水平井層界面確定方法研究

向顯鵬 秦 臻 周壘壘

（1.長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢 430100；2.中國石油集團測井有限公司，陜西 西安710018）

垂直井眼與地層界面都是正交或近似于正交，測井探測的徑向范圍幾乎不受鄰層及界面的影響，地層界面易劃分。通常大斜度井或水平井與地層界面的關系主要有：（1）井眼軌跡以一定的角度穿過地層界面；（2）井眼軌跡位于目地層內，且距目的層界面較近，在儀器探測范圍內，測量結果受鄰層影響；（3）井眼軌跡位于地層中部，且距目的層界面較遠，不在儀器探測范圍之內，測井曲線不受鄰層影響。

一個油氣藏中鉆水平井，鉆井過程中很容易鉆出儲層頂底界面,通過調整又可進入地層。這種現象雖然對水平井井眼設計不利,造成井眼軌跡常常會以地層為軸上下波動,但為測井解釋提供了更豐富的地層構造和巖性變化信息。我們可以利用地層構造和巖性變化引起的測井信息改變來反演局部地層構造形態[1]，即確定層界面。

1 常規測井識別層界面點方法

1.1 半幅點法

多數常規測井方法穿過層界面時，會表現為測井值的均勻變化。自然伽馬探測區域為一球域，在進入和穿出儲層時先探測到附近儲層信息，密度、中子測井為向下聚焦測量，因此自然伽馬測井值在接近砂泥巖界面時，因受砂巖儲層影響，才開始降低，在進入砂巖層后，因受到鄰層泥巖影響，自然伽馬值仍然顯示部分泥巖特征，而密度測井、中子測井值表現為砂巖特征，在進入砂巖層一段距離后，下方泥巖超出儀器探測范圍后，自然伽馬值才完全顯示為砂巖特征的低值。

如圖1所示，當水平井軌跡由下往上進入砂層時，在接近界面處時自然伽馬首先開始降低，而在剛進入砂巖層時，密度測井、中子測井值才開始降低，此時，自然伽馬值因受下方泥巖影響，仍然顯示一部分泥巖特征，直到距離泥巖超出探測范圍以后，自然伽馬、密度測井、中子測井值就完全顯示為砂巖特征。密度測井、中子測井主要受下方地層影響，其受影響時刻明顯要晚于自然伽馬，可以據此將自然伽馬曲線的半幅度點作為井眼進出層的參考[1]。

圖1 測井曲線響應與地層關系示意圖

1.2 極化角法

井眼軌跡穿過層界面時，模擬顯示感應測井，尤其陣列感應、電磁波傳播電阻率測井方法在界面處會產生“極化角”現象。在大斜度井和水平井地層條件下，極化角的出現有助于地層界面的判斷，但也會給地層的定量解釋評價帶來困難。在不同的傾角下對電阻率曲線進行模擬計算可以發現在線圈系通過介質分界面時，隨著傾角的增大，電阻率曲線發生變形，尤其是在介質邊緣處，可以看到一個明顯的尖峰，其峰值隨著傾角的增大而增大，這是因為當傾角增大時，在介質分界面上電磁波的反射也相應地增強，同時發現，目的層與圍巖電阻率的對比越大極化角越明顯。但是對實際測井曲線進行研究發現：在正旋回沉積砂體頂部通常無極化現象，而底部極化現象較明顯[2]，這可能因為正旋回沉積時粒度由粗逐漸變細，導致的沉積砂體頂部電阻率與圍巖電阻率差別不大，造成極化角不明顯。

圖2是A井利用半幅點法和極化角法確定井眼軌跡上入層和鉆遇薄泥巖層實例，在約2132m處鉆遇目的層后，馬上造斜成功，開始水平鉆進，利用半幅點法可以確定入層點為2132m，此時正旋回頂部無明顯極化現象；進入目的層后繼續水平鉆進，鉆進過程中，鉆遇一薄泥巖層（2368m），最后進入下一套儲層，在2552m處時鉆出儲層，我們可以清楚的看到在鉆出兩套儲層時電阻率測井有明顯的極化角現象。

圖2 A井半幅點法、激化角法識別層界面實際應用圖

1.3 鏡像特征法

井眼軌跡在鉆出和鉆回同一油層底界面時，在水平井測井曲線上常常反映為地層鏡像重復的特征，這種現象在水平井段中普遍存在，是水平井不同層段測井響應對比的重要依據，可以確定井眼進出某地層點，再根據進、出點以及井斜校深數據中該進、出點的垂直深度，即可確定該段地層的構造形態也可用于拾取地層關鍵界面點[1,3]。

2 隨鉆測井識別層界面點方法

2.1 上下方位伽馬測井

圖3 上下方位GR穿入層示意圖

水平井隨鉆測井穿過地層時，方位伽馬可很好指示層界面。傳統的自然伽馬測井沒有方位信息，雖然它能較好地指示目前鉆頭是在儲層還是非儲層中，但在意外鉆出儲層時，方位伽馬測井儀器實時上傳的上下伽馬數據，能明確地告知該怎樣調整鉆頭才能以最快的速度重新回到儲層中。假設上方位伽馬曲線為GR上，下伽馬曲線為GR下，針對圖3所示的出入層模式，進行分析研究，并可以依此類推到鉆遇泥巖層的情況。當儀器由上往下從泥巖層逐漸向下運移接近巨厚儲層（砂巖層）時，砂巖首先進入儀器下伽馬GR下探測范圍時，此時GR下值開始變小，而GR上值仍然不變，直到儀器繼續向下運移，砂巖進入上伽馬GR上探測范圍時，GR上值開始變小，此時GR下已經達到最小值;當儀器繼續向下運移，接近下覆泥巖時，泥巖進入儀器下伽馬GR下探測范圍，此時GR下值開始變大，而GR上仍然探測的是砂巖值，直到儀器繼續向下運移，下覆泥巖進入上伽馬GR上探測范圍時，此時GR上值開始變大，在測井曲線圖上顯示“眼鏡”的形狀。

2.2 伽馬（密度）成像測井

伽馬（密度）成像是方位伽馬（密度）是以圖像形式的直觀表式，隨鉆條件下水平井或大斜度井自然伽馬（方位密度）沿井軸的分布規律，與傳統直井條件下有很大的差異，由于隨鉆方位伽馬（密度）測井具有方位特性，可以在鉆井過程中用于地質導向，實時指導鉆頭鉆進方向，還可以形成精確地層方位成像，并提供多儲層參數評價。圖4是B井井眼軌跡與油藏關系圖，井眼軌跡在穿過界面時，成像測井會顯示不同的顏色和形態，可用于識別層界面點。

圖4 B井成像測井識別層界面實際應用圖

3 結語

在水平井的測井解釋評價中，確定水平井層界面關鍵點，搞清楚井眼軌跡在地層中的走向及其空間產狀，是水平井測井解釋的基礎，對于水平井的測井評價具有十分重要的意義。對于常規測井可以采用半幅度法、電阻率極化角法和鏡像特征法確定層界面關鍵點，該方法在實際應用中較為常見;對于進行了隨鉆方位伽馬（密度）測井的資料，利用上、下伽馬（密度）的測井特性可以快速直觀的確定井眼軌跡與地層空間關系。

［1］汪中浩,章成廣.低滲砂巖儲層測井評價方法[M].石油工業出版社,2004:150-151.

［2］趙軍,海川.水平井測井解釋中井眼軌跡與油藏關系分析技術[J].測井技術,2004,28(2).

［3］郝以嶺,杜志強.OnTrak隨鉆測井資料在冀東油田地質導向中的應用[J].測井技術,2009,33(2).