地质录井技术在水平井录井中的应用策略

彭洋

中法渤海地质服务有限公司湛江分公司 广东 湛江 524057

随着是有生产企业、资源勘探企业额逐步提升对油气资源勘探经济效益的重视程度，近年来我国钻井工艺亦处于经验不断积累、技术不断地发展。特别是水平井技术，近年来在油气藏看勘探、开发领域的应用越发频繁、规模也在不断扩大。基于当下水平井技术应用现状，不难预测未来几年内水平井将始终会被作为油气勘探开发的主要技术，特别是当油气田进入开采后期阶段，水平井钻进对于提升产量的目标以及提升薄油层开采经济效益十分显著。但对于施工单位而言，水平井施工具有较高的难度，地质录井技术所获取的气测、石屑、分层信息，对于水平井钻井具有重要的指导价值，因此开展地质录井技术在水平井录井中的应用策略研究，是进一步提升我国是有单位水平井钻进水准，稳定提升开采量的高价值研究举措。

1 水平井与地质录井技术

1.1 水平井概念

水平井，即生产代为在钻井施工阶段，井斜角度在90度期间沿着水平方向进行钻井的井口。水平井具体可分为三类，第一为大半径水平井，第二为中半径水平井，第三为短半径水平井，不同类型水平井具体差异见表1：

表1 水平井分类与相关参数

之所以在施工阶段采用水平井形式，第一出走地面条件考虑，第二出自于水平井的优势。

自地面条件视角分析，倘若在地质条件较好的区域，单标存在开发困难问题例如处于城市要道区域、农田区域或是沼泽区域，这一情况下可使用定向井形式来料及构造以及油气含量情况。站在水平井性能角度，水平井可有效解决或是改善处于开发中油气田生产问题，这些问题集中于如下几点：

（1）针对油田某一层构造高点的含油富集区，使用一口水平井进行单井开发，可进一步实现生产能力的提升，优化开发的效果。

（2）对断层遮挡剩余油负极区进行高效开发，提升油井采收率；

（3）当油田因为底层致密、低渗透率问题，亦或是存在产层隔离现象无法实现产量提升，此刻可自目的层内对水平井水平段开展精确定位，同时可解决裂缝性油藏。

（4）面对小断块油气藏进行开发期间，部分情况下会出现若干不饿彼此不相连的小断块有油气田，该情况下可使用两口水平井采取并行开发模式，如此可显著节约开发成本，提升油气田生产效益。

（5）采取水平井技术可有效提升稠油产量，特别是高稠油[1]。

1.2 地质录井技术概念

作为目前油田企业应用十分广泛的勘探技术，地质录井技术融合了诸多专业领域的技术，如计算机技术、地质技术、机械技术等。在钻探过程中，地质流经技术会收集、分析诸多有关于生产区域地质的信息，且可实现对油气层的科学评价，对于施工单位钻进水平井阶段的安全性、钻进效率有着极大的指导意义，同时可实现对油气层有效保护。

目前，我国各领域面向石油资源的需求正处于不断提升状态，石油供应直接影响着估计生产力以及民生的发展，石油单位实际开展石油工程建设阶段，地质录井技术已然成文不可或缺的重要作业环节，其对于提升油气资源开采效率的促进作业用、对油气开采安全生产的保障作用十分显著。因此，目前我国石油钻探与油气开采领域，施工单位均充分认识到地质录井技术的重要性，并不断发挥地质录井技术在生产中的优势[2]。

2 水平井录井阶段地质录井技术的应用研究

水平井录井阶段对地质录井技术的应用具有两个特征，第一在于实时性，第二在于综合性，上述特性导致水平井录井作业具有极高的专业性。正因如此，录井人员便是水平井设计、施工过程中的链接纽带。站在录井人员具体工作角度下，地质录井技术的具体应用包括地质信息与目标层变化的分析、监管钻井施工与随钻测量，现场作业项目协调、支撑轨迹调整决策以及面向水平井水平段的地质导向五个部分。

2.1 地质信息与目标层变化的分析

水平井录井作业阶段，地质录井技术可让录井人员准确掌握地质信息以及目标层的变化情况。站在的实践角度，录井资料同水平井钻进的钻头密切相关，现场录井人员需要以第一手资料为依据进行参考，自最早钻时、气测、岩屑分析来判断目的层是否存在变化。录井阶段，水平井对于各项资料具有较强的依赖性，只有基于这些资料的分析才可确认录井是否存在偏差问题，而这些一手资料均需要地质录井技术来获取。

2.2 监管钻井施工与随钻测量

在水平井录井作业阶段，地质录井技术的应用，可实现对钻井施工、随钻测量工作开展情况的有效监管。站在实践角度分析，施工单位为更好地实现地质目的，同时为有效实现工程的监测，需利用地质录井技术开展钻井、随钻测量的监管，基于随钻工程参数的变化，实现对目的层变化的有效监测，如此可保证施工阶段的安全性、稳定性。

2.3 现场作业项目协调

基于地质录井技术对现场作业项目的协调方面，站在实践角度分析，水平井现场具有诸多施工内容，如钻井施工、定向井作业与录井作业，三个作业项目在水平井施工中均占据至关重要的地位。钻井与定向井目的为实现地质设计，基于地质录井及技术准确获取钻时、气测、岩屑材料基础上可对三项作业单位进行有效的组织协调，从而提升地质设计任务完成质量。

2.4 支撑轨迹调整决策

水平井录井作业阶段，地质录井技术可实现支撑轨迹调整决策。水平井录井作业期间必须解决三项问题，第一，保证准确地着陆，使其进入到目的层之中。对于如何卡好着陆点，部分情况下水平井内目的层的厚度较小，例如中原油田‘云2平1’，该水平井内层厚度为12m，中原油田‘胡5-平1’水平井的目的层底层后更是仅为5～8.2m，因此在确定入口点阶段生产单位需采取高度谨慎的态度，及时将一切可能造成误差的影响因素快速消除。基于以往大量水平井作业实践经验分析，其误差主要来源集中于如下几点：（1）邻井资料失误，录入探测阶段采用电测形式，因测试数据存在误差，继而造成设计井深数据的误差；（2）水平及开发阶段，邻井井斜较大，生产单位为及时进行井深数据矫正，导致深度存在误差；（3）设计水平井阶段，对于井下构造设计单位未基于严格的探测掌握准确数据，造成施工期间实钻地层、设计底层存在差异，该情况将会导致生产单位钻井期间无法确认入口点，水平井失派；（4）实钻地层、设计数据之间的正常误差。正是基于上述误差的存在，往往会导致生产单位钻进至设计井深后未达到目的层。因此，生产单位需针对不同的情况采取不同措施，例如面对井有较大井斜，井深数据未进行正确校正造成深度误差的问题，在开钻之前生产单位需要加强对邻井的数据分析，并积极开展多井对比，以可靠的资料为依据选取对比性最强的井，将其作为对比对象，同时及时开展深度数据的检查、校正作业，将误差最大化消除。面对实钻与设计底层正常误差的问题，生产单位可加强随钻的对比。对比阶段，直井段的分析与对比相对简单，但在造斜、增斜端的对比十分复杂，需提升数据对比的精准性，确保卡号入口点。第二，针对井眼轨迹在油气层内钻进作出保障，在满足钻遇率同时保证轨迹的平滑性。第三，卡准“靶点”，对储层问题及时发现并纠正。在这一过程中，地质录井技术可通过资料的获取推进水平井作业，并保证作业的规范化、专业化[3]。

2.5 面向水平井水平段的地质导向

对水平井水平段的地质导向作用包含两方面内容，其一是加强油层内部岩层含油性变化情况、物性以及岩性的监测，尽快发现水平段的是否存在水砂问题，并及时制定下一步措施。其二，在油层内稳定控制钻头位置，保证钻井的轨迹平行于油层顶面，让钻头顺着层面顺利进入，避免处出现油层顶、底面被钻头钻穿继而造成钻头进入泥岩层。

对于地质导向而言，最理想的状态莫过于人员可在生产阶段快速发现偏离问题。基于这一目标，可基于如下方法实现基于地质录井技术实现地质导向。

第一，钻时具备良好实时性，可技术对地下岩石可钻性加以反映，继而有效推测岩性。然而，因钻时具有诸多影响因素，在将其作为地质导向阶段需要考虑钻进期间的转盘速度、转压、双驱亦或是单驱等因素。

第二，气体组分导向作用分析。就油气储层来讲，诸多信息中当属气体组分信息效果最为明显。一般情况下，油气储层常见结构集中于气顶→中油→下水，而三者的组分值存在显著的差异。基于以往生产经验，钻头钻进过程中是否偏离，可基于气体组分的比值快速反映，而具体钻头引导过程所应用的组分比值，则决定性因素在于目的层上、下气体组分二者的差异，同时需要依靠生产单位对于目的层油、气、水性质以及储层物性的掌握水平来确认何种组分比值可有效说明钻头是否偏离了目标层。这里介绍一种使用气体组分比值方法来引导油层钻进的基本原理。式1、2、3位湿度比、平衡比、特征比计算方式：

在差异化的储层条件下，Wh、Bh、Ch三个比值曲线以及测值曲线均会有所不同，因此基于曲线能够对储层的性质实现有效反馈。目的层钻进施工期间，曲线、数值多数情况会处于稳定不变的状态，而一旦离开了目的层，则曲线、数值将会发生明显变化，基于该特征便开展有效的地质导向。此外，运用气体组分开展水平井地址引导，除了可实现钻进引导，亦可反映哪一些井段具备更好的开发价值以及井段的总长度。

3 开展连续观察

基于地质录井技术进行水平井录井导向，需要基于连续观察对含油岩屑的百分含量变化情况进行分析，同时基于描述结果以及收集的材料进行水平段综合数据表的制定，且绘制水平段的地质导向图，结合地下构造、井深归集提出合理的导向意见。

4 几何导向

几何导向，即利用NWD系统提供的结合导向信息，同完钻头轨迹相应点设计值的设计成果开展对比，以让生产单位可掌握钻头实际轨迹是否出现偏离问题，一旦发生偏离需及时进行钻头校正，直至钻头顺利达到目标层，亦或是可以确认钻头正在沿目标层正常钻进作业。几何导向下，应用到的信息变量通常包括井斜角、钻头轨迹的方位角。生产单位使用几何导向阶段，掌握目标层的准确厚度、底层的请教数值、目标层的深度与走向是应用该技术的基本条件。同时，生产单位需要预先开展钻头前进、返回录井下各点方位角的准确设计[4]。

5 目前水平井录井仍旧存在的瓶颈

目前基于地质录井及时指导水平井录井期间，仍旧存在的瓶颈问题，第一是钻井液混油问题，第二是油气显示层归位问题，第三在于如何正确描述、挑选粉末状岩样问题。首先，因水平井具有较大的井斜，同时会伴随较大井内磨阻，故会经常出现井内混油的现象。如何在发生钻井液混油后，仍旧有提升对油气层气测录井的发现率，始终是业界的难题。基于以往生产经验，倘若将综合地质录井仪内的气测设备改为两套并行，在一套进行常规气测基础上，第二套负责对钻井液入口样气流开展检测，随后将再循环气、背景气干扰有效消除，且提升气体检测信息变量，推进地质指导效果提升。当前，相关技术单位，已实提出了一种全新录井系统，其在设置中增加了循环钻井液入口收集设备、气体检测分析设备。这一全新的路径系中植入了变量值循环链模块，能够打造气体迟到变量信息。录井阶段，对于出口气体各项变量，软件可对其同相应气体的迟到变量实时开展减法运算，最终准确获取再循环气造成的影响，理论上可大幅度提升气体检测可控性。目前该技术正在被越来越多的生产单位尝试应用。

其次，如何有效利用定量荧光技术、PK分析技术、地化分析技术来解决油气层显示层归位，从而针对水平井的水平段地质导向提供准确参数，目前同样为业界难以解决的瓶颈。

最后，水平井钻进阶段，极易在水平段出现井壁尘沙，特别是在利用PDC钻头期间，其具有较强的研磨性，而如何实现粉末状岩样的正确描述、挑选，也是未来石油生产单位有待解决的问题。因此，在相关研发单位、研究院针对上述问题开展深度研究同时，生产单位亦应加强生产数据的分析、经验的积累，以尽快突破瓶颈，全面提升水平井对于油气藏的生产水平。

6 结束语

作为水平井作业阶段获取第一手地质资料的重要技术，地质录井技术可准确获取底层的岩性材料、物性材料、含油气性材料以及地层分层材料可有效指导水平井落实高效率、低风险钻井作业。因此，水平井施工阶段，生产单位应加强对地质录井技术的应用以及相关方法的掌握，同时不断总结应用经验，继而充分发挥地质录井技术的优势，提升水平井钻井成功率。