水平井随钻地质导向方法及应用探讨
摘要：随钻地质导向技术在提高水平井钻井成功率和水平段有效率方面发挥重要作用，近年来，随着水平井在油气田开发中应用越来越普遍，地质导向技术也得到了广泛应用。为了提升地质导向技术应用效果，对随钻地质导向工作方法进行了总结，并着重探讨了水平段钻头出层位置判断、地层倾角计算、地层视厚度分析等，具有一定参考意义。
关键词：水平井；地质导向；工作方法；应用 1前言
国内外统称的地质导向技术, 主体是LWD仪器本身。导向工程师先是结合油藏特点, 建立地层模型, 再利用LWD测量的各项参数, 不断修正模型, 以期达到和实现地质目的。随钻地质导向对水平井钻井而言是十分重要的, 不能将其等同于常规直井的跟踪录井工作, 这是油田的地质认识精度和水平井钻井的特殊性所决定的。水平井钻井相比与直井钻井有其特殊性。水平井在钻进过程中, 当钻头在到达靠近油层的深度时, 井斜达到90度左右, 几乎与油层平行。此时,钻头在垂向上变动的能力很小。这种情况下, 即使构造的变化幅度很小, 为进入油层而浪费的水平进尺也会很长, 而且还会增加钻井风险。
为了弥补地质认识精度方面的不足, 适应水平井钻井的特殊性, 在水平井钻井实施过程中, 加强了水平井随钻地质导向工作, 通过系统而正确的随钻地质导向, 做到了尽可能提前发现地下情况的变化, 及时对水平井的设计参数做出修正, 指导调整钻井轨迹, 减少无效进尺, 从而提高钻井成功率和水平段有效率则显得尤为重要。 2 水平井地质导向工作方法
把水平井随钻地质导向工作总体分为两各阶段。第一阶段包括钻导眼和造斜到进入油层以前的过程, 即钻导眼和造斜段过程。这一阶段地质导向工作主要是循环进行“预测-验证-修正”三项步骤;第二阶段包括进入油层继续钻进到井底并完钻的过程, 即钻水平段过程。这一阶段地质导向工作主要是持续进行“寻找-确认-追踪”三项步骤。
图1 水平井地质导向工作流程图
在进行第一阶段地质导向工作时, 重点把握两个环节。第一, 对有导眼的水平井, 根据导眼完钻后构造和油层厚度的变化, 修改地质认识。在此基础上修正水平井设计参数, 把结果提供给轨迹控制人员, 调整轨迹设计, 必要时进行正规的补充地质设计。第二, 开始进入造斜钻进后, 选择油层上部附近的明显标志层, 预测其深度。根据钻井揭露的结果, 结合其水平位移和实际垂深, 预测目的油层的深度变化, 并调整钻井轨迹, 力争按设计靶前距进入目的油层。
第二阶段地质导向工作, 重点是寻找油层和追踪钻进。首先根据第一阶段的调整, 使轨迹尽快进入油层。进入油层后, 在综合分析的基础上确认是否是目的油层, 并再一次修改地质认识, 预测水平段前进方向上构造和油层的变化趋势, 不断调整钻井轨迹, 追踪油层钻进, 实现地质设计规定的水平段长度, 且使水平段轨迹处于所要求的油层部位。 3 水平段地质导向 3.1水平段的导向原则
水平段的导向过程中主要导向原则:(1)对薄砂层边水砂岩油藏, 要使水平段在平面尽量远离油水边界, 并保持在在砂体的中上部位钻进;(2)对底水能量充足的砂
岩油藏, 利用油藏数值模拟对水平井产能的敏感性分析, 得出水平段距离油水界面的合理油柱高度, 选择水平段的轨迹纵向上的位置;(3)纵向上储集层物性有差异的油藏,要尽量在物性较好的砂层中钻进;(4)保证井眼轨迹的平滑规则;(5)按井网部署的水平段长度合理钻进, 避免水平段过长或过短, 影响整体注采井网结构与开发效果。
3.2 实际地层倾角的估算
在地震资料的分辨率不能识别有效储层时,而地下的地层往往有一定的角度或起伏不平的情况下, 水平井钻进过程中要及时判定钻头钻出油层的可能性。为此提出了4 种计算方法, 分别是钻头沿油层下倾方向底部穿出、钻头沿油层上倾方向底部穿出、钻头沿油层下倾方向顶部挑出、钻头沿油层上倾方向顶部挑出。同时, 也可以计算实际视地层倾角。 3.3地层视厚度的分析
轨迹穿越不同产状的地层时产生的视厚度结果不同, 如果地层厚度判断不准确, 往往影响水平井的着陆与水平段的有效钻进, 其主要有三种情况:(1)当井轨迹穿越下倾产状地层时, 轨迹穿越的地层厚度大于地层的实际厚度;(2)当井轨迹穿越平行产状地层时, 轨迹穿越的地层厚度等于地层的实际厚度;(3)当井轨迹穿越上倾产状地层时, 轨迹穿越的地层厚度小于地层的实际厚度。研究表明, 实际随钻过程中地层厚度的变化是跟井斜角和地层倾角息息相关, 在较大位移条件下, 得到的实际测井垂直剖面图, 往往不能反映地层的真实厚度, 需要依据地层的真实倾向进行校正;通常具有一定视厚度的井, 不能直接做为模型的修正井。 3.4 钻头出层位置判断
( 1)可以用目的层厚度与钻头进、出层两点之间的海拔差做比较, 结合进出层位置在构造上的高差变化, 进而判断钻头出层位置。
( 2)利用目的层围岩的颜色或岩性区别进行判断。假如设计目的层的上下部围岩在岩性或者颜色上有明显区别, 那么通过观察井底岩屑, 就可以判断钻头出层位置。 ( 3)利用砂岩岩屑的粒度变化进行判断。如果设计目的层有韵律性, 着陆以后, 岩屑粒度越来越粗或相反, 之后钻出油层, 那么可以与邻井相当的目的层进行对比, 判断钻头出层位置。同样的道理,LWD曲线的包络线形态也反映出砂层内部韵律。因此，利用自然伽马曲线变化也可以判断钻头出层位置。
( 4)利用气测显示的变化进行判断。无论设计目的层是油气同层还是油层, 砂层顶部的气测显示总是活跃的, 因此, 通过看出层时气测显示可以判断钻头出层位置。 ( 5)利用特殊的LWD曲线(含灰、泥岩隔层等)进行判断。如果目的层顶部或底部含灰, 电阻曲线将异常高, 实钻中若发现这种征兆, 容易判断钻头出层位置。
( 6)利用近距离邻井实钻井深度进行判断。如果在正钻井周围很近的范围内, 有邻井实钻资料, 则可以按实钻井相应层的海拔深度确定靶点。实钻井的距离越近, 可信程度就越高。 4 结束语
水平段导向成功与否, 直接影响水平井的钻探效果, 地质导向的基本要求是使钻头轨迹在油层中上部顺层经过, 尽量控制在目的层顶面1m之内。因为地下油层展布的不确定性, 在实钻过程中, 并不是所有的井都能与设计一样符合, 按照设计轨迹钻进时, 往往会出现钻头出层或其它异常情况, 这就需要现场导向人员认真分析实钻资料, 开展随钻地质研究, 及时调整井斜角, 实现地质目的。 参考文献：
[1]罗万静,王晓东,李义娟. 钻井的眼睛——地质导向理论及实践[J]. 西部探矿工程,2006,16( 2) .
水平井随钻地质导向方法及应用探讨
