水平井地質導向研究

邱世軍

（中國石油大慶油田第九采油廠地質大隊，黑龍江大慶 163853）

在現有鉆井技術中，水平井因能在油層中穿行，與直、斜井相比，具有較大的裸露面積，單井產量高，綜合開發成本相對較低的優勢而得到了推廣應用。

水平井是高投資項目，通常，在實際鉆井前都會做充分的地質、工程等方面的研究，有詳細的設計方案，對鉆井目的，區域地質、地震、對比井、目的井研究都有清楚的描述，對水平井軌跡與所穿越地層的空間關系有明確的要求。然而，地下地質情況復雜，這個設計方案只是一個理想化的方案，與實際地質條件存在或多或少的距離。

水平井地質導向的價值在于：在充分理解設計方案的基礎上，結合目的井實鉆數據，現場分析研究，實時調整、修正目的井井眼軌跡，使理想化的設計方案更加貼近地下真實地質條件，實現鉆井目的。

本文將對水平井地質導向進行簡單的探討，希冀有助于水平井地質導向工作的開展。

1 地質導向前的準備

1.1 理解設計方案

水平井地質導向所做的一切工作都是為了實現設計方案的目的。地質導向前應以設計方案為基礎收集區域地質、地震、對比井、目的井的資料和研究成果，如：最新目的層構造圖、地震解釋體、地質模型等。分析研究，并以此理解設計方案的目的，梳理工作流程，明確導向中的重點、難點工作。從設計方案到實鉆目的井，中間有一段時間間隔，可能有新的數據資料需要收集，資料可能增加，措施可能調整，但設計方案的目的通常不會改變。

1.2 溝通相關崗位

地質導向只是水平井鉆井施工的一個部分，需要與其他崗位協作才能使工作順利進行。需從儀器工程師手中收集隨鉆測井和隨鉆測量各參數的零長，儀器特征（比如，北京石油機械廠有個LWD系列可以停鉆測量上下GR，這對水平段判斷進出層很有用）；與錄井工程師研究目的井的巖屑、氣測表現特征；了解泥漿工程師加藥時間和對錄井數據的影響；了解井隊技術員對施工進度的安排；與定向井工程師商討施工策略，眼井軌跡調整注意事項，與定向井工程師的溝通尤為重要，因為地質導向工程師的所有決策都是通過定向井工程師實現的。

上述各崗位工程師通常不屬于同一個工作單位，彼此之間并不了解，所以提前溝通非常必要。

2 造斜段的地質導向

2.1 地質導向方法選擇

造斜段對井眼軌跡的調整是以最終能在靶點平穩著陸為目標。采用的第一個方法是鄰井對比預測法，即，通過與對比井做地層對比，找出層位相當的地層，把目的井的地質剖面與對比井聯系起來，整體上認識沉積地層在縱橫向上的分布與特征，進而推算出靶點垂深。操作步驟如下：

（1）以目的井已鉆井段與對比井做鄰井對比；深度標尺應采用垂深TVD或者海拔深度SSTVD方式。

（2）選擇標志層，使目的井的地質剖面與對比井聯系起來；標志層應當區域上分布穩定,電性、巖性特征明顯,易于識別；隨著井眼軌跡的鉆進，標志層越來越多。

（3）推算目的層位置，如圖1所示，對比井一個標志層到目的層的厚度是確定的，簡稱對比厚度，在理想情況下，目的井對應標志層的垂深加上對比厚度，就是對比點位置目的層垂深。

（4）預測靶點垂深，利用對比點位置目的層垂深、對比點與靶點的平面距離、地層傾角，通過幾何計算，就可預測靶點位置目的層垂深。

以某井為例，鄰井對比圖如圖1所示，采用GR和LLD電測曲線對比，在目的層以上劃分了8個標志層，目的井現已鉆遇到第6個標志層，將對比井與目的井的標志層6對齊，確定對比厚度，進而預測目的井靶點垂深。

圖1 鄰井對比圖

這種預測方法的缺點是：對比厚度和地層傾角與真實地質情況存在誤差，而且，標志層距離目的層越遠，不可預測性越大。所以還有第二種預測靶點垂深的方法，運用對比井、區域地質構造、地震數據，建模，預測靶點垂深，這種設計方案預測靶點垂深的方法，這里，簡稱方案預測法。

地質導向工程師需要在這2種預測方法中折衷，通常，標志層距離目的層越遠，則重點考慮方案預測法，標志層距離目的層越近，則主要考慮鄰井對比預測法。

2.2 具體操作

造斜段可分為前期、中期、后期3段。

（1）造斜段前期，井斜角大概在小于60°的時候，重點考慮方案預測法，兼顧考慮鄰井對比預測法，把靶點垂深的誤差控制在5m以內，預防在靶點硬著陸。

（2）造斜段中期，井斜角大概60°～80°的時候，綜合考慮2種預測方法，把靶點垂深的誤差控制在2m以內，預防在靶點硬著陸。

（3）造斜段后期，井斜角大概在80°以上的時候，主要考慮鄰井對比預測法，把靶點垂深的誤差控制在0.5m以內，重點預防無法著陸的情況。

3 著陸段的地質導向

一個完美的軟著陸，地質導向工作就成功了一半，也為水平段導向打下了成功的基礎；一次勉強的著陸將導致井眼軌跡不圓滑，甚至填眼側鉆。著陸段的地質導向有2項重要工作。

3.1 選擇探頂角度

造斜段完成后，井眼軌跡依然與地層傾角之間存在一個夾角，簡稱著陸夾角，以保證井眼軌跡鉆入目的層，著陸夾角的大小由地質導向工程師根據目的井的地質條件決定；較大的著陸夾角可以更快鉆入目的層中，縮短靶前距，但可能造成井眼軌跡不圓滑，不適合底水油藏；較小的著陸夾角使井眼軌跡圓滑，但可能增加靶前距，浪費水平段，同時，地層傾角存在誤差，過小的著陸夾角可能導致井眼軌跡提前與地層平行，無法著陸。

3.2 協同工作

向相關崗位通報進入著陸段，協同工作，密切關注各參數變化，以及時發現已打開油氣層。要求錄井工程師及時解釋巖屑和氣測，必要時停鉆循環，以確定錄井信息；要求儀器工程師及時匯報測井信息、工程參數變化；要求泥漿工程師保證泥漿不得干擾錄井判斷；一旦確定已打開油氣層，就要增斜進入水平段。

4 平段地質導向

水平段地質導向包括：確定空間關系、預測鉆頭前方地質情況、調整井眼軌跡，3個相互關聯，循序促進的步驟；3個步驟循環往復，直到完鉆。

4.1 確定空間關系

水平段地質導向的第一任務就是確定目的井軌跡與地層之間的空間關系。只有清楚井眼軌跡尤其是已鉆井底處于哪個地層的什么位置，是位于目的層中，還是其上或其下，才能正確地指導地質導向決策。

采用的方法是將目的井需要進行空間位置標定的井段與已確定空間位置的井段進行測井、錄井曲線的相關對比，同時，綜合地質、地震等信息，判斷各信息相關性高的井段為同一地層的對應空間位置。這里，已確定空間位置的井段可以取自目的井，也可以取自對比井。

確定好空間關系后，就可以做巖性分析、油層頂底距離計算、斷層判別、其它地質情況研判等等。

4.2 預測鉆頭前方地質情況

確定好空間關系后，現場分析研究井底地質情況，進而預測鉆頭前地質情況。采用的方法是假設鉆頭前方將鉆井段與鉆頭后已確定空間位置的井段的地質情況具有相關性，同時，綜合對比井和區域的地質、地震等信息，構建出鉆頭前方將鉆井段的地質情況，尤其是構造形態。這種假設在大多數情況下是合理的，但并不總是正確的，這是水平井地質導向最大風險所在。

4.3 調整井眼軌跡

上述2個步驟都是為調整井眼軌跡做準備的。以預測的鉆頭前方地質情況為依據，有效裸露油氣層為目的，參考定向井工程師的意見，在鉆頭前將鉆井段選取多個節點，標明海拔深度，調整井眼軌跡，指導下一步鉆進。

調整井眼軌跡時應參考設計方案，在原設計的軌跡基礎上調整，不脫離設計目的。

圖2 實鉆井眼軌跡與設計井眼軌跡對比圖

以某井為例，見圖2，水平井實鉆井眼軌跡前段平緩，后段較陡，較好地反映了目的儲層的構造變化；設計井眼軌跡是一條簡單的斜線，但對比2條軌跡發現，實鉆井眼軌跡并沒有脫離設計井眼軌跡所反映的構造趨勢；這個例子反映了實鉆井眼軌跡是在設計井眼軌跡的基礎上根據現場研究做出了適應性調整，但并沒有脫離原設計目的。

5 結語

水平井地質導向需要始終遵從設計方案的目的，根據實鉆情況做恰當軌跡調整。地質導向的優勢是得到了現場隨鉆數據的支持；但隨鉆測井曲線數量有限，且精度較低；隨鉆錄井通常誤差較大，甚至失真；導向人員為跟上鉆井進度，研究過程也很倉促；而設計方案所收集的地質、地震信息全面，基于多部門對區域地質整體研究并得到了各部門認同。所以，水平井地質導向是在充分理解設計方案的基礎上，結合目的井實鉆數據，現場分析研究，實時調整、修正目的井井眼軌跡，使理想化的設計方案更加貼近地下真實地質條件，實現鉆井目的。不應因為隨鉆數據與設計方案認識存在不同就輕易否定設計方案。比如，在存在薄互層的地質條件下，因為上、下層局部顯示好于目的地層就輕易改變鉆進軌跡，違背設計方案目的，這樣，可能導致后期很被動。

[1]方錫賢.水平井地質導向管理思考[J].當代石油石化，2013，6（1）：23-27.

[2]吳官生.地質導向法：用于鉆頭前方地質情況預測[J].石油物探譯叢,1998,12(6)：76-82.