平面靶調整井地質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）

大慶油田自開發以來，經歷了自噴、轉抽、水驅、聚驅、復合驅等一次、二次、三次采油方式；經歷了基礎井網、一次井網、二次井網和三次井網調整等布井階段；開發對象由開發初期的厚油層到現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階段。

隨著油藏開發時間的延長，特別是注水開發、儲集層的巖性、物性、含油性特征都會發生變化，此時其表現在電測曲線上的響應特征也會發生變化，而區別于電測曲線的原始形態。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發生變化，曲線形態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 電位曲線形態也由原尖峰或刺刀狀變為禿柱狀，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。尤其對于高滲地區電測曲線所體現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。

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

該區塊位于短軸背斜構造的北端，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。上部油層主要發育外前緣席狀砂，連片性相對較好，多為薄互層。下部油層發育三角洲內前緣和分流平原砂體，河道砂呈南北向條狀分布，規模較小、連續性差，河間以席狀砂為主。席狀砂主要表現為薄層或薄互層特征。因此油層組下部砂體變化規律性變差，電測曲線電性特征無明顯的規律性，與鄰井的曲線特征符合度不高。

其次，為了滿足油田開發平臺化需求及適應現場作業的地理條件，現井網開發設計了大量的較大位移平面靶調整井。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底深度以及厚度，因此進一步增加了現場應用測井曲線進行地質分層的工作難度并大大影響了分層數據的準確性。為此，開展較大位移調整井地質分層的研究非常必要。

1 地質分層方法原理

在現有技術水平下，井底位移較大調整井采用三段式平面靶定向設計，即直—增—穩型剖面定向井。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的普適方程組，并求解方程組得到需要的井身參數。如果以弧長L為參數，則軌跡方程是：

其中，0≦L≦S。

根據井斜角的定義，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——結束井斜角；

R——曲率半徑(R=5729.578/K)；

K——造斜率。

對穩斜井段，井斜角θ是一常數、對式(1)求積分，得到穩斜段的垂深。

式中：ΔL——穩斜井段的長度。

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 地質分層數據與垂深斜深的關系

在三段式直—增—穩型剖面定向井中，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。

為了得到地質分層數據與垂深斜深的關系，我們首先需要依據每個地質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分層軟件中，進行計算即可得到定向井的地質分層數據。

運用相同的原理，依據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分層軟件中，進行計算也可得到斷層的斷點、斷距、層位數據。

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，沉積穩定，特征明顯，全盆地穩定分布，為松遼盆地區域標準層。薩二頂為兩層鈣質粉砂巖或含介形蟲泥灰巖，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據，用差值法進行計算可以得到其它各層的分層數據。依據相關運算公式編寫成相應的運算程序應用到大慶長垣調整井地質分層系統軟件中即可得到直井的地質分層數據。

該地質分層軟件的工作界面如圖2所示。

圖2 地質分層軟件工作界面示意圖

操作步驟如下：

（1）打開文件導入地質分層設計數據，顯示于地質分層設計數據區域；

（2）在原始數據輸入區輸入井號以及垂深、斜深、造斜點等定向參數和標準層數據；

（3）點擊計算得到定向參數計算后數據，再次點擊計算得到校核后的地質分層數據；

（4）點擊添加將校核后的地質分層數據導入到下方的地質分層數據區域；

（5）根據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、定向參數數據以及標準層校核數據，我們可以得到需要的地質分層數據。以表1 中的A4-3-斜B269、A4-4-斜B264、A5-8-斜B253井數據為例（層位D1-D6為地層數據，B 為標準層數據，Y1-Y7 為油層數據）。其數據如表1所示。

在表1中，每口井的第一列為通過地質分層軟件得到的分層數據，第二列為通過傳統分層方法反復核對后得到的地質分層數據，第三列為兩種分層方法得到的分層數據的差值。通過計算可見用改進后的地質分層方法進行地質分層其準確率為94.7%（地層誤差不大于5，油層誤差不大于3）。同時，對于此區塊改進后的地質分層方法進行分層耗時平均4.8min/口，傳統地質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

首先改進后的地質分層方法以大量的已開發區塊地質分層數據為依托，加上標準層的進一步校核，減少了油田注水開發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，以及油層砂體發育規律性不明顯的情況下可以有效快速解決現場分層問題。同時可以綜合區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據的準確性。

表1 定向井地質分層數據表