随钻测井地质导向技术在水平井钻井中的应用

周思源

中海油田服务股份有限公司 北京 101149

当前，最常用的技术方法是最小二乘法。LWD技术是一种基于钻探过程中的地质条件（井眼轨迹、钻头位置、井眼角度等）与地层电阻率之间的相互影响，实现对油气层进行有效的定位和定向的一种新兴的测井技术，可实现对油气层位置和岩性的动态监测。在此基础上，提出了一种基于 LWD技术的新型测井方法。

水平井是一口高产量、低廉的油田，其钻探成功率与油气藏的钻探工艺密切相关。随钻测井技术具有指导地质导向和实时评价储层物性等优点，对改善储层钻进速度、缩短完井周期和降低水平井测井风险具有重要意义。在大斜度井和水平井的勘查和开发中，采用了随钻测井技术。

1 发展概况

当前，在水平井中使用的随钻测井技术有：一是识别岩性，测定地层倾角，测定水平段长度；二是利用已有的地层岩性和构造信息，对水平剖面进行轨道控制；三是利用地层的岩性和结构信息，对水平线的航迹进行了动态修正。从国内外的研究进展来看，随着随钻测井技术的不断发展，随着随钻测井技术的不断深入，人们对该技术的认识也越来越深入。在水平井技术、随钻测井技术等方面取得长足进步的同时，也使随钻测井技术在今后的研究中占有越来越重要的地位。基于岩性、断裂、沉积相、气顶等特征，对岩性及岩性进行识别，而上述特征均受外部环境的制约，其识别效果会有很大的改变。另外，常规的地质方向法在实际运用中也面临着诸多问题，如：因勘探设备与岩层间的间距较小，不能对岩层的变形情况进行准确的判定；但在实际应用中，因检波器与地层相距太近，不能准确判别出含油层；但在实际应用中，因检测仪与岩层相距很近，不能对岩层的地质变形做出精确的判定。随着我国石油资源的日益丰富，石油资源的日益丰富，采用常规的地质导引方式已难以适应石油资源的需求。为此，必须对现有的地质导引技术进行改进与创新。随着随钻录井技术的不断发展，随钻录井的地导技术也在不断发展。地质导向技术在水平井钻井中的应用将形成一套完整的水平井测量工艺、轨迹控制与安全钻井的技术体系，可有效保障钻井轨迹在油层中的最优穿越，提升油层的钻井效率，推动水平井钻井技术的发展与提升。

2 随钻测井数据处理分析

在对随钻仪进行定标的同时，还对对观测资料进行处理。在随钻仪标定时，仪器故障，泥浆污染，温度变化等因素都会导致仪器标定结果产生较大的误差，从而对以后的资料解释产生较大的干扰。为此，为了获得科学、合理、可信的成果，需要对仪器采集到的原始资料进行适当的分析。资料的处理大致包含以下内容：构造岩性解释模式，将岩性数据与岩性数据进行对应；开展油气藏的岩性比较与油气藏的综合评价；应用该方法进行岩性的评估与岩性的比较；对钻井轨道进行预报。曲线光顺是一种光顺是一种评价方式，通过光顺的曲线进行分析，来去除随机性的影响。钻井轨道预报就是依据实测资料的特性及储层特性，构建一系列的预报模式。当钻井轨道预报的准确性达到一定程度时，可以用来建立钻井轨道预报的数学模型。在某些特定的条件下，还可以采用光顺、岩性比较等方法进行处理。举例说明：在实践中，通过对垂直井区与水平井区的比较与研究，可以将垂直井区内的储集物作为一个储集物来进行解译；通过与水平井区相比较，可以将水平井区内的油气层位理解成一个油气层位。

3 水平井地质导向的实现方法

在地质引导中，最重要的是利用随钻测井数据来评估井的地质状况，而根据随钻测井数据上的井道和岩层的产状来决定井道在水平区的定位，所以，把随钻测井数据上的井道与岩层的产状相结合，就是地质引导。它的实施过程由下列步骤组成：首先，根据地质成层数据、井眼轨迹控制数据和水平井的开发数据，对目标层和油藏界面之间的相互影响进行了全面分析；其次，构建目的油藏的地质模式：通过与目的油藏的随钻录井资料进行比较，确定目的油藏的赋存状态，进而确定井眼角度；再次，建立靶区与周边岩层之间的赋存联系：通过随钻录井资料对靶区进行赋存状态分析，并根据具体的地质条件和钻井轨道对靶区进行修正；最后造斜和定向目的油藏，使目的油藏具有精确的钻孔轨道定位；以及利用随钻录井数据来实现对钻孔轨道的实时监控，保证钻孔轨道在最佳的定位[1]。

首先，该测量仪的尺寸比较大，需要将测量仪的尺寸缩小到最小；其次是要进一步改善测量系统的解析度和准确度。第三，要研究和完善激光雷达和气溶胶成像系统的资料处理系统。此外，为了满足石油勘探的要求，还应根据石油勘探的实际需求，研制出适合石油勘随钻测井资料[2]。比如，可以研制出一套将地层引导与井身轨道控制相结合的水平井轨道控制系统；在此基础上，开发了一套用于实际测量的、用于实际测量的等。该新型钻具的研制，将对以地质为基础的钻探技术起到一定的推动作用，使钻探工作的效果和费用得到显著的提升。

4 近钻头伽马

近钻头伽马成像技术是一种基于传统测井技术的新型测井技术。它的理论基础是利用由测定仪发出的γ与已经存在于井面上的岩体发生反应而得到的各岩体的百分比。在此基础上，结合钻井过程中所涉及到的地质条件，确定钻井过程中所涉及到的各岩石类型及所涉及到的石油饱和度，进而实现对该地区油气藏的定量化评价。当钻井轨道较为规则，钻头相对稳定的情况下，可用近钻头伽马法来量化地评估靶区的油气藏。此方法适用于薄密层、层状、块状储层和自然裂缝发达的储层，并能很好地反应储层的裂缝分布。这种计算方式适合于小坡井及水平井，但对大坡道的井径计算则需要更加苛刻的条件。例如，将此技术应用于一个油气田的水平区，通过钻井伽马和泥浆伽马来确定目的地层中的裂隙发展状况和自然裂隙的展布状况[3]。钻孔轨道拟合率达96%，裂隙发育度达86%，自然裂隙占60%，并在距离目的油藏3 m左右的位置找到了一条明显扩展的自然裂隙。

5 随钻探边

随钻测井是在钻探的时候，把由仪表测得的地层电阻率曲线和地质断面进行比较，然后用电缆把岩性改变的相关数据传送给地表的电脑，这样就可以对储层的方位和岩性的改变进行及时、精确的判定。这是一种采用测量深度、层位和岩石性质的技术手段。随钻测井技术在水平井中的使用日益增多，其技术手段时运用常规的随钻录井资料和地层的岩石学特征进行比较。即根据不同的电阻、γ曲线的差异，来判定不同的储集层，从而可以判定储集层的具体方位以及储集层的差异。除此之外，它还用随钻录油数据和天然γ（Nature Gamma）进行比较。利用γ的变化规律，可以对有无烃类显现进行判定，进而对储集区进行定位。该方法是利用电成像技术对油气层、水层和储层的厚度进行判断，从而确定油气层、水层和储也就是根据分布流体的质，对钻井流体性能来进行判断判断油、水的性质。

然而，现有的随钻测井仪器具有分辨率低，测量精度低，信号弱，响应慢等特点。目前，随钻录井资料的解译软件尚不完备，如：在构建地质建模时，必须要对岩石进行解析，并且在构建完岩石建模之后，若没有对岩石建模进行修正，则不能实现对岩石建模结果的自动修正；在实际工作中，由于水平井的钻头会出现倾斜等问题，使其与设计的距离有较大的差异，必须依据现场的具体状况加以修正。仪器在工作中容易受到外部环境的干扰；各作业单位的作业人员对相应的作业程序的熟悉和熟悉度各有差异；由于系统的升级不够快，使得系统的使用效率受到很大的限制。这就要求我们在实际工作中进行大量的实验和研究。经过多年的探索与实践，我们认为，随着时间的推移，随钻地层引导技术将会越来越普及。

6 优化措施

首先，利用地表处理系统，对采集到的随钻录井资料进行了实时的分析，并在此基础上，完成了对随钻录井资料的定位。其次，为了实现对储层资料的实时分析，必须采用各种方法，并辅以专门的仪器。另外，在使用随钻法进行地层引导时，也会受到多种因素的影响，导致钻井轨道与设计轨道发生偏差。因此，必须加大对该技术的研究，并采取相应的对策，以改善其使用效率。

针对不同的地质条件，选择相应的随钻测井地质引导技术，尤其是在薄层、超薄层中，利用随钻测井技术，可以有效地改善钻进速率、井道精度，缩短油-气-水分界面及井道轨道与水平线的偏差。

在直井剖面设计时，要针对不同的地层条件，对直井剖面长度和水平井剖面长度进行适当的选择，防止因钻井速度太高而造成的直井剖面长度太低或水平井剖面长度太高。

依据水平井的地质及油藏特性，对造斜部位进行了合理定位。比如，在进行水平井的水平分段设计时，要将油层厚度，原油粘度，地层压力，温度等因素都要加以考量，以免由于地质的原因，造成油层厚度，原油粘度太大，而不能进行高效的开发。

在垂直剖面的设计中，要考虑到油层厚度，原油粘度，地层压力，气温等多种条件，来决定造斜地点的合进行理布置眼。进时水要结合具体条件，，用据当实际具择在储集钻厚度很小型情况下，于者在层力相较的情况下油水以同用碳化硅，可选择在头度很大；储层中，于者在层力相较的情况下油则水以采用的旋平头与可选择螺杆钻组 P复C钻进相法合的混合钻井方式。

7 结束语

地质引导技术是近年来发展出来的一种新技术，该技术能够将钻探中的有关数据，例如有关井眼轨迹、地质剖面图、地层压力、产层发育的数据等，利用特定的仪器对这些数据进行实时的记录，并对其进行处理和分析，为水平井钻探提供井眼轨迹和地质剖面图，进而达到对井眼轨迹的控制和地质引导的目的。水平井是一种新型的非常规石油资源开采方法，其主要特点是利用地层导引技术来控制井斜，增加油层的钻遇几率，避免钻头触底。基于随钻测井技术的钻探地质导向法，是利用电性与电性相结合的方法，可对储层中的岩性及岩性进行实时监测。通过对油藏位置的精确预测，对钻井轨道进行适时的调整，确保了钻井轨道的控制。该技术可以规避掉钻穿底水和钻遇边水带来的钻探危险，从而降低了施工工序，缩短了建井周期，提升了钻井速度，还可以有效地降低了油层被钻井液浸泡的时间，降低了对油层的污染，从而节省了开发投资。