水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用方法

徐鵬張毅（.長江大學(xué)石油工程學(xué)院， 湖北 武漢43000； .大港油田定向井公司，天津 0080）

水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用方法

徐鵬1張毅2（1.長江大學(xué)石油工程學(xué)院， 湖北 武漢430100； 2.大港油田定向井公司，天津 200280）

油藏剩余油越來越少，開采難度越來越大，為了更好的開采剩余油，水平井在石油開采中越來越多，而地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在水平鉆井過程中被越來越廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在水平井鉆前設(shè)計和鉆進(jìn)過程中的監(jiān)測和引導(dǎo)作用，說明了地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)已經(jīng)成為水平鉆井過程中的關(guān)鍵技術(shù)。

地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)；水平井；監(jiān)測；引導(dǎo)

地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是水平井在鉆進(jìn)過程中［1］，根據(jù)油層地質(zhì)資料和隨鉆的測量數(shù)據(jù)，實(shí)時地調(diào)整井眼軌跡的測量控制技術(shù)。該技術(shù)是先在水平井鉆前建立地質(zhì)導(dǎo)向模型，并根據(jù)測井資料，對隨鉆測井曲線及可能鉆遇的地層巖性進(jìn)行預(yù)測；然后在鉆進(jìn)過程中，建立好地層模型，利用隨鉆的測井和測量資料，以及地質(zhì)導(dǎo)向軟件，在水平井的鉆進(jìn)過程中不斷調(diào)整最初的設(shè)計，調(diào)整優(yōu)化選進(jìn)的方向，將井眼軌跡調(diào)整到油藏最佳的位置，在高效開發(fā)復(fù)雜油藏方面具有極大的優(yōu)勢。

1 水平井設(shè)計優(yōu)化

1.1 精細(xì)地質(zhì)研究優(yōu)選目的層位

水平井要鉆好，并達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，鉆前水平井的目的層進(jìn)行篩選就起到至關(guān)重要的作用。對油藏的構(gòu)造特征、儲集層分布信息進(jìn)行地質(zhì)研究，建立地質(zhì)油藏模型，根據(jù)建模成果錄取新井的孔隙度、滲透率、含油飽和度、巖石性質(zhì)等儲層參數(shù)，優(yōu)選出需要鉆遇的目的層位。

1.2 水平段的優(yōu)選與軌跡優(yōu)化

目的層確定后，就要對水平井的水平段以及軌跡進(jìn)行優(yōu)化。水平段是水平井的產(chǎn)油井段，是水平井鉆井過程中至關(guān)重要的一段，而水平段的位置、長度等影響水平井的產(chǎn)量和采收率，還會影響水平井的成本。因此要根據(jù)鉆井的工藝、儲層特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)效益等來優(yōu)選水平段的位置、長度和走向。水平段的優(yōu)選設(shè)計的原則：①對于底水油藏，水平段距油層頂部距離越近越好，距底水的距離越大越好，一般選在縱向上距油層頂部1m處。②在老區(qū)調(diào)整開發(fā)鉆水平井時，要根據(jù)剩余油的分布形態(tài)確定水平段的方位，水平段的方位應(yīng)平行于剩余油的長軸方向。③水平段選擇一般要平行于構(gòu)造線和油藏的走向，而對于復(fù)雜斷塊油藏，水平段距離斷層的距離一般控制在30m左右。④水平段的長度要根據(jù)油藏的儲層物性來確定，若油藏是低滲透厚油層油藏，水平段的長度可選擇為300m左右；若是中高滲透厚油層油藏，水平段的長度一般保持在100m左右。⑤為了減少鉆探的風(fēng)險，水平井一般采用一井多目標(biāo)的鉆遇模式。

2 水平井著陸導(dǎo)向

水平段的優(yōu)化設(shè)計僅是水平井鉆井過程中的開始，而水平井著陸點(diǎn)的確定對水平井鉆井有很重要的指導(dǎo)作用。

2.1 著陸的技術(shù)要求

著陸點(diǎn)是指鉆頭鉆至目的層位砂巖頂面的位置［2］（圖1），鉆頭由上覆巖層進(jìn)入目的層，由于該點(diǎn)的位置影響著后續(xù)靶點(diǎn)的選擇以及水平段長度的控制，所以著陸點(diǎn)位置的確定對水平井的著陸控制起著至關(guān)重要的作用。鉆井過程中要提高著水平段陸點(diǎn)著陸質(zhì)量有以下要求。

（1）水平井著陸前的主要資料準(zhǔn)備齊全。首先，收集新鉆井的所有鄰井的測井、錄井等動靜態(tài)資料，并根據(jù)標(biāo)定目的層和鄰井的深度推斷出新鉆井的深度；其次，利用油藏剖面等相關(guān)地質(zhì)資料，估算出出目的層的地層傾角范圍；最后，對鉆進(jìn)水平段的可能出現(xiàn)變化模式進(jìn)行預(yù)判。

（2）利用水平井隨鉆監(jiān)測系統(tǒng)加強(qiáng)現(xiàn)場隨鉆預(yù)測。利用水平井隨鉆監(jiān)測系統(tǒng)加強(qiáng)現(xiàn)場隨鉆信息的監(jiān)測和控制，提前預(yù)測控制井眼的軌跡，及時跟蹤平臺鉆井進(jìn)程，對實(shí)鉆軌跡做出評估。另外要對自己的隨鉆裝備類型了解，知道這種設(shè)備適合鉆那種油藏類型，并根據(jù)地質(zhì)資料優(yōu)選準(zhǔn)備合適的隨鉆設(shè)備。

（3）結(jié)合相關(guān)資料，避免教條依照設(shè)計。新井的地層是一個未知的地層，雖然有很多鄰井的相關(guān)地質(zhì)資料和監(jiān)測數(shù)據(jù)作為參考，但在鉆進(jìn)過程中，一定要避免教條地依照鄰井，要結(jié)合本井的鉆遇地層的接觸關(guān)系和儲層砂體的沉積特點(diǎn)，采取相應(yīng)措施對著陸點(diǎn)提前做出判斷。

2.2 著陸的地質(zhì)導(dǎo)向

依據(jù)導(dǎo)向模型提供的預(yù)測結(jié)果，預(yù)測鉆遇深度的變化情況，再通過對地質(zhì)、鉆井、錄井以及隨鉆的測井資料的綜合分析，確定出井眼軌跡的目標(biāo)著陸點(diǎn)。合理的水平井著陸點(diǎn)，是通過合理的靶前距、井斜角和垂深，再結(jié)合實(shí)鉆具體情況來確定的。

（1）靶前距的確定。靶前距是著陸點(diǎn)與靶點(diǎn)之間的距離［3］，該距離的確定與地層的傾向、幅度以及斷層位置有關(guān)，一般靶前距在圖1中A點(diǎn)之前的50m左右。當(dāng)?shù)貙哟嬖谏蟽A時，靶前距隨上傾幅度增大而減小；當(dāng) A點(diǎn)距離斷層較近時，一般靶前距為10m左右。

（2）井斜角的確定。井斜角的選擇對著陸點(diǎn)的確定有很重要的作用，由于鉆遇地層的不確定性，在鉆進(jìn)過程中，井斜角一定不能完全按照設(shè)計執(zhí)行，探遇油層頂界的井斜角要小于地層的傾角。這樣的井斜角能夠根據(jù)實(shí)際情況及時的進(jìn)行調(diào)整，使鉆頭能夠在合適的位置進(jìn)入目的層，避免了提前探到油層或滯后進(jìn)入油層。

（3）垂深的確定。垂深是根據(jù)油層構(gòu)造圖和小層對比圖來確定的。當(dāng)過早地達(dá)到垂深，井斜角不變的情況下，靶前距就會過大導(dǎo)致了井眼軌跡很難控制；當(dāng)未達(dá)到垂深就可能晚著陸，從而使水平段造成損失。

圖1 水平井井眼軌跡簡易圖

3 水平段地質(zhì)導(dǎo)向

3.1 水平段的導(dǎo)向

水平段是水平井的最主要的產(chǎn)油井段，水平段的長度、鉆遇地層等都影響著水平井的產(chǎn)量以及成本費(fèi)用。水平段的地質(zhì)導(dǎo)向一般要求井眼軌跡在油層的中上部。但由于地層的未知性，鉆進(jìn)過程中，鉆頭軌跡要根據(jù)油層的地質(zhì)數(shù)據(jù)、地層接觸關(guān)系以及鄰井相關(guān)的對比數(shù)據(jù)等資料，再結(jié)合實(shí)鉆資料及時調(diào)整鉆頭走向，指導(dǎo)水平段的井眼軌跡，盡量確保水平段在目的油層內(nèi)的合適位置。

3.2 問題處理

水平段應(yīng)用了地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，不僅可以對鉆頭進(jìn)、出儲層的位置進(jìn)行判斷，也可以對實(shí)際地層傾角和厚度進(jìn)行估算，同時在鉆進(jìn)過程中實(shí)時進(jìn)行監(jiān)控，能夠在隨鉆過程中對儲層圍巖進(jìn)行識別并對軌跡及時做出調(diào)整。而在水平井鉆井過程中應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，不僅減少了起下鉆及相應(yīng)的工作量，同時也增加了鉆遇目的層的成功率，使水平段的井眼軌跡較好的保持在油層的合適位置，最終降低了鉆井成本，提高了油藏開發(fā)的效益、并一定程度上降低了水平鉆井的風(fēng)險。

4 結(jié)語

地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在鉆前根據(jù)油藏的構(gòu)造特征、儲集層分布信息建立模型，優(yōu)選目的層；在確定著陸點(diǎn)時，收集鄰井資料，熟悉區(qū)域地質(zhì)特征等為著陸點(diǎn)導(dǎo)向做出充分準(zhǔn)備；水平段鉆井過程中，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)以及資料做出直觀實(shí)用的地質(zhì)導(dǎo)向圖，根據(jù)情況及時作出調(diào)整，控制井眼軌跡，優(yōu)化修正靶點(diǎn)方法，確保著陸的儲層是油層和井眼軌跡控制在油層頂部。可以看出地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是是水平井成功實(shí)施的關(guān)鍵。

［1］時鵬程，許磊，許章延.面向地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用的前導(dǎo)地質(zhì)建模研究［J］.河南石油，2003，17（1）：20-22.

［2］徐德行.水平井地質(zhì)設(shè)計中著陸點(diǎn)和斷點(diǎn)確定技術(shù)研究［J］.工業(yè)技術(shù)，2011，（06）.

［3］馬開良，陳小元，王建，竇正道，莫鉞.小靶前距水平井反位移軌道設(shè)計方法［J］.油氣工程，2014，（04）.

徐鵬（1987- ），男，2010年畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)，助理工程師，從事石油軌跡控制儀器施工及維修工作。