3地質導向穿芯技術

摘 要：在鉆井過程中，利用地質導向技術，控制井眼軌跡在油層最佳位置鉆進，具有較大的難度。本文在地質導向鉆井技術的基礎上，提出了新型地質導向“穿芯”技術，通過在S2H011井中的實際應用，描述了水平井井眼軌跡控制的規律。同時，提出了地質導向穿芯技術在應用鉆井施工時的幾點建議，從而為地質導向鉆井井眼軌跡控制提供了新的思路，滿足了一些特殊油藏井的鉆探開發要求。

關鍵詞：地質導向；水平井；鉆井施工；軌跡控制

1 地質導向“穿芯”技術

地質導向鉆井就是根據LWD儀器提供的井下實時地質信息和定向數據，辨明所鉆遇的地質環境、并預報將要鉆遇的地下情況，引導鉆頭進入油層并將井眼軌跡保持在產層中延伸。

由于實際工作中地質導向儀所測量的電阻率、自然伽馬探測儀距鉆頭有一定的距離，測量的電性資料，雖然可以驗證井下地層的巖性，但相對滯后，如圖1所示。基于此，對于一般水平井來講，不采取一定的井眼軌跡控制技術措施，要保證控制井眼軌跡在油層中鉆進，用現在的儀器很難監測，在檢測到水平段井眼軌跡出了油層之后再進入油層，總會犧牲30-50m水平段；而如果保證軌跡控制在一定部位運行，現在的儀器很難達到，因而對井眼軌跡控制技術提出了更高的要求。處于同一油層中電性資料，變化較小，不能具體表明該點在油層的準確位置，很難對判斷鉆頭是否從優質油層的上部或下部穿出提供可靠依據，進而對下一步井眼軌跡調整工作難以及時做出決斷，致使井眼軌跡控制常陷于被動，造成不必要的損失。

根據大量實際經驗，在鉆井工作中，應該在地質研究的基礎上，基于普通隨鉆測井LWD曲線，結合綜合錄井（鉆時、巖屑、熒光）和氣測錄井資料，井下實際地質特征根據隨鉆測斜資料如斜深、井斜、方位、垂深、閉合方位、水平位移等，利用鉆井地質導向井眼軌跡控制軟件，對井眼軌跡進行準確計算。在此基礎上，根據實際情況，對鉆頭位置做出科學預測，綜合判斷確定和控制井眼軌跡，指導鉆井施工，減少風險，控制井眼軌跡在好油層中鉆進，使當前使用的普通地質導向儀器的優勢作用得以更好的發揮，這就是地質導向“穿芯技術”。該技術的優勢在于，一方面可以較精確地控制井下鉆具，提高井眼軌跡在油層中的準確率，命中既定地質目標；另一方面，可以有序的對各種信息進行收集和研究，及時對鉆頭位置，作出準確的判斷，提出正確的地質導向意見，對水平段的鉆進有效地實現地質導向，提高施工質量和經濟效益。

在現場工作中，有不少鉆井會需要高水平的井眼軌跡控制技術，可以應用地質導向“穿芯”技術進行解決，下面以S2H011井為例說明該項技術的應用。

S2H011井為一口熱采水平井，地層由北向南傾斜，向北超覆，“北超”、“東缺”，油層平面分布總體具有西厚東薄的特點。目的層屬近岸水下扇沉積，儲層巖性比較復雜，巖性平面變化大，具有較大的地層傾角，地層呈正韻率沉沉積。本井鉆探的目的是控制井眼軌跡在目的油層中的優質油層中穿行，提高熱采效率。

打好水平井，需要現場地質人員和工程人員，對鉆井設計和井位地質情況有清楚了解，并熟知當地附近井的情況。以便在井眼軌跡控制中及時做出正確的判斷，開展下一步工作并對軌跡進行優化并作好工作預演。針對該井，工作人員收集各種有關資料，認為在實鉆中將會遇到地層傾角變化大，油層的變化大的特殊情況，LWD測量零長使信息滯后的現象容易引起對鉆頭位置明顯的誤判。可以看出，本井運用各方面的資料比較多，可以應用地質導向“穿芯”技術控制井眼軌跡，下面從油藏識別和水平段控制鉆進兩方面分析該技術的具體應用及效果。

2 油藏識別

常采用地層對比方法指導水平井著陸。首先將鄰井及設計井鉆遇的油層厚度進行深度換算，利用LWD儀器提供的伽馬和電阻率兩條地質參數曲線同已鉆鄰井圖進行對比。選好標志層，利用電性、巖性組合特征進行地層對比，提高預測精度，確保準確著陸。充分利用鉆時、機械鉆速、氣測、巖屑等錄井資料，確保水平井準確著陸，并在水平油層中鉆進。在鉆進到一定的井深之后起鉆下地質導向鉆具，進行導向鉆進，而鉆至水平井目的層時，就要格外重視機械鉆速等地質錄井資料。

S2H011井在鉆至井深1134m時，根據設計要求提前起鉆下LWD，采用地質導向鉆井技術隨鉆測量自然伽瑪、電阻率曲線找出并跟蹤油層。下鉆到底充分循環調整好儀器后，準確收集現場資料，開始地質導向鉆進。當鉆進到1252.0m時，發現鉆穿2m多厚的泥巖進入了油層，此時垂深1108.94m，設計油頂1109.25m。通過分析比較當前井測井曲線與鄰井測井曲線的變化規律，發現已出現的幾個油層基本上同設計情況相符。因鉆速變快，現場人員決定鉆進很少幾米后停鉆循環觀察，結果出現了棕褐色油浸粉-細砂巖，氣測值發生了變化，子熒光反映強烈，可以判斷軌跡已進入油層。由于電阻率、伽馬有一定盲區，適當調整井眼軌跡再繼續鉆進，鉆進到1262m時發現油層可以用電阻率來說明。于是，現場工作人員的根據當時的井斜角、地層傾角等資料對油層垂深經過精準計算并結和電阻率的特性等，對油層位置進行了綜合對比和預測，及時調整入靶井斜角至理想大小。又鉆進一段后發現伽馬值明顯下降，2條測井曲線呈現背向而馳的趨勢，表明已經鉆入油層（圖2），現場地質人員決定要求井眼軌跡控制在“油芯”中，正式進行水平段鉆進。由此可見，綜合應用各種資料可準確及時著陸。

3 水平段控制鉆進

水平井較大的地層傾角和鉆取“油芯”特性，往往反映出LWD儀器使用上的不足。為此，現場人員在充分透徹理解設計，明確設計意圖的基礎上，利用地質錄井資料進行及時分析，綜合判斷軌跡在油氣藏中的位置，結合實際指導生產，這對水平段井眼軌跡的控制具有重大意義。

S2H011井油層中地層存在著較大的傾角，原設計井斜角94.74°，如圖3所示，井眼軌跡在油頂下3-4m或者確保在油底上3m穿行才能保證是好油層，且有利于以后實行“熱采”，施工難度實較大。實鉆中軌跡在油層中鉆進時，自然伽馬在60API以下即可認為是油砂巖，其中電阻率為5～13Ωm時，為含油層，而8～9Ωm左右為好油層。當水平段鉆進到井深1352m、井斜90°垂深1112.45m時，與A-C段相防，但垂深較設計高（1113.25m）垂深下降（h=1112.45-1108.94=3.51m，鉆時慢，電阻率變小，由8～9Ωm降為5Ωm，表明鉆出好油層，但軌跡進入油層上部還是下部，現場人員難以判斷，因為測量零長較長，為防止犧牲水平段采取了停鉆等措施。

從工程角度比較進入油層的情況：作為井眼軌跡控制人員不僅僅要做到指那打那兒，在充分理解設計的情況下，還必須做到把井眼軌跡計算準確，并做好預測，盡可能提供較準確數據，便于地質人員進行判斷。比如，經計算油層進入了1112.45m-1108.94=3.51m，又因設計油層有一定傾角（圖4），因設計最大井斜94.74°，如果AC段有2度井斜，則h1=h+100×sin2=3.48+3.35=6.83（m），可以看出水平段鉆進，相對于油層來說，軌跡鉆到了下部，因原設計油層遠大于6.83（m），有人認為好油層好象并不能達到預測的厚度，并以此結論作為調整軌跡的參考。

本井鉆具結構中電阻率零長最短，鉆進中首先關注的是電阻率信息，電阻率可分辯出是油層或不是油層。對薄油層來講，含油巖層與不含油巖層差別較比較明顯，可以對軌跡是否出了油層作及時判斷，雖然可能犧牲水平段，但不耽誤下部軌跡調整工作。而本井油層較厚，要求將井眼軌跡最好控制在油頂以下3-4m，電測參數此時只能反映為油層，是不是優質油層卻不能細分，只能作為參考量，不能看作識別好壞油層的主要因素。鉆時變慢也只能說明鉆進中遇見的油層可鉆性變差，至于是否探到油頂或者到油底，或者是地層砂粒間膠結物有變化，也難以確定，不能絕對表明鉆頭是從油層上部或下部穿出。氣測、熒光等錄井參數變化反應都不明顯，因滯后且受鉆時的影響較大，雖然能說明含油量發生了變化，如何變化也不能細分，說不出油層位置。

在測井資料達不到分析目的情況下，則需加強綜合地質研究。通過分析撈出的巖屑（圖4），結合沉積相[4]，發現鉆進中前面井段撈出的砂子比較細小，而后面井段撈出的砂子的粗大，認定軌跡從好油層下面出鉆出。經研究推演，最后決定增井斜鉆達目的油層。

類似的情況在本次井反復出現，在地質導向“穿芯”技術的指導下，取得了良好的效果。由此可見，該技術的在鉆井現場的應用，需要鉆井與錄井各方密切配合，同時需要決策人員及時收集信息，結合地質錄井分析方法，正確判斷鉆頭位置，及時采取調整措施，保證水平段井眼軌跡在優質油層中穿行，實現“穿芯”效果。

4 結論

（1）地質導向“穿芯”技術是多種知識的應用，需要指導人員綜合分析地質、錄井、測井等各方面的知識，從而提出指導意見，該技術有待于進一步發展。（2）在現有儀器條件下，充分利用地質錄井參數和工程技術人員的鉆井經驗和技巧，優化鉆井參數，實現鉆井時水平段的控制。

參考文獻

[1]趙金海等，地質導向鉆井技術在埕71-平4井中的應用[J]，石油鉆采工藝，2005，27（1）：9～13

[2]趙金海，施太和等，導向鉆井系統導向鉆進水平井段的理論與實踐[J]，西南石油學院學報，2001，23（3）：30～33

[3]孫清德，中國石化集團鉆井技術現狀及展望[J]，石油鉆探技，2006，34（2）：161

作者簡介：許越永（1971-），男，1992年畢業于勝利石油學校鉆井專業，2006年畢業于石油大學（函授）鉆井專業，工程師，現從事鉆井工藝研究作。