水平井地質錄井技術應用研究

摘 要：水平井施工中最關鍵的技術在于對井眼軌跡的控制，確保成功鉆達目標層。筆者根據多年經驗，總結了水平井施工過程中最容易出現的四類問題，并針對問題逐一進行分析和探討。強調了對油層產狀的把握以及對井眼軌跡的合理調整方法以達到成功鉆探的目的。

關鍵詞：水平井；地質錄井；井眼軌跡；靶點

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.108

通常，油田開發到一定程度需要通過對相對開采難度較大的油層進行發掘以補充增產的需要。從而產生了多樣類型的井，如大位移井、分支井、叢式井等，這些井產生于不同的鉆探需要和地質條件。不管是哪一種井，準確的地質導向都是成功鉆探的一個不必可少的因素。當然，現有的鉆進技術通常能夠滿足這些井的鉆探需求。但是油層的構造、深度、地質條件等因素的設計情況和實際情況往往會有偏差，這就要求工程現場的地質錄井工作人員結合現場實際情況來不斷調整井眼軌跡，提高鉆探的精確性。所以，能否保證靶點命中的精確性進行油層鉆探是水平井施工的關鍵點。

1 水平井施工問題總結

1.1 靶點硬著陸

由于施工中發現油氣層頂界的設計值比實際值高2 m。對此，我們根據實際還未發現油氣的情況，繼續按照先前的軌跡鉆進，等發現油頂在急劇轉水平鉆進。但因未能精確預測到目的層的頂界，最后導致井眼軌跡井斜角較小，進入油層7m，無效進尺約60 m。該例子為靶點硬著陸的典型案例。

1.2 鉆出油層

在命中靶點后，還可能會遇到兩種鉆出油層的情況。如果施工處于不同的區塊，油層儲層很可能會向上傾斜或是向下傾斜。對于油層傾方向，不論是順向還是逆向，均有可能會鉆出油層的頂界和底界。

1.3 鉆遇低滲透層或泥巖透鏡體

低滲透層和泥巖透鏡體主要是由于沉積環境的差異及巖性不均所致，該情況較易出現在河流沉積環境下。

1.4 鉆遇復雜斷層

通常水平段斷層不常見。但斷層的精確產狀通常不易把握，布井需通過地質導向最大限度地避開斷層，為順利施工提供有力條件。

2 地質導向與井眼軌跡調整

2.1 鉆前地質準備

鉆前地質準備是鉆井準備工作的一個重要組成部分，其準備質量的高低對地質錄井有著直接影響。通常來說，具體工作有：搜集地質資料，學習并掌握設計方案和試驗成果，編制圖件，包括地層圖、油藏產狀剖面圖、井眼軌跡圖以及相關立體構圖。充分的地質準備是地質錄井工作順利完成的前提。

2.2 地質導向及井眼軌跡調控

當今，各種先進的探測儀器紛紛出現，如SWD、MWD、LWD儀器等。這些儀器固然有一定的作用，但在實際效用上有其局限性，很難準確顯示地層的特性且高科技帶來的成本和風險也相對較大。因此，采用地質錄井方法，做好地質導向和井眼軌跡調整工作具有重要的意義。

（1）靶點著陸處理。靶點硬著陸實際上是因為油層頂界比預測中提早出現所致。對井眼軌跡和目的層切入點的把握和調整在臨近目的層要尤其小心。如果錄井人員未能控制局面，在油氣層打開后可能會發現相對于設計值，實鉆油層頂界垂深較淺。對于這種情況，如果小的不多（1～2 m）而且油氣層較厚，便可嘗試采用盡量快速轉水平的方案，如此不會太影響施工質量；如果垂深過大（≥5 m），井斜角通常會很小，情況就不容樂觀了。強轉水平會很容易發生井眼軌跡失控而鉆進水層，導致該井報廢。

參考圖1所示案例，對于該井，A1靶點的井眼軌跡切入點的設計點為C1點，投影垂深-3678.00 m，實鉆點為C點，投影垂深-3673.0 m，二者相差達5.0 m。但該井油氣層較厚（12.0m）且井斜角為84°，能夠采用硬著陸方式，即于A點前做一個急轉拐點，這必然導致進尺浪費。

當然，還存在相對于設計值，實鉆油層頂界垂深較深的情況。按照上文的思路，對于差別不多（1～2 m）的情況，稍稍減小井斜角，以損失一點斜深進尺為代價，不會太影響工程質量。但差距太大的話，不僅斜深進尺損失更多，甚至可能需要重造。

總之，軟著陸切入最佳角度范圍為86°～90°。地質錄井工作人員應該對工程狀況十分了解，最大限度地避免上文提到的問題。通過如鉆導眼的方法來進行目的層界的調整，充分把握地層產狀。

（2）鉆出油層的防范和調整。鉆出油層較易發生于儲油層傾斜和翼部圈閉的情況下，其原因主要是井眼軌跡鉆進沒有遵循油層產狀。如圖1所示，如果A靶點能夠準確被命中，通常均以B靶點為目標，維持水平直線進行鉆探。當然，圖1所示的儲油層較為平坦，但如果傾斜度較大，則很容易鉆出油層。以井眼軌跡切入方向順著目的層傾斜方向為例，為達到及時準確地調整井眼軌跡的目的，需要繪制出精確的油藏剖面結構圖以及地址構造3D圖。對此，必須結合鄰井的相關數據并根據實際的測繪進行儲油層傾角的準確計算。如果發現鉆出油層，需及時處理，如鉆出頂界需降斜，鉆出底界需增斜。對于井眼軌跡切入方向逆著目的層傾斜方向需先進行增斜調整，鉆出油層的處理方法與上面相同。

鉆出油層通常會伴隨著一些表現和錄井指數的改變。如鉆進變慢，氣測值迅速變小，巖屑大大增加等。錄井工作者必須對這些狀況適時監測和分析，通過儀器測量，對井眼軌跡進行準確調整。

圖2所示的為一典型的傾斜油氣層示意圖，該油層厚度較小，施工難度大。從井眼軌跡圖可以看見，在拐點C、D、E、F時均出現井眼軌跡出油層的情況，但是糾正及時、得當，最終成功鉆到B點，施工效果良好。其地質錄井工作人員不僅充分掌握了此油層的產狀，通過鉆進巖屑改變和錄井指標的改變如鉆速降低、氣測值減小、轉盤扭矩不穩等情況推斷出井眼軌跡很快會出油層，并通過地址構造準確判斷出油層底界或頂界，及時做出相應的調整，井眼軌跡始終沒有出油層。這是一項較為成功的案例。

（3）鉆遇低滲透層或泥巖透鏡體處理方法。這種情況在河流沉積環境下比較多見，也是水平井工程一種較為常見的現象。這類構造的展布通常很復雜，雜亂無章。如果鉆遇這類結構，鉆進表現和錄井指標均會明顯改變。對此，錄井人員首先要清楚地了解井區相關數據資料，能夠掌握油層的走向，則能夠在鉆遇低滲透層或泥巖透鏡體時明確原因，避免誤判。

筆者根據多年的鉆探經驗總結，低滲透層大多出現在油層上部，通常厚度在3 m以內。所以對于遇到低滲透層的情況，繼續鉆井可首先進行適當的降斜，待指標和鉆進表現恢復正長時再調整到先前的井眼軌跡。而泥巖透鏡體則可能會出現在油層的各個位置，但通常不會連著油層泥巖蓋層。所以，對于遇到泥巖透鏡體的情況，從避水角度出發，通常增斜，從其上面繞過比較適宜。但對于厚度較小的油氣層，不便于進行井眼軌跡的調節，此時如果確定是低滲透層或泥巖透鏡體，就可以直接鉆透，不會太影響施工效果。

（4）鉆遇復雜斷層處理方法。斷層地質一般會在很大程度上增加水平井施工的難度，有些區域還會同時存在幾種類型的斷層，給工程帶來很大的障礙。斷層會明顯增加目的層產狀的復雜度，若目的層的傾斜度也較高，這很不利于地址錄井工作人員找出油層展布特點和理想的實鉆軌跡，大大加大了地址錄井工作人員的工作量且難以得到較滿意的預測結果。所以，除非對于少數勘探度十分高，對其地質和油層構造充分掌握，具備完備的數據和圖紙資料的油藏，才考慮進行水平井施工。否則，對于斷層情況比較嚴重，類型不明的區域，均不考慮水平井的部署。對于斷層結構，工程人員需一層層地鉆穿斷層才能最終到達目標靶點和目的層，這對井眼軌跡調節的精確度要求很高，操作復雜繁瑣。必須通過對大量數據資料的反復推算才能決定進行軌跡或上或下或左或右的調整。這種情況下，脫靶的概率相對較大，且脫靶后調整恢復正常也相對更難。總之，水平井施工中，斷層區域施工難度最大，鉆探成功率最低。

3 結束語

當前，我國石油天然氣的開發難度呈現不斷增高的趨勢，需要通過對相對開采難度較大的油層進行發掘以補充增產的需要。水平井施工的施工技術含量和施工工藝水平也隨之越來越高，使地質錄井工作人員面臨一個有一個新的課題。必須對井區地質構造進行深入勘探和分析，繪制精確的結構圖紙，準確預測井眼軌跡的變化。另外，工作人員還需要掌握各種先進的鉆探技術，針對各種不同類型的水平井和地址情況進行合理應用，具備解決實際問題的能力，體現地質錄井工作的重要意義及關鍵性作用。

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作者簡介：汪濤（1980-），男，助理工程師，研究方向：油氣田開發。