鉆井地質設計技術的應用探討

龍玉沙

（大慶油田鉆探工程公司地質錄井一公司，黑龍江 大慶 163411）

油氣田開發在社會經濟發展中發揮著重要作用，而鉆井地質設計是油氣田開發的關鍵環節，其設計質量影響著油氣田開發的效果，為此應當深入研究鉆井地質設計技術的應用。

1 鉆井地質設計概述

鉆井地質設計指的是根據單井任務書，利用地面地質、地球物理勘探、鄰區或鄰井的鉆探資料進行待鉆井的地質設計（如圖1 所示）[1]。鉆井地質設計的主要內容包括井號、井位、井別、井深、鉆井依據與目的、地層與構造、地質錄井與測井的內容和要求、泥漿性能要求、地層壓力預測、井身結構、完井方法以及可能會出現的工程事故等。鉆井工程會消耗大量的資金，甚至會達到上千萬元，且地下情況十分復雜，很容易出現安全事故，為此在進行鉆井之前需要科學開展地質設計，從而保障鉆井工作的順利開展提高鉆井質量。設計人員需要鉆井目的以及現有的地質資料開展鉆井地質設計工作。首先，鉆井有很多目的，根據鉆井目的可以將井劃分為多種類型，例如探井、開發井、地質井、一般開發生產井、評價井、預探井、基準井、參數井等，這些井別反映出了鉆井的基本目的。鉆井的目的決定著資料錄取的著重程度以及地質錄井工作量的大小，例如探井的主要目的就是獲取資料，所以地質工作量較大，而開發井的主要目的是構建采油注水通道，所以地質工作量相對較小。其次，在進行鉆井地質設計之前，設計人員需要系統搜集區域地質概況與鄰井地質資料，例如該區域的地層發育情況、地層剖面分布情況、地層的構造特點、鉆揭地層的流體分布、流體性質以及壓力溫度情況[2]。

2 鉆井地質設計的關鍵技術

2.1 地層預測技術

地層預測技術是鉆井地質設計中的關鍵技術之一，是利用現有資料、三維可視化技術以及地層劃分對比技術預測待設計鉆井地層情況的技術[3]。地層預測技術又可分為地層分層預測技術、油氣層預測技術以及地層巖性剖面預測技術這三種技術。其中，地層分層預測技術指的是在鄰井實鉆資料的基礎上，根據地震以及測井資料制定劃分方案，并根據目的層以及區域層的構造圖科學選擇鄰井進行分層。地層分層的影響因素有很多，例如井型、沉積體系以及構造不整合面與斷層的發育情況等因素都會影響到地層的分層。而地層巖性剖面預測技術指的是根據設計分層數據，在設計井所處沉積相帶與鄰井錄井剖面中的縱向位置的基礎上，預測設計井各個層面巖性的構成。油氣層預測技術指的是依據試油資料、區域特征以及鄰井錄井資料預測可能會含有油氣層位置的技術。

在應用地層分層預測技術時，工作人員需要先收集鄰井實鉆的資料以及地震資料，科學制定劃分方案。之后，工作人員需要綜合分析目的層以及區域構造圖，從而選出最具有代表性的鄰井進行系統分層，并預測設計井可能會出現的地層分層情況。工作人員需要預測設計井在挖掘過程中可能會觸碰到的層位與斷層，預測鉆探的深度以及地層接觸關系。最后，工作人員需要在這些工作的基礎上繪制設計井與鄰井的地層對比圖。

2.2 油氣層保護設計技術

油氣層保護設計技術指的是根據測井、錄井以及地震等資料，并結合鄰井的相關參數開展深入研究與綜合分析，明確目標設計井的關鍵參數，例如鉆井液的類型、相關的性能要求等[4]。同時，工作人員也需要制定可以滿足需求的油氣層保護措施，科學預測油氣蘊含的關鍵層段，達到平衡鉆井以及保護油氣層的目的。

2.3 鉆井工程復雜情況預測技術

鉆井工程復雜情況預測技術就是根據鄰井鉆探過程中的實際情況的分析結果預測設計井的技術。通過鉆井工程復雜情況預測技術可以了解在實際作業時可能會出現的一些較為復雜的情況，并根據分析結果制定行之有效的預防措施，從而避免出現油氣浸、井噴以及井漏等問題。

2.4 地質資料錄取工程項目設計技術

地質資料錄取工程項目設計技術就是根據地質剖面與油氣性質等資料開展地質錄井工程項目的設計工作，從而明確井別與井型等各個方面存在區別的單井、錄井的信息[5]。

2.5 計算機應用技術

可以結合鉆井作業的特點研究可以滿足鉆井作業需求的鉆井地質設計系統軟件，并將該軟件應用在鉆井地質設計工作當中，根據實際情況不斷優化鉆井地質設計工作。同時，也需要根據鉆井地質設計的發展不斷更新軟件，從而為鉆井地質設計奠定基礎。

3 鉆井地質設計技術的應用分析

無論是地層預測技術、油氣層保護設計技術還是地質資料錄取工程項目設計技術、鉆井工程復雜情況預測技術、計算機應用設計技術都在鉆井地質設計工作當中發揮著重要作用，可以有效增強鉆井勘探開發的經濟效益。

本文將以大慶油田當中的某個礦井為例分析鉆井地質設計技術的應用。該礦井具有重要作用，可以探索徐家圍子斷陷徐東坡帶深層砂礫巖儲層的含氣性，并探營四段砂礫巖和登婁庫組。同時，該礦井總的設計深度達到了3950m，當鉆至設計井深時，井底60m當中沒有油氣顯示完鉆[6]。

由于區域性近南北方向與北東方向出現了深大斷裂的情況，所以松遼盆地的北部出現了近南北向的斷凹、斷隆相間的區域構造格局。同時，目的層沙河子組頂面的埋藏深度處于2900～4200m這個范圍當中。從地震反射剖面的情況來看，目標區的砂礫巖體具有明顯的特征，即上方呈現中高頻中強振幅連續反射特征，可以預測其是薄層砂礫巖以及泥層互巖。而下方呈現低頻弱振幅斷續反射特征，所以可以預測是厚層砂礫巖。從能量半衰時的剖面情況來看，目標區的上方呈現中高頻高連續高能特征，因此可以判定其為薄層砂礫巖，而下方呈現低頻較差連續性高能特征，所以判斷其是厚層砂礫巖。

從實際鉆井工作來看，地質設計姚二段與姚三段的頂為1215m，而實際鉆井發現姚二段與姚三段的頂是1211m，所以設計頂高與實際頂高之間有4m 的差距[7]。地質設計泉四段頂是1665m，而實際鉆井發現泉四段頂是1672.5m，設計與實際頂高之間相差7.5m。地質設計登四段頂是2600m，實際鉆井發現登四段頂是2607m，設計與實際頂高之間相差7m。所以，地質設計與實鉆之間的誤差相對較小。而地質設計營城組頂是3065m，實鉆營城組頂是3087m，設計與實鉆之間有22m的誤差，誤差相對較大。

4 優化鉆井地質設計的策略

4.1 加大對地層與工程復雜情況預測技術的研究力度

鉆井地質工作通常都是在地下開展的，若想確保所有的工作都能夠順利進行，就需要掌握底部環境的情況，為此需要根據現有資料對設計井的地層進行預測。為此，工作人員需要加大對地層與工程復雜情況預測技術的研究力度，利用檢測系統明確工作過程中可能會出現的問題并完善預防措施。

4.2 完善地質資料錄取工程項目設計技術

在進行鉆井地質設計時，設計人員需要綜合考慮各種因素，例如油氣性質、地質剖面等因素，所以相關的工作人員需要深入分析地質資料錄取的工程項目，從而為鉆井地質設計工作提供大量可靠的數據信息，這樣設計人員才可以根據地質情況開展鉆井地質設計工作。不同地質錄井工程項目會形成不同的井別與井型，所以需要掌握更加全面的地質資料。

4.3 提高設計人員的專業素養

設計人員的專業素養在一定程度上決定著鉆井地質設計工作的質量，但是一直以來我國的設計人員都存在專業素養較低的問題，對鉆井地質設計工作的發展造成了限制，為此應該通過有效措施提高設計人員的專業素養。第一，需要不斷完善鉆井地質設計工作素質標準，從而充分發揮設計人員的優勢。第二，需要根據素質標準對設計人員進行專業培訓，從而提高現有設計人員的業務能力，并為鉆井地質設計工作提供儲備人員，確保鉆井地質設計工作能夠得到有效銜接[8]。第三，需要對井控進行綜合考核，要從設計上進行本質管控，避免出現原有人員擔任獨立設計的情況，優化鉆井地質設計的效果。

4.4 科學配置工作設備

工作設備是應用鉆井地質設計技術的關鍵部分，影響著技術應用水平，為此在進行鉆井地質設計工作時，設計人員需要科學配置所有的工作設備，同樣在指導性工作當中也需要科學配置工作設備。首先，設計人員需要對前期鉆井地質設計涉及到的精細油藏描述工作站進行科學配置，同時需要完善高性能計算機的硬件與軟件系統。其次，設計人員需要根據實際需求進行地質圖件編繪軟件與地震地質一體化解釋軟件等軟件的安裝，從而不斷提高鉆井地質設計工作的效率與質量。

5 結語

無論是地層預測技術、油氣層保護設計技術、鉆井工程復雜情況預測技術還是地質資料錄取工程項目設計技術與計算機應用設計技術都是鉆井地質設計的關鍵技術，需要根據實際情況將這些技術應用在鉆井地質設計當中，提高設計質量。