穿目的層并進(jìn)入下部非儲(chǔ)層，便可能造成提前完鉆，完不成設(shè)計(jì)任務(wù)。由于PDC鉆頭、欠平衡工藝的使用及井斜角大等原因，導(dǎo)致巖屑細(xì)小、混雜，巖性辨識困難，含油氣級別也大幅度降低，且構(gòu)造的變化、巖相和沉積相的變化等使得每兩口井的地層情況及對比難度也不一樣，給地層隨鉆對比和預(yù)測帶來很大困難。

這種情況下，就顯示出錄井和定向技術(shù)的強(qiáng)大，隨著錄井技術(shù)的發(fā)展，精細(xì)化、定量化、全面化程度逐步提高。其中，快速色譜及微鉆時(shí)技術(shù)給地層的精細(xì)對比和劃分提供了有效地解決方案；元素錄井和巖屑伽馬錄井技術(shù)為特殊鉆井工藝條件及缺乏標(biāo)志層條件下的地層對比提供了有效地解決方案；核磁共振錄井、定量熒光錄井為儲(chǔ)層物性、含油性的定量檢測與對比提供了有力手段。地層對比的原則是選同一斷塊、物源及沉積相相似的鄰井，遵循旋回性、相似性、協(xié)調(diào)性的原則，先大段控制，后小層細(xì)對；對比的依據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)層/標(biāo)志層、沉積旋回、巖性組合、元素特征、伽馬能譜特征等；對比的方法是在有合成記錄標(biāo)定的地震資料約束下，在掌握地層分布的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)場錄井、MWD、LWD等資料與設(shè)計(jì)依據(jù)井的測井、錄井資料進(jìn)行對比，利用定錄一體軟件，輸入設(shè)計(jì)的軌道數(shù)據(jù)以及根據(jù)區(qū)域鄰井地質(zhì)資料預(yù)測的地層數(shù)據(jù)，可以繪制出設(shè)計(jì)井眼軌跡和預(yù)測地層剖面，結(jié)合巖性的變化情況，及時(shí)調(diào)整地層數(shù)據(jù)以獲得真實(shí)的地層剖面，對目的層深度進(jìn)行預(yù)測。

2　地質(zhì)解釋與導(dǎo)向技術(shù)

進(jìn)入水平段后的油氣層鉆遇率是衡量水平井質(zhì)量和成敗的關(guān)鍵。國外的高分辨率隨鉆電成像測井、測方位電阻率測井、隨鉆核磁共振測井等先進(jìn)的隨鉆技術(shù)已成為水平井地質(zhì)導(dǎo)向的主要技術(shù)手段。目前，錄井公司水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)與國外公司尚有相當(dāng)大的差距，例如，LWD技術(shù)和解釋水平均遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外。但是依靠隨鉆過程中錄井的巖性、物性、含油氣性資料及LWD/MWD的電性資料，并結(jié)合地震剖面，利用定錄一體軟件實(shí)時(shí)修正油氣層模型，也可實(shí)現(xiàn)精確導(dǎo)向，提高油層鉆遇率。地面錄井資料雖然受井筒因素影響，具有一定的滯后性，但是資料直接、直觀，有助于解釋結(jié)論的多解性，這一優(yōu)勢是隨鉆測井資料多不具備的，且中淺層水平井的遲到參數(shù)也比LWD/MWD資料的實(shí)時(shí)性強(qiáng)；所以，在地質(zhì)解釋過程中，需要二者有機(jī)結(jié)合，所以，錄井公司定錄一體隊(duì)就有機(jī)的把定向和錄井結(jié)合在一起，發(fā)揮出一加一大于二的作用。

地震資料通常無法識別薄層變化、相變導(dǎo)致的巖性變化和小斷層，因而經(jīng)常在水平段鉆遇非目的層巖性或油氣顯示變差。此時(shí)就凸顯出了錄井和定向的作用，巖性的變化可以通過鉆時(shí)、元素錄井、巖屑錄井、隨鉆伽馬曲線等進(jìn)行判定識別，油氣顯示的變化可以通過氣測曲線及電性變化進(jìn)行判定。一般情況下，進(jìn)入水平段后，鉆遇非目的層巖性可能有以下幾種情況：1.井眼偏離了正確軌跡，此時(shí)需要根據(jù)隨鉆定向數(shù)據(jù)、實(shí)鉆錄井?dāng)?shù)據(jù)，利用定錄一體軟件，判斷分析鉆頭偏移方向及距離后，及時(shí)調(diào)整井身軌跡；2.目的層沉積相變化，該情況可能是砂巖相變或尖滅導(dǎo)致，也可能后面還有砂體，且砂體之間不連通。對于前者應(yīng)及時(shí)完鉆，對于后者則要根據(jù)井區(qū)資料、地震剖面以及定錄一體軟件的地層對比圖判斷砂體之間的距離以確定是否繼續(xù)鉆進(jìn)；3.鉆遇斷層，此時(shí)需要精確解釋該斷層是正斷層還是逆斷層以及斷層的斷距，以確定是增斜還是降斜鉆進(jìn)；4.鉆遇泥巖夾層，鉆遇這種情形可繼續(xù)鉆進(jìn)。只要解釋準(zhǔn)確，才能正確指導(dǎo)鉆頭的走向，并得出是否完鉆，合適完鉆的科學(xué)依據(jù)。

3　油氣層評價(jià)

目前常見的油氣層評價(jià)方法都集中在利用氣相色譜資料來判斷和解釋油氣層，但是不管是在理論上還是在實(shí)踐中氣相色譜資料的解釋都還不夠完善。國外一些專門從事鉆井液錄井的公司，也認(rèn)為它尚不能作為地層定量評價(jià)的可靠依據(jù)。不過通過實(shí)踐摸索出來的一些氣相色譜解釋方法，在一定程度上對解釋評價(jià)油氣層有一定的參考作用。而且，鑒于目前現(xiàn)場油氣層的解釋評價(jià)工作存在較大的困難，而LWD隨鉆測井儀器暫時(shí)又不可能大規(guī)模應(yīng)用于常規(guī)定向井的鉆井過程中，所以現(xiàn)場評價(jià)解釋工作在很大程度上還是依賴氣測資料和氣相色譜解釋方法。目前工區(qū)在現(xiàn)場經(jīng)常使用的就是三角解釋圖版。

三角圖版是由C2/∑C、C3/∑C、C4/∑C(∑C為：C1＋C2＋C3＋C4之和)三個(gè)參數(shù)構(gòu)成。把三個(gè)參數(shù)的零值作為一個(gè)正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)(A．B．C)，然后，做夾角為60°的三組線，分別代表三個(gè)參數(shù)的不同比值，即建立了三角形的坐標(biāo)系。然后對所測得的各烴類組份進(jìn)行校正，并計(jì)算出各烴類組份的和(∑C＝C1＋C2＋C3＋C4)，分別求得各參數(shù)的百分比值：C2/∑C，C3/∑C，C4/∑C。根據(jù)三個(gè)參數(shù)比值的大小，分別點(diǎn)在相應(yīng)的比例線上，然后通過三點(diǎn)位置分別做出相應(yīng)參數(shù)值的平行線，便可以得到另一個(gè)三角形，三角形A′B′C′，解釋原則是根據(jù)三角形頂點(diǎn)的指向和大小來判斷。標(biāo)準(zhǔn)如下：①三角形A′B′C′的大小，以占三角形ABC的邊長的百分?jǐn)?shù)區(qū)分:大于75%為大三角形，25%—75%為中三角形，小于25%的為小三角形；②三角形的倒正以外三角為準(zhǔn)，與外三角形同向者的正；反向者為倒。然后圈定生產(chǎn)能力區(qū)域，根據(jù)大量已被證實(shí)的具有生產(chǎn)能力的油氣層的氣體色譜分析資料，圈出生產(chǎn)能力區(qū)(圖中實(shí)線圈定的橢圓部分)，由于缺少測試資料，我們多數(shù)采用測井?dāng)?shù)據(jù)來進(jìn)行分析。得出生產(chǎn)能力區(qū)域后，我們可以按以下標(biāo)準(zhǔn)解釋評價(jià)：正三角形解釋為氣層；倒三角形解釋為油氣層；大三角形，表示氣體來自干氣層或低油氣比油層；小三角形，表示氣體來自濕氣層或高油氣比油層；連接內(nèi)外三角形相應(yīng)的頂點(diǎn)，交點(diǎn)在生產(chǎn)能力區(qū)內(nèi)，即認(rèn)為有生產(chǎn)能力，否則無生產(chǎn)能力。

該方法在現(xiàn)場應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)是直觀，觀察三角形的正反大小就可以判斷儲(chǔ)層流體的性質(zhì)。但在實(shí)踐中該方法較為繁瑣，油氣層解釋適用性較差，解釋結(jié)果多為水層或氣層。

4　地質(zhì)導(dǎo)向的多元化以及發(fā)展方向

現(xiàn)在錄井技術(shù)能夠在現(xiàn)場進(jìn)行全面的直接識別、評價(jià)油氣層和獲取勘探資料，這就實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科的綜合。圍繞及時(shí)地、更大限度的獲取更多的鉆井地質(zhì)、工程信息，綜合錄井技術(shù)所涉及的內(nèi)容包括地質(zhì)錄井、氣測錄井、鉆井液錄井、工程錄井、地球化學(xué)錄井和地球物理錄井以及大批的新技術(shù)的開發(fā)，比如X射線技術(shù)、核磁共振技術(shù)等。綜合錄井技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和多學(xué)科理論在石油勘探中的應(yīng)用。可以說，綜合錄井是錄井工作人員建立在鉆井現(xiàn)場對整個(gè)施工過程中大量信息采集、處理、存儲(chǔ)的信息管理工作站。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了錄井技術(shù)的發(fā)展，使錄井實(shí)現(xiàn)了從手工勞動(dòng)向機(jī)械化、自動(dòng)化的飛躍，使錄井資料的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了從簡單分析向綜合解釋、評價(jià)的轉(zhuǎn)變。通過采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，使綜合運(yùn)用現(xiàn)場各種地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評價(jià)成為現(xiàn)實(shí)，工作效率大大提高。通過鉆井現(xiàn)場多種信息的計(jì)算機(jī)采集、處理、解釋、分析、決策以及井場間多井聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)痊F(xiàn)代化手段，突破性地實(shí)現(xiàn)了在鉆井過程中即時(shí)、定量發(fā)現(xiàn)油氣層，現(xiàn)場地層評價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決鉆井工程問題，從而可以縮短油氣發(fā)現(xiàn)與評價(jià)周期、及時(shí)有效地進(jìn)行油氣層保護(hù)，達(dá)到更有效地為勘探開發(fā)服務(wù)的目的。

新技術(shù)的革新是必然的趨勢，目前人力所及之事將被各種儀器更有效的代替。

[1]楊明華，雷波濤錄井在水平井鉆進(jìn)中的導(dǎo)向作用.錄井技術(shù)，2003，（1）

[2]姚漢光，傅殿英，徐有信氣測井（第一版）.北京.石油工業(yè)出版社.1990.206～210.

[3]劉士磊氣體組分解釋的新方法--趨勢圖法.北京.石油工業(yè)出版社.錄井技術(shù)文集. 2002.4.268～270.

TE242[文獻(xiàn)碼]A

1000-405X（2015）-7-159-2