水平井随钻地质导向应用方法

徐鹏张毅（.长江大学石油工程学院， 湖北 武汉43000； .大港油田定向井公司，天津 0080）

水平井随钻地质导向应用方法

徐鹏1张毅2（1.长江大学石油工程学院， 湖北 武汉430100； 2.大港油田定向井公司，天津 200280）

油藏剩余油越来越少，开采难度越来越大，为了更好的开采剩余油，水平井在石油开采中越来越多，而地质导向技术在水平钻井过程中被越来越广泛的应用。本文主要介绍地质导向技术在水平井钻前设计和钻进过程中的监测和引导作用，说明了地质导向技术已经成为水平钻井过程中的关键技术。

地质导向技术；水平井；监测；引导

地质导向技术是水平井在钻进过程中［1］，根据油层地质资料和随钻的测量数据，实时地调整井眼轨迹的测量控制技术。该技术是先在水平井钻前建立地质导向模型，并根据测井资料，对随钻测井曲线及可能钻遇的地层岩性进行预测；然后在钻进过程中，建立好地层模型，利用随钻的测井和测量资料，以及地质导向软件，在水平井的钻进过程中不断调整最初的设计，调整优化选进的方向，将井眼轨迹调整到油藏最佳的位置，在高效开发复杂油藏方面具有极大的优势。

1 水平井设计优化

1.1 精细地质研究优选目的层位

水平井要钻好，并达到预期的目标，钻前水平井的目的层进行筛选就起到至关重要的作用。对油藏的构造特征、储集层分布信息进行地质研究，建立地质油藏模型，根据建模成果录取新井的孔隙度、渗透率、含油饱和度、岩石性质等储层参数，优选出需要钻遇的目的层位。

1.2 水平段的优选与轨迹优化

目的层确定后，就要对水平井的水平段以及轨迹进行优化。水平段是水平井的产油井段，是水平井钻井过程中至关重要的一段，而水平段的位置、长度等影响水平井的产量和采收率，还会影响水平井的成本。因此要根据钻井的工艺、储层特点、经济效益等来优选水平段的位置、长度和走向。水平段的优选设计的原则：①对于底水油藏，水平段距油层顶部距离越近越好，距底水的距离越大越好，一般选在纵向上距油层顶部1m处。②在老区调整开发钻水平井时，要根据剩余油的分布形态确定水平段的方位，水平段的方位应平行于剩余油的长轴方向。③水平段选择一般要平行于构造线和油藏的走向，而对于复杂断块油藏，水平段距离断层的距离一般控制在30m左右。④水平段的长度要根据油藏的储层物性来确定，若油藏是低渗透厚油层油藏，水平段的长度可选择为300m左右；若是中高渗透厚油层油藏，水平段的长度一般保持在100m左右。⑤为了减少钻探的风险，水平井一般采用一井多目标的钻遇模式。

2 水平井着陆导向

水平段的优化设计仅是水平井钻井过程中的开始，而水平井着陆点的确定对水平井钻井有很重要的指导作用。

2.1 着陆的技术要求

着陆点是指钻头钻至目的层位砂岩顶面的位置［2］（图1），钻头由上覆岩层进入目的层，由于该点的位置影响着后续靶点的选择以及水平段长度的控制，所以着陆点位置的确定对水平井的着陆控制起着至关重要的作用。钻井过程中要提高着水平段陆点着陆质量有以下要求。

（1）水平井着陆前的主要资料准备齐全。首先，收集新钻井的所有邻井的测井、录井等动静态资料，并根据标定目的层和邻井的深度推断出新钻井的深度；其次，利用油藏剖面等相关地质资料，估算出出目的层的地层倾角范围；最后，对钻进水平段的可能出现变化模式进行预判。

（2）利用水平井随钻监测系统加强现场随钻预测。利用水平井随钻监测系统加强现场随钻信息的监测和控制，提前预测控制井眼的轨迹，及时跟踪平台钻井进程，对实钻轨迹做出评估。另外要对自己的随钻装备类型了解，知道这种设备适合钻那种油藏类型，并根据地质资料优选准备合适的随钻设备。

（3）结合相关资料，避免教条依照设计。新井的地层是一个未知的地层，虽然有很多邻井的相关地质资料和监测数据作为参考，但在钻进过程中，一定要避免教条地依照邻井，要结合本井的钻遇地层的接触关系和储层砂体的沉积特点，采取相应措施对着陆点提前做出判断。

2.2 着陆的地质导向

依据导向模型提供的预测结果，预测钻遇深度的变化情况，再通过对地质、钻井、录井以及随钻的测井资料的综合分析，确定出井眼轨迹的目标着陆点。合理的水平井着陆点，是通过合理的靶前距、井斜角和垂深，再结合实钻具体情况来确定的。

（1）靶前距的确定。靶前距是着陆点与靶点之间的距离［3］，该距离的确定与地层的倾向、幅度以及断层位置有关，一般靶前距在图1中A点之前的50m左右。当地层存在上倾时，靶前距随上倾幅度增大而减小；当 A点距离断层较近时，一般靶前距为10m左右。

（2）井斜角的确定。井斜角的选择对着陆点的确定有很重要的作用，由于钻遇地层的不确定性，在钻进过程中，井斜角一定不能完全按照设计执行，探遇油层顶界的井斜角要小于地层的倾角。这样的井斜角能够根据实际情况及时的进行调整，使钻头能够在合适的位置进入目的层，避免了提前探到油层或滞后进入油层。

（3）垂深的确定。垂深是根据油层构造图和小层对比图来确定的。当过早地达到垂深，井斜角不变的情况下，靶前距就会过大导致了井眼轨迹很难控制；当未达到垂深就可能晚着陆，从而使水平段造成损失。

图1 水平井井眼轨迹简易图

3 水平段地质导向

3.1 水平段的导向

水平段是水平井的最主要的产油井段，水平段的长度、钻遇地层等都影响着水平井的产量以及成本费用。水平段的地质导向一般要求井眼轨迹在油层的中上部。但由于地层的未知性，钻进过程中，钻头轨迹要根据油层的地质数据、地层接触关系以及邻井相关的对比数据等资料，再结合实钻资料及时调整钻头走向，指导水平段的井眼轨迹，尽量确保水平段在目的油层内的合适位置。

3.2 问题处理

水平段应用了地质导向技术，不仅可以对钻头进、出储层的位置进行判断，也可以对实际地层倾角和厚度进行估算，同时在钻进过程中实时进行监控，能够在随钻过程中对储层围岩进行识别并对轨迹及时做出调整。而在水平井钻井过程中应用地质导向技术，不仅减少了起下钻及相应的工作量，同时也增加了钻遇目的层的成功率，使水平段的井眼轨迹较好的保持在油层的合适位置，最终降低了钻井成本，提高了油藏开发的效益、并一定程度上降低了水平钻井的风险。

4 结语

地质导向技术在钻前根据油藏的构造特征、储集层分布信息建立模型，优选目的层；在确定着陆点时，收集邻井资料，熟悉区域地质特征等为着陆点导向做出充分准备；水平段钻井过程中，根据监测数据以及资料做出直观实用的地质导向图，根据情况及时作出调整，控制井眼轨迹，优化修正靶点方法，确保着陆的储层是油层和井眼轨迹控制在油层顶部。可以看出地质导向技术是是水平井成功实施的关键。

［1］时鹏程，许磊，许章延.面向地质导向应用的前导地质建模研究［J］.河南石油，2003，17（1）：20-22.

［2］徐德行.水平井地质设计中着陆点和断点确定技术研究［J］.工业技术，2011，（06）.

［3］马开良，陈小元，王建，窦正道，莫钺.小靶前距水平井反位移轨道设计方法［J］.油气工程，2014，（04）.

徐鹏（1987- ），男，2010年毕业于西北工业大学，助理工程师，从事石油轨迹控制仪器施工及维修工作。