大位移定向井录井方法分析

冯海顺

长城钻探工程有限公司录井公司 辽宁 盘锦 124010

大位移定向井的录井工作中应制定完善的工作方案和体系，不断进行录井工作方法的优化和改良，录井工作的整体提升有效性和可靠性，确保能够按照油气田勘探开发的需求科学有效完成大位移定向井的录井工作，为各项工作的良好开展夯实基础。

1 大位移定向井分析

1.1 钻井分析

对于大位移定向井而言，随着钻井斜度的增加，对钻井工艺技术要求越高，定向井的倾斜度越大，造斜稳斜的难度越大，在此情况下，就需采用钟摆钻具和井底螺杆驱动系统，改善钻井造斜的效果，提升钻进的效率，降低成本支出量。因此，在钻井的过程中，需要按照具体情况，采用先进的钻井技术，某油田企业近年来已经成功完成5口水平井的钻井工作，最高钻井斜度和长度较大，主要采用的是水平段扭方位技术，具体情况见表1。随着钻井难度的增加，在大位移定向井施工的过程中，该企业采用了PDC钻头与螺旋杆工艺进行钻井，采用高压喷射技术加快了钻进的速度，使定向井的最高长度达到1166m，井的倾斜度为74°，斜井和垂深之间的差异为680，同时为预防出现井壁坍塌的事故，改善携砂性能，采用正电胶聚合物钻井液，为提升钻井效果提供支持。

表1 某油田近年来水平井钻井的参数

1.2 录井分析

大位移定向井录井是指在油气勘探和开发中，通过钻井技术将井眼的方向和位置控制在目标地层以实现有效的油气勘探和开发。首先，大位移定向井是指井眼在垂直方向上有较大的位移，通常是指井眼的倾斜度在60°以上。相比传统的直井，大位移定向井可以在相对较小井的井距内穿越多个地层，提高勘探和开发效率。其次，使用定向钻井工具和测量仪器，可以精确控制井眼的方向。通过调整钻井参数和钻井工具的操作，可以实现井眼的水平、倾斜或曲线钻进，以满足特定的勘探和开发需求。最后，大位移定向井可以在垂直方向上穿越多个地层。由于井眼的倾斜度大，可以在相对较小井的井距内穿越多个地层，提高勘探和开发的效率，减少开采难度。大位移定向井录井具有位移大、方向可控、地层穿越能力强、空间利用率高等特点，能够提高勘探和开发效率，降低成本，是一种重要的油气勘探和开发技术[1]。

2 大位移定向井录井的方法

2.1 常规的录井技术

2.1.1 岩屑体积跟踪技术

大位移定向井的岩屑体积跟踪录井技术主要是跟踪井眼中岩屑体积的方法。在钻井过程中岩屑体积的跟踪对于评估井眼清洁度和岩屑排出效果至关重要。具体的技术措施为，首先，进行岩屑体积测量，通过测量井眼中岩屑的荧光强度或其他物性参数，可以估算出岩屑体积，此类测量通常是通过荧光录井仪器进行的。其次，进行数据处理和分析，将测得的岩屑体积数据与其他测井数据（例如井率、地层电阻率等）进行整合和分析，确定岩屑体积的分布情况以及其对井眼清洁度的影响。最后，进行跟踪和评估，根据测得的岩屑体积数据，可以追踪井眼中岩屑的分布和变化。通过比较不同深度的岩屑体积，可以评估井眼清洁度的改善情况，并采取相应的措施来优化钻井作业。需要注意的是，大位移定向井的岩屑体积跟踪录井技术是一种辅助工具，其准确性和可靠性可能受到多种因素的影响，如测井仪器的性能、数据处理方法的准确性以及岩屑特性的变化等。因此，在实际应用中需要对数据进行验证和修正，并结合其他钻井工程技术来进行综合评估[2]。

2.1.2 随钻层位对比分析技术

目前在大位移定向井录井期间主要采用的常规录井技术为随钻层位对比分析技术，可以帮助确定井眼的准确位置和方向，主要的措施如图1所示。

图1 随钻层位对比分析技术

（1）实时测斜

通过在钻头或钻杆上安装测斜仪，实时测量井眼的倾角和方位角，并将数据传输到地面。地面上的工程师可以通过分析这些数据来确定井眼的位置和方向，从而实现对井眼轨迹的控制。

（2）地下导向系统

地下导向系统是一种在井下安装的设备，可以通过测量磁场、重力和方位等参数来确定井眼的位置。这些系统通常会与地面上的测量设备进行通信，以实现对井眼轨迹的实时监测和调整。

（3）钻井模拟和预测软件

钻井模拟和预测软件可以通过输入井眼的地质信息、钻井参数和土层性质等数据，模拟和预测井眼在不同地层中的轨迹。这些软件可以帮助工程师在钻井过程中进行实时比对，以便及时调整钻进方向和角度[3]。

（4）地下测量仪器

地下测量仪器是安装在钻杆上的设备，可以测量井眼的倾角和方位角，并将数据传输到地面。这些测量仪器通常与钻井操作系统或数据处理系统进行连接，以实现对井眼轨迹的实时监测和调整。

同时在大位移定向井录井过程中，随钻层位分析技术的应用，需要按照公式计算分析：

（1）井眼倾角，在笛卡尔坐标系下，井眼倾角可以通过以下公式计算：

式中：Z表示井眼在垂直方向上的位移，R表示井眼到井口的水平距离，m。

在极坐标系下，井眼倾角可以通过以下公式计算：

式中：dZ表示井眼在垂直方向上的微小位移，dR表示井眼在水平方向上的微小位移。

（2）井眼方位角，在笛卡尔坐标系下，井眼方位角可以通过以下公式计算：

式中：X和Y分别表示井眼在水平方向上的位移，m。

在极坐标系下，井眼方位角可以通过以下公式计算：

其中，dR表示井眼在水平方向上的微小位移，R表示井眼到井口的水平距离，m。

（3）井眼位移在笛卡尔坐标系下，井眼位移可以通过以下公式计算：

式中：X、Y和Z分别表示井眼在水平和垂直方向上的位移。

在极坐标系下，井眼位移可以通过以下公式计算：

式中：dR表示井眼在水平方向上的微小位移，dZ表示井眼在垂直方向上的微小位移[4]。

2.2 定量荧光录井技术

大位移定向井定量荧光录井技术主要就是测量井眼岩石性质和地层特征的技术，其是通过测量井眼内岩石的荧光强度，获得关于岩石组分、孔隙度、渗透率和饱和度等信息。

（1）岩石类型识别

定量荧光录井技术可以根据不同岩石类型的荧光特征，帮助识别井眼中的岩石类型。通过分析荧光强度和光谱特征，可以辨别出沉积岩、非沉积岩、碳酸盐岩等不同类型的岩石。

（2）孔隙度和渗透率评估

定量荧光录井技术可以通过测量荧光强度，获得岩石孔隙度和渗透率的信息。不同类型的岩石和孔隙结构会对荧光强度产生影响，通过定量荧光分析，可以评估岩石的孔隙度和渗透率，为油气勘探和开发提供重要参考。同时在岩石空隙率评估过程中，需要按照公式进行计算分析：

其中：Vp是孔隙体积，表示岩石中的孔隙空间的体积；Vt是总体积，表示岩石样品的总体积。孔隙率的计算基于孔隙体积和总体积之间的比例关系。通过测量岩石样品的体积，可以获得总体积。而孔隙体积可以通过定量荧光录井技术中的荧光强度或其他岩石物性参数来估计或计算。

（3）流体饱和度评估

定量荧光录井技术可以通过测量荧光强度随深度的变化，来评估井眼中不同流体（如油、水、气）的饱和度。不同流体对荧光强度的影响不同，通过定量荧光分析，可以判断井眼中不同流体的饱和度，为油气勘探和储层评价提供重要依据。同时需要根据公式进行井眼流体饱和度的评估：

其中 Vf 是流体体积（Fluid volume），表示井眼中特定流体的体积；Vp是孔隙体积（Pore volume），表示井眼中的孔隙空间的体积。流体饱和度的计算基于流体体积和孔隙体积之间的比例关系。通过定量荧光录井技术中测量的荧光强度或其他岩石物性参数，可以估计或计算出井眼中特定流体的体积。而孔隙体积可以通过测量岩石样品的体积或使用孔隙率公式来获得。

（4）地层界限确定

定量荧光录井技术可以通过测量荧光强度的变化，帮助确定地层的界限和分界面。不同地层具有不同的荧光特征，通过定量荧光分析，可以识别地层的变化，并确定地层界限。由于不同地层界限确定方法不同，因此应按照具体情况和公式等进行计算：

1）荧光峰值比值法：

其中A和B分别表示两个不同波长范围内的荧光峰值强度，a.u。

2）荧光比值法：

其中A和B分别表示两个不同波长范围内的荧光强度，a.u。

3）荧光梯度法：

其中ΔF表示两个相邻深度点的荧光强度差异，Δd表示对应深度间隔，a.u。

（5）钻进控制

定量荧光录井技术可以实时监测井眼岩石的荧光变化，帮助调整钻进参数和钻进策略，以提高钻进效率和安全性。通过分析荧光强度的变化，可以发现钻进过程中的地层变化和岩石特征，及时调整钻进方案，避免钻进事故和地层损失。

2.3 井眼轨迹地质模拟软件

大位移定向井录井中井眼轨迹地质模拟软件属于模拟和预测井眼轨迹的工具。

（1）数据准备。软件使用之前收集和整理所需的数据，包括井眼测量数据、地质结构数据、岩层性质等，确保数据的准确性和完整性，促使模拟软件的有效应用。

（2）轨迹模拟设置。在软件中输入所需的参数和设置，如井眼起始位置、目标轨迹、偏移角度、倾角、方位角等。根据实际情况和技术要求，进行合理的设置。

（3）模拟和预测。根据输入的参数和设置，软件将生成预测的井眼轨迹图表和相关数据。对于不同的钻井阶段，可以进行多次模拟和预测，以优化井眼轨迹设计。

（4）结果评估和优化。评估软件生成的模拟结果，与实际的井眼轨迹进行对比和验证。根据评估结果，调整和优化参数和设置，以使模拟结果更加准确和可靠。

3 结束语

综上所述，目前，我国大位移定向井录井技术快速发展和不断进步，为提升录井工作的效率和水平，建议在实际工作中，科学采用常规的岩屑体积跟踪技术和随钻对比分析技术，完善技术的应用模式和体系，同时科学采用定量荧光录井技术，使用先进的井眼轨迹地质模拟软件，提升录井工作的效率和水平，改善工作的有效性和可靠性，达到预期的录井技术创新优化目的。