三维地质导向在地质工程一体化实践中的应用

文/王建威 张志伟，.身份证号：4459890487X；.身份证号：407698603

三维地质导向在地质工程一体化实践中的应用

文/王建威1张志伟2，1.身份证号：41142519890418271X；2.身份证号：410726198610111213

随着非常规油气藏水平井提产、降本、增效需求的提高，地质工程一体化已经成为必不可少的勘探开发策略。常规油气田开发中地质研究往往扮演着指导工程施工的角色，而工程施工的主要任务是为地质研究服务并实现地质目标。三维地质导向在地质工程一体化在地质工程中起到了重要的作用，在高质量地实现地质目标的同时，提高地质工程的整体时效，达到理想的降本增效的目标。

三维地质导向；地质工程一体化；应用

1 三维地质导向

1.1 基本思路

三维地质导向是将地质导向的理念与三维地质建模结合起来，即在三维地质模型里实现水平井、大斜度井的地质导向功能。具体过程如下：在钻前应用已有的地质、物探数据建立地质模型精细刻画地下构造及油藏特性；在钻井过程中通过井场各种数据的补充不断修正地质模型，模拟井轨迹在三维地质模型中的穿越，参考模型数据为地质导向提供井眼轨迹调整建议，通过可视化显示邻井，辅助解决多井眼防碰问题。

1.2 关键技术

1.2.1 地质建模与模型调整

构建定量储层地质模型是三维地质导向的核心和基础，对地下油藏特性进行准确、精细的刻画是导向成功的前提。本文实例采用约束Delaunay三角剖分算法为核心技术建立构造模型（包括断层、小层、细分小层）；综合利用测井、钻井等数据，采用序贯高斯、布尔模拟、克里金等算法进行随机模拟，并采用岩相模型、地震属性模型等作为属性模拟的约束条件，进行带相控的属性建模。将属性模型和构造模型叠加在一起，形成包含立体空间起伏的储层物性模型。为提高建模和模型调整效率，采用了基于格网划分的自适应分割-合并方法构建Delaunay三角网格，并对其中的关键算法进行了优化，有效提高了地质建模和模型调整的速度。

1.2.2 三维显示与交互操作

地质模型及井轨迹的三维显示是三维地质导向的核心组成部分之一，是人机交互的基础。本文实例中三维地质导向软件采用OpenGL技术在微机上实现了地质模型及井轨迹的三维显示，并可自如地旋转、移动、缩放、切割，并可随意拣选三维空间中的对象，充分满足了随钻技术人员对地下地质情况进行全方位了解和灵活操作的要求。

1.2.3 井眼轨迹预测

在导向过程中，通过对井眼轨迹的预测，能够比较准确的预测钻遇下一特殊地层（油层或泥岩）的深度，及时了解钻前油藏特征。

2 三维地质导向的应用

当前主流的地质导向方法仍然是基于简单的二维地质模型，难以与钻前和钻后的各个环节相对接。例如，钻前分析只能参考地震剖面和邻井导向模型图，难以利用已有数据，优化钻前轨迹设计；实钻导向决策严重依赖于随钻测井工具，缺少预判预调能力；钻后导向模型难以与综合地质模型结合，为后期施工提供支撑。完整的地质导向工作应该涵盖钻井施工的上下游，即钻前充分挖掘区域地质综合研究的价值，形成对实钻具有前瞻性指导意义的三维导向模型；实钻过程利用随钻数据实时迭代建模，提高三维模型精度；钻后形成高精度井区三维模型，为钻后地质力学建模及储层改造设计优化提供综合数据平台。

2.1 三维地质导向

三维地质导向是建立在地质工程一体化数据平台上，充分体现了一体化施工的优势。水平井部署区一般有丰富的地质综合研究资料。钻前需要通过精细地震解释和直井分层控制技术建立初步的三维构造模型，根据储层评价、天然裂缝描述和地质力学分析数据筛选甜点有利区和层位，优导向窗口和水平井轨迹设计，规避风区段及层位。由于地震资料品质的限制，这时建立的三维地质模型比较粗糙，无法预测微构造形态。三维地质导向方法的核心是高精度水平井井控，这就涉及如何将已完钻井的地质导向模型数字化为三维建模软件可读的数据格式，并将其植入三维模型。该过程被称作“地质导向模型重构”。有两种方法可以实现地质导向模型重构：①传统的模拟—拟合法。以井区中直井所测得的地层厚度和组合为基准建立二维导向模型，将直井测井曲线赋值到模型中，转换为模型属性。将完钻井轨迹投入模型中，沿轨迹抽取高分辨率模拟测井曲线，将其与实测曲线进行对比。参考实钻导向模型，对模型划分区段，不断调整每个区段的地层倾角，使得模拟曲线和实测曲线最大程度拟合。拟合的程度越高，拟合的曲线数量越多（如自然伽马、电阻率、中子、密度等），得到的重构模型越准。②近年来随着北美非常规水平井大规模开发兴起的真垂厚对比法。由于地层厚度和物性在平面上有一定变化，因此模拟—拟合法有一定的多解性。将实测曲线以地层真垂厚的刻度画出来，即可得到真垂厚曲线。模型中的地层倾角影响的是实测曲线真垂厚的解释。调整地层倾角，实测曲线的真垂厚发生改变。

2.2 三维地质导向为非常规水平井钻井环节带来诸多益处

由于实现了预判预调，因此能够将井轨迹置于“地质+工程”甜点内，井轨迹设计从单纯追求钻遇率向钻遇率和工程安全与时效保证并重发展。沿设计井轨迹提取的构造和属性剖面在保证钻遇率的同时，规避风险层位，在构造出现突变的位置使井轨迹平滑通过，降低狗腿度。平滑的轨迹降低了摩阻、托压等工程问题，提高了机械钻速。同时由于轨迹调整频率降低，发送指令次数减少，所以进一步提高了综合钻井时效。三维地质导向降低了对随钻测井工具的依赖，只需要工具能够提供基本的测井曲线。简化的钻具组合不仅大幅降低了工具使用成本，而且降低了钻具刚性和长度，对保证井下安全十分有利。

3 结语

三维地质导向将地质导向理念和三维地质建模有机结合起来，拓展了对地质、物探资料的综合应用范畴，为在三维地质导向在地质工程一体化提供了系统平台；直观展示井眼轨迹在三维空间的相互关系，有助于降低井筒碰撞风险发生；联合二维、三维地质模型进行实时地质油藏决策，三维地质导向在地质工程一体化起到了重要的作用。

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