自然伽馬探邊技術(shù)在A油田頁巖油中的應(yīng)用

王嵩然 馬振碩 趙永成

摘?要：頁巖油作為石油資源的重要補充，其勘探開發(fā)具有重大意義。采用水平井開發(fā)可以提高產(chǎn)量和采收率。運用自然伽馬探邊技術(shù)，在A油田進行地層探邊應(yīng)用，計算探頭與地層之間的距離，并指導(dǎo)鉆井施工，其效果較好。

關(guān)鍵詞：自然伽馬探邊;隨鉆測井;水平井

Application?of?Natural?Gamma?Border?Detection?Technology

in?Shale?Oil?of?Oilfield?A

Wang?Songran?Ma?Zhenshuo?Zhao?Yongcheng

College?of?Geophysics?and?Petroleum?Resources，Yangtze?University?HubeiWuhan?430100

Abstract：As?an?important?supplement?to?petroleum?resources，the?exploration?and?development?of?shale?oil?is?of?great?significance.Horizontal?well?development?can?improve?production?and?recovery.The?application?of?natural?gamma?border?detection?technology?to?formation?edge?detection?in?Oil?field?A，calculation?of?the?distance?between?the?probe?and?the?formation，and?guidance?of?drilling?construction，has?A?good?effect.

Keywords：Gamma?ray?edge?detection;LWD?logging;horizontal?Wells

水平井鉆井技術(shù)是提高單井產(chǎn)量和采收率的有效方法之一，在世界石油工業(yè)發(fā)展中有廣泛的應(yīng)用。在水平井評價中，準確判斷預(yù)測地層邊界位置，分析井眼軌跡及提高儲層有效鉆遇率對于提高解釋結(jié)論可信度具有重要意義。傳統(tǒng)鉆采技術(shù)對現(xiàn)今的油田難以起到有效開發(fā)。汪忠浩等[1]通過分析自然伽馬測井資料與井眼軌跡到地層界面的距離的關(guān)系，提出了一種確定地層界面空間展布的方法。鄭建東等[2]通過隨鉆方位自然伽馬曲線確定井眼軌跡是否在儲層中;吳意明等[3]使用邊界探測技術(shù)來探測儲層邊界，但是由于技術(shù)受限，對于薄互層和低電阻率儲層仍難以解決。王衛(wèi)等[4]根據(jù)層界面兩側(cè)的電阻率差異、鉆頭距層界面的位置等關(guān)系，再結(jié)合隨鉆電磁波電阻率測井來反演地層邊界。蔣方貴等[5]基于自然伽馬響應(yīng)特征確定井眼軌跡與地層邊界的相對位置，通過正演提出了計算兩者之間相對距離的方法。

本文在前人的研究基礎(chǔ)上，根據(jù)不同儲層不同巖性的伽馬值計算A油田頁巖油地層邊界與井眼軌跡的距離。

1?自然伽馬測井曲線識別地層邊界原理及模型

針對中國陸相沉積油層大多為薄互層的特點，不同厚度下井眼和地層邊界的距離與伽馬測井值的關(guān)系是不同的，那么在薄互層中伽馬測井響應(yīng)模型也會發(fā)生相應(yīng)的變化。下面將分析薄互層的儲層厚度大于探測半徑但小于兩倍的探測半徑這一類模型。

近鉆頭方位伽馬測井從儲集層上邊界鉆進時的響應(yīng)特征規(guī)律，GRD（上）數(shù)值首先會降低，GRU（下）數(shù)值不變。當(dāng)鉆頭穿過邊界后，GRD數(shù)值不再降低且恒定，GRU數(shù)值開始降低;鉆頭從儲集層下邊界鉆進，鉆頭開始靠近界面時，GRU數(shù)值首先會降低，GRD數(shù)值不變，當(dāng)鉆頭穿過邊界后，GRU數(shù)值不再降低且恒定，此時GRD數(shù)值開始降低。當(dāng)上下探測器都完全進入上部低放射性層時，上下伽馬曲線就會重合。鉆頭從儲集層上邊界鉆出：鉆頭開始靠近界面時，GRU數(shù)值首先會升高，GRD數(shù)值不變，當(dāng)鉆頭穿過邊界后，GRU數(shù)值不再升高且恒定，此時GRD數(shù)值開始升高。當(dāng)上下探測器都完全進入上部高放射性層時，上下伽馬曲線就會重合。鉆頭從儲集層下邊界鉆出：鉆頭開始靠近界面時，GRD數(shù)值首先會升高，GRU數(shù)值不變，當(dāng)鉆頭穿過邊界后，GRD數(shù)值不再升高且恒定，此時GRU數(shù)值開始升高。當(dāng)上下探測器都完全進入上部高放射性層時，上下伽馬曲線就會重合。

根據(jù)響應(yīng)方程可以在鉆進過程中結(jié)合伽馬測井值確定地層邊界相對井眼位置，進而可以做出恰當(dāng)?shù)你@進決策。在建立地層模型時，假設(shè)地層是各向同性，認為地層具有對稱性，建立的方程也是儲層中點以上計算方法。在根據(jù)伽馬測井值確定地層邊界相對位置時，是具有多解的。即確定上邊界或是下邊界的相對位置。也可以結(jié)合自然伽馬曲線形態(tài)和其他測井方法判斷是上邊界或是下邊界。

在A油田k井1號儲層中，1號儲層為灰質(zhì)砂巖，受上下云質(zhì)泥巖的影響，簡化模型如圖1，左圖為當(dāng)儲層厚度大于探測半徑，自然伽馬測井儀器探測范圍由上弓形的泥巖區(qū)域加上中間砂巖區(qū)域組成;右圖為自然伽馬值與井眼軌跡到儲層邊界距離的關(guān)系;根據(jù)左圖可以得到伽馬測井響應(yīng)與地層邊界相對位置關(guān)系為：

GR=GR2+R2acos（-dR）+dR2-d2πR2（GR1GR2）（1）

GR是測井響應(yīng)值，API;GR1是云質(zhì)泥巖的自然伽馬測井值，API;GR2是中間儲層為灰質(zhì)砂巖的自然伽馬測井值，API;R為自然伽馬測井儀器的探測半徑，m;d為井眼距地層上邊界的距離，m。

2?模型應(yīng)用

A油田k井1號儲層自2010年以來，該區(qū)的鉆井均見大段熒光顯示和氣測異常，繼而針對該區(qū)鉆的鉆井進行了試油等工作，目前已在多口井獲得工業(yè)油流。該區(qū)被分為兩段，分別為一段和二段。一段分為兩個層組，其中一層組主要為灰色含云質(zhì)泥巖，橫向上分布范圍廣，厚度大，一般在40—120m左右。二層組主要為灰色含云質(zhì)砂巖、云質(zhì)泥巖，在蓋層組的上部發(fā)育一段頁巖油儲層，稱為下“甜點”，厚度較小，一般在30—60m。

以A油田K井Ⅰ號儲層為例，由于地層巖性不同，地層的自然伽馬測井值差異較大，儲層厚度H>R，目的層為灰質(zhì)砂巖，其自然伽馬GR砂≈50API;上下圍巖為云質(zhì)泥巖，其自然伽馬值GR泥≈120API。測井儀器探測半徑為0.3m。

根據(jù)模型再結(jié)合自然伽馬測井響應(yīng)特征分析井眼軌跡與地層界面之間的關(guān)系，結(jié)合地質(zhì)模型實時判斷鉆頭與目的層位置關(guān)系，進而調(diào)整最佳鉆進方向。根據(jù)近鉆頭方位伽馬，在低放射性儲層當(dāng)中，實時判斷鉆頭與地層界面的位置關(guān)系，指導(dǎo)做出實時最佳地質(zhì)導(dǎo)向決策。通過LogXD中提供總自然伽馬測井和方位自然伽馬測井正演模擬，下面將通過LogXD進行實例反演LogXD是一款集顯示、處理和解釋MWD＼＼LWD及電纜測井?dāng)?shù)據(jù)為一體的多功能軟件包。模型應(yīng)用主要利用LogXD軟件通過實現(xiàn)對獲取信息（包括油水界面距離、到蓋層距離、從高角度和大斜度井中通過傳統(tǒng)電阻率測井獲得的井眼與地層的相對傾角以及地層電阻率的各向異性等等）的模型構(gòu)建或正反演。

將模型（2）應(yīng)用于k井1號儲層，由圖2可以看出井眼軌跡與儲層邊界實際情況，a處為井眼軌跡與上邊界的距離，b處為井眼軌跡與下邊界的距離;根據(jù)模型計算的探邊距離與實際井眼軌跡與儲層邊界的距離可由圖3看出，兩者基本吻合，其誤差小于10%，在該水平井上的應(yīng)用較好。

3?結(jié)論

在儲層邊界，由于巖性的差異，儀器探測的儲蓋層自然伽馬響應(yīng)特征差異較大，由此建立了探邊距離與自然伽馬的模型;將此模型應(yīng)用于A油田k井1號儲層，再結(jié)合具體的層厚與具體的巖性，應(yīng)用模型求得的計算距離與實際距離差異較小，應(yīng)用效果較好。

A油田k井1號儲層的蓋層巖石類別與目的層的自然伽馬值差別較大，其在k井1號層位的應(yīng)用效果較好;在應(yīng)用過程中應(yīng)當(dāng)注意，若儲蓋層的自然伽馬值差異較小，那么其探邊效果并不理想。

參考文獻：

[1]汪中浩，易覺非，趙乾富，陳新林，宋帆.水平井測井資料地質(zhì)解釋應(yīng)用[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報，2004（03）：7072+6.

[2]鄭建東，朱建華，閆偉林.大慶長垣扶余致密油水平井測井解釋[J].測井技術(shù)，2019，43（01）：5357.

[3]吳意明，郝以嶺，熊書權(quán).邊界探測技術(shù)在水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向中的應(yīng)用[J].海洋石油，2013，33（02）：8993+118.

[4]王衛(wèi)，倪衛(wèi)寧，王佳琦，劉寶銀，張中慶.基于隨鉆方位伽馬和電磁波電阻率的井下可視化地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)[J].測井技術(shù)，2019，43（03）：235240.

[5]蔣方貴，畢文毅，王嵩然.水平井地質(zhì)導(dǎo)向自然伽馬探邊技術(shù)研究[J].當(dāng)代化工，2020，49（01）：121124.

基金項目：湖北省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽;項目名稱：自然伽馬測井在水平井鉆井探邊中的應(yīng)用，2018036

作者簡介：王嵩然（1998—?），男，蒙古族，遼寧興城人，本科，研究方向：測井。