三維地質(zhì)導(dǎo)向在地質(zhì)工程一體化實(shí)踐中的應(yīng)用

文/王建威 張志偉，.身份證號(hào)：4459890487X；.身份證號(hào)：407698603

三維地質(zhì)導(dǎo)向在地質(zhì)工程一體化實(shí)踐中的應(yīng)用

文/王建威1張志偉2，1.身份證號(hào)：41142519890418271X；2.身份證號(hào)：410726198610111213

隨著非常規(guī)油氣藏水平井提產(chǎn)、降本、增效需求的提高，地質(zhì)工程一體化已經(jīng)成為必不可少的勘探開發(fā)策略。常規(guī)油氣田開發(fā)中地質(zhì)研究往往扮演著指導(dǎo)工程施工的角色，而工程施工的主要任務(wù)是為地質(zhì)研究服務(wù)并實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目標(biāo)。三維地質(zhì)導(dǎo)向在地質(zhì)工程一體化在地質(zhì)工程中起到了重要的作用，在高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目標(biāo)的同時(shí)，提高地質(zhì)工程的整體時(shí)效，達(dá)到理想的降本增效的目標(biāo)。

三維地質(zhì)導(dǎo)向；地質(zhì)工程一體化；應(yīng)用

1 三維地質(zhì)導(dǎo)向

1.1 基本思路

三維地質(zhì)導(dǎo)向是將地質(zhì)導(dǎo)向的理念與三維地質(zhì)建模結(jié)合起來，即在三維地質(zhì)模型里實(shí)現(xiàn)水平井、大斜度井的地質(zhì)導(dǎo)向功能。具體過程如下：在鉆前應(yīng)用已有的地質(zhì)、物探數(shù)據(jù)建立地質(zhì)模型精細(xì)刻畫地下構(gòu)造及油藏特性；在鉆井過程中通過井場(chǎng)各種數(shù)據(jù)的補(bǔ)充不斷修正地質(zhì)模型，模擬井軌跡在三維地質(zhì)模型中的穿越，參考模型數(shù)據(jù)為地質(zhì)導(dǎo)向提供井眼軌跡調(diào)整建議，通過可視化顯示鄰井，輔助解決多井眼防碰問題。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 地質(zhì)建模與模型調(diào)整

構(gòu)建定量?jī)?chǔ)層地質(zhì)模型是三維地質(zhì)導(dǎo)向的核心和基礎(chǔ)，對(duì)地下油藏特性進(jìn)行準(zhǔn)確、精細(xì)的刻畫是導(dǎo)向成功的前提。本文實(shí)例采用約束Delaunay三角剖分算法為核心技術(shù)建立構(gòu)造模型（包括斷層、小層、細(xì)分小層）；綜合利用測(cè)井、鉆井等數(shù)據(jù)，采用序貫高斯、布爾模擬、克里金等算法進(jìn)行隨機(jī)模擬，并采用巖相模型、地震屬性模型等作為屬性模擬的約束條件，進(jìn)行帶相控的屬性建模。將屬性模型和構(gòu)造模型疊加在一起，形成包含立體空間起伏的儲(chǔ)層物性模型。為提高建模和模型調(diào)整效率，采用了基于格網(wǎng)劃分的自適應(yīng)分割-合并方法構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)格，并對(duì)其中的關(guān)鍵算法進(jìn)行了優(yōu)化，有效提高了地質(zhì)建模和模型調(diào)整的速度。

1.2.2 三維顯示與交互操作

地質(zhì)模型及井軌跡的三維顯示是三維地質(zhì)導(dǎo)向的核心組成部分之一，是人機(jī)交互的基礎(chǔ)。本文實(shí)例中三維地質(zhì)導(dǎo)向軟件采用OpenGL技術(shù)在微機(jī)上實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)模型及井軌跡的三維顯示，并可自如地旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、縮放、切割，并可隨意揀選三維空間中的對(duì)象，充分滿足了隨鉆技術(shù)人員對(duì)地下地質(zhì)情況進(jìn)行全方位了解和靈活操作的要求。

1.2.3 井眼軌跡預(yù)測(cè)

在導(dǎo)向過程中，通過對(duì)井眼軌跡的預(yù)測(cè)，能夠比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)鉆遇下一特殊地層（油層或泥巖）的深度，及時(shí)了解鉆前油藏特征。

2 三維地質(zhì)導(dǎo)向的應(yīng)用

當(dāng)前主流的地質(zhì)導(dǎo)向方法仍然是基于簡(jiǎn)單的二維地質(zhì)模型，難以與鉆前和鉆后的各個(gè)環(huán)節(jié)相對(duì)接。例如，鉆前分析只能參考地震剖面和鄰井導(dǎo)向模型圖，難以利用已有數(shù)據(jù)，優(yōu)化鉆前軌跡設(shè)計(jì)；實(shí)鉆導(dǎo)向決策嚴(yán)重依賴于隨鉆測(cè)井工具，缺少預(yù)判預(yù)調(diào)能力；鉆后導(dǎo)向模型難以與綜合地質(zhì)模型結(jié)合，為后期施工提供支撐。完整的地質(zhì)導(dǎo)向工作應(yīng)該涵蓋鉆井施工的上下游，即鉆前充分挖掘區(qū)域地質(zhì)綜合研究的價(jià)值，形成對(duì)實(shí)鉆具有前瞻性指導(dǎo)意義的三維導(dǎo)向模型；實(shí)鉆過程利用隨鉆數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)迭代建模，提高三維模型精度；鉆后形成高精度井區(qū)三維模型，為鉆后地質(zhì)力學(xué)建模及儲(chǔ)層改造設(shè)計(jì)優(yōu)化提供綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)。

2.1 三維地質(zhì)導(dǎo)向

三維地質(zhì)導(dǎo)向是建立在地質(zhì)工程一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)上，充分體現(xiàn)了一體化施工的優(yōu)勢(shì)。水平井部署區(qū)一般有豐富的地質(zhì)綜合研究資料。鉆前需要通過精細(xì)地震解釋和直井分層控制技術(shù)建立初步的三維構(gòu)造模型，根據(jù)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、天然裂縫描述和地質(zhì)力學(xué)分析數(shù)據(jù)篩選甜點(diǎn)有利區(qū)和層位，優(yōu)導(dǎo)向窗口和水平井軌跡設(shè)計(jì)，規(guī)避風(fēng)區(qū)段及層位。由于地震資料品質(zhì)的限制，這時(shí)建立的三維地質(zhì)模型比較粗糙，無法預(yù)測(cè)微構(gòu)造形態(tài)。三維地質(zhì)導(dǎo)向方法的核心是高精度水平井井控，這就涉及如何將已完鉆井的地質(zhì)導(dǎo)向模型數(shù)字化為三維建模軟件可讀的數(shù)據(jù)格式，并將其植入三維模型。該過程被稱作“地質(zhì)導(dǎo)向模型重構(gòu)”。有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向模型重構(gòu)：①傳統(tǒng)的模擬—擬合法。以井區(qū)中直井所測(cè)得的地層厚度和組合為基準(zhǔn)建立二維導(dǎo)向模型，將直井測(cè)井曲線賦值到模型中，轉(zhuǎn)換為模型屬性。將完鉆井軌跡投入模型中，沿軌跡抽取高分辨率模擬測(cè)井曲線，將其與實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行對(duì)比。參考實(shí)鉆導(dǎo)向模型，對(duì)模型劃分區(qū)段，不斷調(diào)整每個(gè)區(qū)段的地層傾角，使得模擬曲線和實(shí)測(cè)曲線最大程度擬合。擬合的程度越高，擬合的曲線數(shù)量越多（如自然伽馬、電阻率、中子、密度等），得到的重構(gòu)模型越準(zhǔn)。②近年來隨著北美非常規(guī)水平井大規(guī)模開發(fā)興起的真垂厚對(duì)比法。由于地層厚度和物性在平面上有一定變化，因此模擬—擬合法有一定的多解性。將實(shí)測(cè)曲線以地層真垂厚的刻度畫出來，即可得到真垂厚曲線。模型中的地層傾角影響的是實(shí)測(cè)曲線真垂厚的解釋。調(diào)整地層傾角，實(shí)測(cè)曲線的真垂厚發(fā)生改變。

2.2 三維地質(zhì)導(dǎo)向?yàn)榉浅Ｒ?guī)水平井鉆井環(huán)節(jié)帶來諸多益處

由于實(shí)現(xiàn)了預(yù)判預(yù)調(diào)，因此能夠?qū)⒕壽E置于“地質(zhì)+工程”甜點(diǎn)內(nèi)，井軌跡設(shè)計(jì)從單純追求鉆遇率向鉆遇率和工程安全與時(shí)效保證并重發(fā)展。沿設(shè)計(jì)井軌跡提取的構(gòu)造和屬性剖面在保證鉆遇率的同時(shí)，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)層位，在構(gòu)造出現(xiàn)突變的位置使井軌跡平滑通過，降低狗腿度。平滑的軌跡降低了摩阻、托壓等工程問題，提高了機(jī)械鉆速。同時(shí)由于軌跡調(diào)整頻率降低，發(fā)送指令次數(shù)減少，所以進(jìn)一步提高了綜合鉆井時(shí)效。三維地質(zhì)導(dǎo)向降低了對(duì)隨鉆測(cè)井工具的依賴，只需要工具能夠提供基本的測(cè)井曲線。簡(jiǎn)化的鉆具組合不僅大幅降低了工具使用成本，而且降低了鉆具剛性和長(zhǎng)度，對(duì)保證井下安全十分有利。

3 結(jié)語

三維地質(zhì)導(dǎo)向?qū)⒌刭|(zhì)導(dǎo)向理念和三維地質(zhì)建模有機(jī)結(jié)合起來，拓展了對(duì)地質(zhì)、物探資料的綜合應(yīng)用范疇，為在三維地質(zhì)導(dǎo)向在地質(zhì)工程一體化提供了系統(tǒng)平臺(tái)；直觀展示井眼軌跡在三維空間的相互關(guān)系，有助于降低井筒碰撞風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生；聯(lián)合二維、三維地質(zhì)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)地質(zhì)油藏決策，三維地質(zhì)導(dǎo)向在地質(zhì)工程一體化起到了重要的作用。

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