水平井地質導向軟件系統的設計

杜強

（大慶鉆探工程公司地質錄井一公司信息中心，黑龍江 大慶163000）

水平井可以大大增加井眼在產層中的長度和產層的泄油面積，其成本略高于直井，但單井產量卻是直井的數倍[1]，這使得水平井在致密油、稠油、薄層、低滲層、頁巖氣等油氣藏的開發中得到了廣泛的應用。當前，致密砂巖油氣藏、頁巖油氣藏正成為中國油氣勘探開發的主流和熱點[2-3]，已逐漸成為了致密油、頁巖氣、稠油、薄層等油氣層的主要開發手段，對于這類非常規油氣資源，只有通過水平井這種開采方式才能獲得較好的經濟價值。為了更好的保證水平井目的層的鉆遇率，提高開發的效益，水平井的施工過程中需要隨鉆進行地質導向，該項工作的整個過程中都需要應用地質導向軟件，所以一款功能全面先進的地質導向軟件已經成為了水平井施工的必要工具。

水平井地質導向軟件是針對現場錄井地質導向人員建立的一套水平井隨鉆分析地質導向系統，以區域地質模型或地震模型為框架、以鄰井綜合地質信息為參考、以地質數據、綜合錄井數據、LWD/MWD 隨鉆測井數據為依據，通過一套集數據管理、實時數據采集和可視化、實時對比和評價、實時監測與控制、系統成果管理與發布等功能為一體的系統平臺，建立平面、剖面和三維地質導向模型，進行實時的地層對比與儲層預測、隨鉆監控與導向分析、軌跡預測調整與對比分析等，準確判定著陸點，并確保水平井水平段在油層內穿行。目前，行業內較為先進的地質導向軟件均為國外公司設計研發，國內同類軟件在隨鉆地層反演、曲線正演等方面仍有較大差距。本文將對水平井地質導向軟件的模塊和功能設計進行探討。

1 國內外現狀

世界上大的石油工程服務公司都強化隨鉆測井技術的研發力度。目前該項技術主要被Schlumberger、Halliburton 和Baker Hughes 等幾大公司所壟斷。這些公司不僅有導向設備，還有成熟的配套地質導向軟件系統。以三大油服為例，他們的地質導向軟件是依托于原有的強大的地質研究平臺，以導向模塊的形式掛接在平臺上，以地質模型或地震模型為基礎，結合隨鉆的測錄井數據，能夠進行隨鉆地層反演和預測曲線，在實鉆過程中在地質體認識發生變化時快速的校正模型，能夠進行精細的模型跟蹤導向，并依托其公司的大型RTOC 平臺，實現基地與現場的動態導向工作模式，現場與基地能夠快速無障礙的溝通與資料共享，基地專家可對現場進行決策指揮。

在國內，近幾年有多家油田的錄井公司和石油行業軟件公司進行了地質導向系統方面的研發，他們的軟件產品可以實現進行地層對比、剖面跟蹤，有些側重于地震資料的應用，有些側重于定錄一體化，但各家軟件在隨鉆地層反演、模型精細矯正及綜合地質導向分析方面能力不足。

2 數據管理與同步

水平井地質導向所需要用到的數據種類較多，數據量較大，并對數據的實時性和準確性有較高的要求。在數據管理方面需要選取能夠支持較大數據量、支持較多數據類型、維護簡單的數據庫，以支持現場地質導向對地震、地質模型的應用，對數據、圖片、長文本及文件的存儲，以及適應應用現場對數據庫的低維護要求。同時軟件應具有數據同步或接收模塊，能夠實時獲取到LWD 儀器、綜合錄井儀器、錄井巖性數據等隨鉆數據，用于對水平井的隨鉆分析。

3 鉆前建模分析模塊

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[4]。軟件需要能夠利用以上數據，對區域內地質情況及構造進行研究。軟件應能夠提取出沿設計軌跡方位的地層分層和地層構造趨勢，建立初始構造模型，并利用鄰井曲線進行地層反演，建立沿設計軌跡方位的屬性反演模型，并能針對該屬性反演模型和鄰井的垂向曲線進行分析建立導向預案。

4 著陸點控制模塊

著陸點控制模塊主要由多井對比分析、著陸點預測兩個功能組成。多井對比分析能夠對本井和鄰井的各類曲線、巖性進行成圖對比，根據曲線特征和巖性組合來進行層位的劃分，國外同類軟件中普遍缺失該功能，國內軟件中該功能一般采取將目標井轉換為垂深的對比方式，但垂深對比模式受地層傾角影響，會使水平井的曲線形態出現拉伸和壓縮，使垂深地層出現假的增厚和減薄，影響地層對比的精度，誤導層位的劃分。針對該情況，筆者設計了視垂厚度對比模式，視垂厚度就是利用地質設計或前期的分析，將各地層分段的賦予地層傾角，然后應用這些分段的井斜角和地層傾角，按層段來計算每段的地層視垂厚度，最后根據計算出的每段厚度進行累加，獲得整口井的視垂厚度圖。該對比模式可將實鉆水平井轉換為鉆一口垂直井的曲線形態，提高地層對比和著陸點預測的精度。著陸點預測功能是通過對實鉆井和鄰井進行標志層對比，結合鄰井層位厚度和構造趨勢來進行著陸點的預測控制，獲得最新的預測著陸點信息后，應對待鉆軌跡進行重新設計調整來引導鉆頭平穩著陸于目的層。

5 水平段跟蹤監控模塊

水平段跟蹤監控模塊主要應實現以下幾項功能：隨鉆跟蹤監控模塊，需要實現隨鉆數據的實時同步更新顯示，可對隨鉆曲線數值或軌跡距目的層頂底距離設立閾值進行預警；隨鉆模型分析校正功能，該功能中的核心技術為地層反演及曲線正演技術，通過地層趨勢、分層、鄰井曲線建立基于某鄰井測井屬性的反演模型，再通過實鉆井軌跡與該屬性模型擬合正演出一條曲線，將正演曲線與實鉆曲線進行對比匹配，當這兩條曲線不匹配時，根據曲線形態分析進行反演模型的校正，模型的校正會影響正演曲線改變形態，直至這兩條曲線形態一致，此時得到的反演模型就能較好的解釋目前地下地層的情況，需要注意的是地質導向具有多解性，可能會有多種模型都能夠得到匹配的效果；隨鉆成像解釋模塊，該模塊可將井下的方位測井曲線通過三次樣條插值繪制為隨鉆成像圖像，并根據成像中拾取出的圖像形態自動計算出地層傾角信息；軌跡預測與計算模塊，該模塊實現兩方面功能：一是實現對當前井軌跡的預測，即以當前狀態再打幾十米后軌跡處于什么位置，二是若當前井軌跡已經出層或預測即將出層，那么提供待鉆井軌跡設計功能設計出一條平滑的待鉆井軌跡引導鉆頭回到層中較好位置。

6 完鉆分析及成果輸出模塊

水平井完鉆后，地質導向師需應用地質導向軟件導出在地質導向過程中生成的各類圖件，完善提交導向報告，并根據隨鉆過程中得到的所有數據分析出軌跡中各段處于目的層中的位置，計算距頂底的距離，分析各段的含油性，統計鉆遇率，為后續施工如壓裂、試油等提供參考信息，能夠將單井信息導出為該區塊后續鉆井提供參考信息。

7 結論

水平井地質導向軟件是一種應用各類數據資料進行綜合分析，為地質導向工作提供支持的工具軟件，上文中，筆者根據自己多年的工作和研究內容，提出了一種較為先進全面的軟件功能設計方案，為了跟上國外的技術更新，未來我們還需要加強導向軟件對隨鉆探邊工具數據的顯示和分析，目前國內各油田和工程公司都高度重視水平井相關技術，相信國內的地質導向軟件未來一定能夠達到國際先進水平。