易覺(jué)非 (長(zhǎng)江大學(xué)一年級(jí)教學(xué)工作部，湖北 荊州 434023)

水平井實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

易覺(jué)非 (長(zhǎng)江大學(xué)一年級(jí)教學(xué)工作部，湖北 荊州 434023)

在水平井系統(tǒng)工程的配套技術(shù)中，利用相應(yīng)的水平井實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)、根據(jù)隨鉆數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)井眼軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)控制是其核心。首先描述了該系統(tǒng)的基本功能要求，在此基礎(chǔ)上，給出了該系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程和邏輯結(jié)構(gòu)，最后給出了一個(gè)該系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。

水平井；地質(zhì)導(dǎo)向；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

地質(zhì)導(dǎo)向是20世紀(jì)80年代國(guó)際石油界迅速發(fā)展并日臻完善的一項(xiàng)主要用于油田開(kāi)發(fā)中定向鉆井的綜合性配套技術(shù)[1～2]。采用地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，能提高對(duì)地層、構(gòu)造、儲(chǔ)集層特征的判斷和鉆頭在儲(chǔ)集層內(nèi)軌跡的控制能力，從而提高油層鉆遇率、鉆井成功率和采收率，實(shí)現(xiàn)增儲(chǔ)上產(chǎn)和節(jié)約鉆井成本，經(jīng)濟(jì)效益重大。地質(zhì)導(dǎo)向定義為“用近鉆頭地質(zhì)、工程參數(shù)測(cè)量和隨鉆控制手段來(lái)保證實(shí)際井眼穿過(guò)儲(chǔ)集層并取得最佳位置”[1]。文獻(xiàn)[1]中認(rèn)為地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)一般包括鉆頭、測(cè)傳馬達(dá)(含近鉆頭測(cè)量短節(jié))、無(wú)線短傳、隨鉆測(cè)井(MWD/LWD)和地質(zhì)導(dǎo)向信息系統(tǒng)。其中，地質(zhì)導(dǎo)向信息系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“系統(tǒng)”)是地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的軟件部分，是地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的決策中樞。國(guó)際上，地質(zhì)導(dǎo)向信息系統(tǒng)主要基于各自公司的隨鉆測(cè)井LWD儀器而開(kāi)發(fā)，比如Schlumberger公司首先推出的IDEAL系統(tǒng)；國(guó)內(nèi)水平井的技術(shù)研究將絕大部分精力投放到水平井工具和工藝技術(shù)的研究上，而信息系統(tǒng)的地質(zhì)導(dǎo)向決策支持技術(shù)還只是停留在零散的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)技術(shù)層次。為此，筆者提出并開(kāi)發(fā)了水平井實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)。下面對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行論述。

1 系統(tǒng)功能要求

1)建立地質(zhì)原型模型 綜合利用目標(biāo)井周?chē)挠筒氐刭|(zhì)研究成果和各種已鉆井的測(cè)井、錄井、氣測(cè)、巖心和鉆井?dāng)?shù)據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)的處理分析,對(duì)油藏目的地層及相關(guān)地層的三維架構(gòu)和屬性進(jìn)行精細(xì)描述，建立一個(gè)對(duì)目標(biāo)井具有明顯指導(dǎo)意義的三維地質(zhì)原型模型。

2)實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向 油藏原型模型作為初始模型輸入，在實(shí)時(shí)接收現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，用“系統(tǒng)”進(jìn)行針對(duì)性的分析處理，準(zhǔn)確識(shí)別實(shí)際鉆遇的關(guān)鍵性指示地層的界面點(diǎn)位置，與初始模型進(jìn)行對(duì)比分析，不斷驗(yàn)證或修訂模型(新模型為下一步的初始模型)，并用新的模型來(lái)預(yù)測(cè)鉆頭與目的點(diǎn)之間的空間關(guān)系。

圖1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

3)定向工程分析 在系統(tǒng)對(duì)鉆頭與目的點(diǎn)之間的空間關(guān)系作出較精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)后，再用“系統(tǒng)”進(jìn)行定向工程分析(實(shí)鉆井眼軌跡計(jì)算、井眼軌跡的設(shè)計(jì)等)最終制定出下一步的定向工程方案。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

圖1為系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程圖，它分為建模階段和導(dǎo)向階段2個(gè)階段。在導(dǎo)向階段，通過(guò)井下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不斷反饋，系統(tǒng)對(duì)模型進(jìn)行修正，并給出實(shí)時(shí)定向方案，形成閉環(huán)系統(tǒng)[2]。

2.2系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)

通過(guò)需求分析，依據(jù)“高內(nèi)聚、低耦合”[3]的原則，將系統(tǒng)劃分為9個(gè)子系統(tǒng)，即基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)、地層管理子系統(tǒng)、地質(zhì)建模子系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、鉆井定向子系統(tǒng)、三維可視化子系統(tǒng)、輸出子系統(tǒng)和幫助子系統(tǒng)。系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

3 實(shí)際應(yīng)用

圖3 井眼軌跡和地層關(guān)系綜合圖

圖3為塔中某井實(shí)鉆井眼軌跡、設(shè)計(jì)井眼軌跡和地層關(guān)系綜合圖。在測(cè)井深度 4465～4470m上下方密度顯示井眼軌跡已靠油層底邊, 水平井實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)調(diào)整井眼軌跡并造斜鉆進(jìn), 更新地質(zhì)導(dǎo)向模型；在測(cè)井深度4900m上下方密度顯示井眼軌跡靠油層頂邊,井深 4940m靠油層底邊, 井深 4970m再靠油層頂邊，這種情況可能為油層變薄或夾層。通過(guò)地質(zhì)導(dǎo)向，該井水平段長(zhǎng) 570m，有效油層鉆遇 498m, 鉆遇率達(dá) 87.5%，用10mm油咀投產(chǎn)，初產(chǎn)168m3/d。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)能夠依據(jù)隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的頂?shù)捉缑娌⒄{(diào)整井眼軌跡參數(shù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

在認(rèn)真的需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，筆者開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了水平井實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，驗(yàn)證了該系統(tǒng)在建立地質(zhì)模型、實(shí)時(shí)地質(zhì)導(dǎo)向、定向工程分析等方面符合系統(tǒng)功能要求。

[1]蘇義腦.地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)概況及其在我國(guó)的研究進(jìn)展[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2005,1(32):92～95.

[2]張紹槐，張潔.21世紀(jì)中國(guó)鉆井技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新[J].石油學(xué)報(bào),2001,22(6):63 ～68.

[3]張海潘.軟件工程導(dǎo)論[M].北京:清華大學(xué)出版社，2003.

[編輯] 易國(guó)華

TE243

A

1673-1409(2009)01-N077-02

2008-12-28

易覺(jué)非(1966-)，男，1987年大學(xué)畢業(yè)，講師，現(xiàn)主要從事應(yīng)用數(shù)學(xué)和軟件開(kāi)發(fā)方面的教學(xué)和研究工作。