遼河油田曙光區(qū)塊薄油層水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用

楊堯焜 蔣琳琳

摘? ?要：遼河油田曙光區(qū)塊油藏具有稠油、多層、非均質(zhì)、油層薄、低滲等特性，為了解決當(dāng)今低油價(jià)、開采成本高等技術(shù)難題，長(zhǎng)城鉆探采用隨鉆測(cè)井技術(shù)并結(jié)合方位電阻率探邊地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量8個(gè)軸向電阻率、8個(gè)徑向邊界感應(yīng)電壓參數(shù)，設(shè)計(jì)了四發(fā)三收對(duì)稱加不對(duì)稱的“交聯(lián)天線”結(jié)構(gòu)，采用復(fù)鏡像理論進(jìn)行正反演三維模擬分析，根據(jù)電壓數(shù)值的變化，實(shí)時(shí)提供鉆遇地層井眼到邊界的距離和方位，結(jié)合方位探邊和隨鉆測(cè)量伽馬、電阻率等地層參數(shù)，準(zhǔn)確判斷在油層旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，提高了薄油層水平井單井鉆遇率，順利完鉆30余口，降低了鉆井成本，證明了長(zhǎng)城鉆探地質(zhì)導(dǎo)向鉆井在曙光區(qū)塊的適用性和必要性。

關(guān)鍵詞：薄油層? 地質(zhì)導(dǎo)向? 方位探邊? 鉆遇率

中圖分類號(hào)：TE355.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）09（c）-0051-03

遼河油田重點(diǎn)區(qū)塊曙光采油廠目前處于開采中后期，某些地區(qū)已經(jīng)處于三次采油，采出原油含水率高，產(chǎn)量衰減明顯。為了油田穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展，采用直井開采經(jīng)濟(jì)效益差，甚至經(jīng)濟(jì)效益虧損，因此需要采用水平井提高低滲薄油層區(qū)塊的產(chǎn)量和效益[1-2]。長(zhǎng)城鉆探一直致力于水平井鉆井技術(shù)的發(fā)展，為遼河油田曙光采油廠后期開采和維持產(chǎn)量提供了重要的保證。隨著水平井技術(shù)的不斷發(fā)展，長(zhǎng)城鉆探水平井鉆井工藝和技術(shù)的發(fā)展，水平井軌跡控制準(zhǔn)確穩(wěn)定在垂向上在1m以內(nèi)，橫向1m以內(nèi)，為今后的薄油層區(qū)塊開采提供了重要的技術(shù)支持。

1? 曙光區(qū)塊低滲油藏鉆井思路

遼河油田重點(diǎn)區(qū)塊曙光區(qū)塊油藏具有稠油、多層、非均質(zhì)、儲(chǔ)層滲透率低、裂縫發(fā)育等特性，開采成本高，通過(guò)研究分析，確定了GW-LWD地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，總體鉆井思路，在降低開采成本的基礎(chǔ)上，增加油層的泄油面積。

2? 水平井技術(shù)施工難點(diǎn)

遼河油田重點(diǎn)區(qū)塊曙光區(qū)塊地層穩(wěn)定性差，斷層位置方位不確定;造斜段設(shè)計(jì)狗腿大，從泥巖進(jìn)入砂巖地層井眼軌跡控制難度大;水平段油層厚度小，油層中夾層多，對(duì)油層垂深的預(yù)測(cè)和軌跡入靶難度大;防碰難度大，防碰井中心距最近的不到1m，對(duì)水平井鉆井工藝設(shè)備要求高[4]。

3? 地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)特點(diǎn)

長(zhǎng)城鉆探自主研發(fā)的隨鉆測(cè)量?jī)x器主要由伽馬隨鉆測(cè)井儀、方位電阻率隨鉆測(cè)井儀、中子孔隙度隨鉆測(cè)井儀、探管、脈沖、發(fā)電機(jī)等組成，設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示，該儀器不僅可以準(zhǔn)確地測(cè)量井斜、方位、井深、鉆壓等鉆井工程參數(shù)，而且可以獲得電阻率、伽馬、孔隙度等地層參數(shù)，與測(cè)井曲線對(duì)比，測(cè)量精確。

另外，目前研發(fā)的隨鉆方位電磁波電阻率測(cè)井儀，可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)油層與泥巖邊界[5-6]，該儀器主要采用兩種測(cè)量頻率（2MHz和500kHz），測(cè)量天線采用四發(fā)三收電磁波電阻率測(cè)量方法，能夠提供8個(gè)軸向電磁波電阻率測(cè)量參數(shù)和8個(gè)井眼周向（方位）電磁波電壓測(cè)量參數(shù)，如圖2。儀器T1、T2、T3、T4發(fā)射固定頻率的電磁波信號(hào)（2MHz或500kHz）到地層，電磁波信號(hào)通過(guò)地層后，由接收天線R1、R2、RXRZ來(lái)接收信號(hào)，測(cè)量的信號(hào)是每個(gè)發(fā)射天線到每個(gè)接收天線的絕對(duì)或原始測(cè)量值，采用復(fù)鏡像理論進(jìn)行正反演計(jì)算，提高邊界測(cè)量精度。嵌入式軟件計(jì)算補(bǔ)償相位差和幅度比，將計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)降孛妫ㄟ^(guò)地面軟件將相位差與幅度比轉(zhuǎn)化為地層電阻率值。

采用三維正演模型進(jìn)行仿真，分別模擬上層是低阻油層和下層是低阻油層，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，模擬結(jié)果如圖3、如圖4。左圖：T1、T2為軸向發(fā)射線圈、R1、R2為軸向接收線圈、R3、R4為橫向接收線圈。其中，R1與R3、R2與R4具有相同中心點(diǎn)。右圖：橫軸表示儀器與地層邊界垂直距離，縱軸表示儀器橫向天線旋轉(zhuǎn)角度，顏色區(qū)分R3與R1感應(yīng)電壓的比值。

從模擬結(jié)果可以看出，隨著測(cè)井儀器旋轉(zhuǎn)360°，R3/R1感應(yīng)電壓之比在靠近分界面時(shí)，都呈現(xiàn)余弦變化。接近上層泥巖時(shí)R3/R1感應(yīng)電壓之比是負(fù)余弦;接近下層泥巖時(shí)R3/R1感應(yīng)電壓之比是正余弦。地質(zhì)導(dǎo)向工程師可以根據(jù)通過(guò)觀察R3/R1感應(yīng)電壓之比的變化規(guī)律，就可以判斷是接近上部泥巖還是下部泥巖。

4? LWD地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)杜84某井自下而上地層為新生界古近系沙河街組的沙三段、沙一+二段，新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系平原組。鉆至井深1100.00m后（垂深：1011.12m，井斜：88.15°，真方位：231.15°），鉆時(shí)4.50～7.40min/m，近電阻為25.09Ω·m，遠(yuǎn)電阻為28Ω·m，伽馬為48API，此時(shí)根據(jù)上返的巖屑判斷該處巖性為灰色泥巖與砂巖混層，此時(shí)將井斜角調(diào)整到89.5°，井深到1175m（垂深：1013m，井斜：89.5°，真方位：231.15°） ，遠(yuǎn)、近電阻突破100Ω·m，通過(guò)方位電阻率發(fā)現(xiàn)“尖端”，判斷準(zhǔn)確進(jìn)入油層。鉆至1230m處（垂深：1014m，井斜：90.1°，真方位：231.25°），遠(yuǎn)近電阻率值突然下降，但伽馬數(shù)值沒有明顯波動(dòng)，巖性灰色泥巖居多，通過(guò)隨鉆方位電阻率探邊，結(jié)合電阻率數(shù)值，判斷進(jìn)入泥巖夾層。鉆至1250m（垂深：1014m，井斜：90°，真方位：231.17°）處，鉆時(shí)3.50～4.40min/m，遠(yuǎn)、近電阻率開始上升，在井深1275m處達(dá)到最大，近電阻值為200Ω·m，遠(yuǎn)電阻值為142Ω·m，伽馬值下降，伽馬值在40～70API之間波動(dòng)，結(jié)合綜合錄井和巖屑砂樣判斷鉆頭在油層中鉆進(jìn)，鉆至1335m（垂深：1013m，井斜：89.5°，真方位：231.15°），電阻率值緩慢下降、伽馬值逐漸變大，砂巖較少泥巖含量較多，根據(jù)軌跡判斷，從油層下部穿出。

從水平段進(jìn)出油層的電阻率和伽馬變化規(guī)律分析，如圖5，油層厚度大概在4m左右，電阻率出現(xiàn)兩次明顯的波動(dòng)變化，伽馬也有一次明顯的上下波動(dòng)，證實(shí)沙礫巖中出現(xiàn)泥巖夾層，通過(guò)綜合錄井等資料的證明，隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)與電測(cè)數(shù)據(jù)基本符合，油層鉆遇率94.26%，說(shuō)明長(zhǎng)城鉆探地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)對(duì)薄油層水平井鉆井技術(shù)具有重要的指導(dǎo)作用。

5? GWLWD地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的推廣

長(zhǎng)城鉆探在遼河油田曙光區(qū)塊鉆成了30余口薄油層水平井，均采用GWLWD地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，解決了測(cè)井周期長(zhǎng)、施工風(fēng)險(xiǎn)大等技術(shù)難題，降低了鉆井成本，提高了鉆井效率，建立了隨鉆測(cè)井地質(zhì)導(dǎo)向快速評(píng)價(jià)系統(tǒng)，不斷完善儀器，提高測(cè)量精確程度，針對(duì)復(fù)雜地層快速定位儲(chǔ)層方位，及時(shí)調(diào)整水平井井眼軌跡，提高油層鉆遇率。

杜84-興H604井采用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，完鉆井深1381.00m，垂深818.49m。本井閉合位移695.57m，閉合方位230.93°。該井使用通過(guò)GWLWD地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，實(shí)鉆情況較好，水平段內(nèi)砂巖連續(xù)，油氣顯示均一。通過(guò)伽馬和電阻率曲線分析，水平段入靶發(fā)生局部砂體變化，目的層整體下降2.86m，油層鉆遇率97.58%。

6? 結(jié)論和建議

（1）針對(duì)遼河油區(qū)薄油層水平井開發(fā)難點(diǎn)，采用GWLWD地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，具有近鉆頭、測(cè)量數(shù)據(jù)多的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，滿足設(shè)計(jì)開發(fā)要求。

（2）GW-LWD方位電阻率儀器能夠測(cè)量8個(gè)軸向電阻率、8個(gè)徑向邊界感應(yīng)電壓參數(shù)，實(shí)時(shí)提供鉆遇地層井眼到邊界的距離和方位，設(shè)計(jì)了四發(fā)三收對(duì)稱加不對(duì)稱的“交聯(lián)天線”結(jié)構(gòu)，采用復(fù)鏡像理論進(jìn)行正反演三維模擬，可提高邊界測(cè)量精度。

（3）GW-LWD地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)采用隨鉆方位電阻率探邊技術(shù)，配合隨鉆測(cè)量伽馬、電阻率等地層參數(shù)，準(zhǔn)確判斷在油層旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，提高了薄油層水平井單井鉆遇率，降低了鉆井成本，加快遼河油田薄油層水平井的開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁永浩，李舟波，馬宏宇.隨鉆測(cè)井技術(shù)的發(fā)展[J].世界地質(zhì)，2004（3）：270-274.

[2] 張辛耘，王敬農(nóng)，郭彥軍.隨鉆測(cè)井技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)[J].測(cè)井技術(shù)，2006（1）：10-15.

[3] 張忠志，丁紅，劉院濤.夏92-H井復(fù)雜地層地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)[J].石油鉆采工藝，2014，36（4）：6-9.

[4] 李杉. 薄油層多底井井眼軌跡中調(diào)整點(diǎn)的確定及應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2012，34（6）：10-13.

[5] 蘇義腦，竇修榮.隨鉆測(cè)量、隨鉆測(cè)井與錄井工具[J].石油鉆采工藝，2005，27（1）：1-3.

[6] 鄒曉萍，陳恭洋.邊際油田薄油層開發(fā)中的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，35（5）：65-72.