大位移定向井錄井方法分析

馮海順

長城鉆探工程有限公司錄井公司 遼寧 盤錦 124010

大位移定向井的錄井工作中應制定完善的工作方案和體系，不斷進行錄井工作方法的優化和改良，錄井工作的整體提升有效性和可靠性，確保能夠按照油氣田勘探開發的需求科學有效完成大位移定向井的錄井工作，為各項工作的良好開展夯實基礎。

1 大位移定向井分析

1.1 鉆井分析

對于大位移定向井而言，隨著鉆井斜度的增加，對鉆井工藝技術要求越高，定向井的傾斜度越大，造斜穩斜的難度越大，在此情況下，就需采用鐘擺鉆具和井底螺桿驅動系統，改善鉆井造斜的效果，提升鉆進的效率，降低成本支出量。因此，在鉆井的過程中，需要按照具體情況，采用先進的鉆井技術，某油田企業近年來已經成功完成5口水平井的鉆井工作，最高鉆井斜度和長度較大，主要采用的是水平段扭方位技術，具體情況見表1。隨著鉆井難度的增加，在大位移定向井施工的過程中，該企業采用了PDC鉆頭與螺旋桿工藝進行鉆井，采用高壓噴射技術加快了鉆進的速度，使定向井的最高長度達到1166m，井的傾斜度為74°，斜井和垂深之間的差異為680，同時為預防出現井壁坍塌的事故，改善攜砂性能，采用正電膠聚合物鉆井液，為提升鉆井效果提供支持。

表1 某油田近年來水平井鉆井的參數

1.2 錄井分析

大位移定向井錄井是指在油氣勘探和開發中，通過鉆井技術將井眼的方向和位置控制在目標地層以實現有效的油氣勘探和開發。首先，大位移定向井是指井眼在垂直方向上有較大的位移，通常是指井眼的傾斜度在60°以上。相比傳統的直井，大位移定向井可以在相對較小井的井距內穿越多個地層，提高勘探和開發效率。其次，使用定向鉆井工具和測量儀器，可以精確控制井眼的方向。通過調整鉆井參數和鉆井工具的操作，可以實現井眼的水平、傾斜或曲線鉆進，以滿足特定的勘探和開發需求。最后，大位移定向井可以在垂直方向上穿越多個地層。由于井眼的傾斜度大，可以在相對較小井的井距內穿越多個地層，提高勘探和開發的效率，減少開采難度。大位移定向井錄井具有位移大、方向可控、地層穿越能力強、空間利用率高等特點，能夠提高勘探和開發效率，降低成本，是一種重要的油氣勘探和開發技術[1]。

2 大位移定向井錄井的方法

2.1 常規的錄井技術

2.1.1 巖屑體積跟蹤技術

大位移定向井的巖屑體積跟蹤錄井技術主要是跟蹤井眼中巖屑體積的方法。在鉆井過程中巖屑體積的跟蹤對于評估井眼清潔度和巖屑排出效果至關重要。具體的技術措施為，首先，進行巖屑體積測量，通過測量井眼中巖屑的熒光強度或其他物性參數，可以估算出巖屑體積，此類測量通常是通過熒光錄井儀器進行的。其次，進行數據處理和分析，將測得的巖屑體積數據與其他測井數據（例如井率、地層電阻率等）進行整合和分析，確定巖屑體積的分布情況以及其對井眼清潔度的影響。最后，進行跟蹤和評估，根據測得的巖屑體積數據，可以追蹤井眼中巖屑的分布和變化。通過比較不同深度的巖屑體積，可以評估井眼清潔度的改善情況，并采取相應的措施來優化鉆井作業。需要注意的是，大位移定向井的巖屑體積跟蹤錄井技術是一種輔助工具，其準確性和可靠性可能受到多種因素的影響，如測井儀器的性能、數據處理方法的準確性以及巖屑特性的變化等。因此，在實際應用中需要對數據進行驗證和修正，并結合其他鉆井工程技術來進行綜合評估[2]。

2.1.2 隨鉆層位對比分析技術

目前在大位移定向井錄井期間主要采用的常規錄井技術為隨鉆層位對比分析技術，可以幫助確定井眼的準確位置和方向，主要的措施如圖1所示。

圖1 隨鉆層位對比分析技術

（1）實時測斜

通過在鉆頭或鉆桿上安裝測斜儀，實時測量井眼的傾角和方位角，并將數據傳輸到地面。地面上的工程師可以通過分析這些數據來確定井眼的位置和方向，從而實現對井眼軌跡的控制。

（2）地下導向系統

地下導向系統是一種在井下安裝的設備，可以通過測量磁場、重力和方位等參數來確定井眼的位置。這些系統通常會與地面上的測量設備進行通信，以實現對井眼軌跡的實時監測和調整。

（3）鉆井模擬和預測軟件

鉆井模擬和預測軟件可以通過輸入井眼的地質信息、鉆井參數和土層性質等數據，模擬和預測井眼在不同地層中的軌跡。這些軟件可以幫助工程師在鉆井過程中進行實時比對，以便及時調整鉆進方向和角度[3]。

（4）地下測量儀器

地下測量儀器是安裝在鉆桿上的設備，可以測量井眼的傾角和方位角，并將數據傳輸到地面。這些測量儀器通常與鉆井操作系統或數據處理系統進行連接，以實現對井眼軌跡的實時監測和調整。

同時在大位移定向井錄井過程中，隨鉆層位分析技術的應用，需要按照公式計算分析：

（1）井眼傾角，在笛卡爾坐標系下，井眼傾角可以通過以下公式計算：

式中：Z表示井眼在垂直方向上的位移，R表示井眼到井口的水平距離，m。

在極坐標系下，井眼傾角可以通過以下公式計算：

式中：dZ表示井眼在垂直方向上的微小位移，dR表示井眼在水平方向上的微小位移。

（2）井眼方位角，在笛卡爾坐標系下，井眼方位角可以通過以下公式計算：

式中：X和Y分別表示井眼在水平方向上的位移，m。

在極坐標系下，井眼方位角可以通過以下公式計算：

其中，dR表示井眼在水平方向上的微小位移，R表示井眼到井口的水平距離，m。

（3）井眼位移在笛卡爾坐標系下，井眼位移可以通過以下公式計算：

式中：X、Y和Z分別表示井眼在水平和垂直方向上的位移。

在極坐標系下，井眼位移可以通過以下公式計算：

式中：dR表示井眼在水平方向上的微小位移，dZ表示井眼在垂直方向上的微小位移[4]。

2.2 定量熒光錄井技術

大位移定向井定量熒光錄井技術主要就是測量井眼巖石性質和地層特征的技術，其是通過測量井眼內巖石的熒光強度，獲得關于巖石組分、孔隙度、滲透率和飽和度等信息。

（1）巖石類型識別

定量熒光錄井技術可以根據不同巖石類型的熒光特征，幫助識別井眼中的巖石類型。通過分析熒光強度和光譜特征，可以辨別出沉積巖、非沉積巖、碳酸鹽巖等不同類型的巖石。

（2）孔隙度和滲透率評估

定量熒光錄井技術可以通過測量熒光強度，獲得巖石孔隙度和滲透率的信息。不同類型的巖石和孔隙結構會對熒光強度產生影響，通過定量熒光分析，可以評估巖石的孔隙度和滲透率，為油氣勘探和開發提供重要參考。同時在巖石空隙率評估過程中，需要按照公式進行計算分析：

其中：Vp是孔隙體積，表示巖石中的孔隙空間的體積；Vt是總體積，表示巖石樣品的總體積?？紫堵实挠嬎慊诳紫扼w積和總體積之間的比例關系。通過測量巖石樣品的體積，可以獲得總體積。而孔隙體積可以通過定量熒光錄井技術中的熒光強度或其他巖石物性參數來估計或計算。

（3）流體飽和度評估

定量熒光錄井技術可以通過測量熒光強度隨深度的變化，來評估井眼中不同流體（如油、水、氣）的飽和度。不同流體對熒光強度的影響不同，通過定量熒光分析，可以判斷井眼中不同流體的飽和度，為油氣勘探和儲層評價提供重要依據。同時需要根據公式進行井眼流體飽和度的評估：

其中 Vf 是流體體積（Fluid volume），表示井眼中特定流體的體積；Vp是孔隙體積（Pore volume），表示井眼中的孔隙空間的體積。流體飽和度的計算基于流體體積和孔隙體積之間的比例關系。通過定量熒光錄井技術中測量的熒光強度或其他巖石物性參數，可以估計或計算出井眼中特定流體的體積。而孔隙體積可以通過測量巖石樣品的體積或使用孔隙率公式來獲得。

（4）地層界限確定

定量熒光錄井技術可以通過測量熒光強度的變化，幫助確定地層的界限和分界面。不同地層具有不同的熒光特征，通過定量熒光分析，可以識別地層的變化，并確定地層界限。由于不同地層界限確定方法不同，因此應按照具體情況和公式等進行計算：

1）熒光峰值比值法：

其中A和B分別表示兩個不同波長范圍內的熒光峰值強度，a.u。

2）熒光比值法：

其中A和B分別表示兩個不同波長范圍內的熒光強度，a.u。

3）熒光梯度法：

其中ΔF表示兩個相鄰深度點的熒光強度差異，Δd表示對應深度間隔，a.u。

（5）鉆進控制

定量熒光錄井技術可以實時監測井眼巖石的熒光變化，幫助調整鉆進參數和鉆進策略，以提高鉆進效率和安全性。通過分析熒光強度的變化，可以發現鉆進過程中的地層變化和巖石特征，及時調整鉆進方案，避免鉆進事故和地層損失。

2.3 井眼軌跡地質模擬軟件

大位移定向井錄井中井眼軌跡地質模擬軟件屬于模擬和預測井眼軌跡的工具。

（1）數據準備。軟件使用之前收集和整理所需的數據，包括井眼測量數據、地質結構數據、巖層性質等，確保數據的準確性和完整性，促使模擬軟件的有效應用。

（2）軌跡模擬設置。在軟件中輸入所需的參數和設置，如井眼起始位置、目標軌跡、偏移角度、傾角、方位角等。根據實際情況和技術要求，進行合理的設置。

（3）模擬和預測。根據輸入的參數和設置，軟件將生成預測的井眼軌跡圖表和相關數據。對于不同的鉆井階段，可以進行多次模擬和預測，以優化井眼軌跡設計。

（4）結果評估和優化。評估軟件生成的模擬結果，與實際的井眼軌跡進行對比和驗證。根據評估結果，調整和優化參數和設置，以使模擬結果更加準確和可靠。

3 結束語

綜上所述，目前，我國大位移定向井錄井技術快速發展和不斷進步，為提升錄井工作的效率和水平，建議在實際工作中，科學采用常規的巖屑體積跟蹤技術和隨鉆對比分析技術，完善技術的應用模式和體系，同時科學采用定量熒光錄井技術，使用先進的井眼軌跡地質模擬軟件，提升錄井工作的效率和水平，改善工作的有效性和可靠性，達到預期的錄井技術創新優化目的。