王謙，蘇波，李震，虞兵，楊帆，洪英霖

（1.中國石油集團測井有限公司，陜西 西安 710077；2.中國石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000）

隨鉆地質(zhì)導向在S7-59H井中的應用

王謙1，蘇波1，李震1，虞兵1，楊帆1，洪英霖2

（1.中國石油集團測井有限公司，陜西 西安 710077；2.中國石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000）

水平井地質(zhì)導向技術在地質(zhì)構造復雜的油氣藏與薄油層的開發(fā)中發(fā)揮著重要的作用，通過地質(zhì)導向可以提高水平井儲層的鉆遇率，提高單井產(chǎn)量，降低勘探開發(fā)風險。文中系統(tǒng)地建立了視地層傾角的預測方法，以隨鉆測井資料為基礎進行地層精細對比，利用隨鉆電阻率探測半徑的差異進行儲層界面預測，結合氣測、巖屑、鉆時等信息克服了隨鉆測井儀器零長帶來的盲區(qū)，指導水平井安全著陸。同時，結合視地層傾角實時預測結果，調(diào)整控制井眼軌跡遠離儲層邊界，使儲層的鉆遇率高達100%。通過對隨鉆測井資料與電纜測井資料的對比分析，結果表明，隨鉆測井曲線與電纜測井曲線的一致性較好，隨鉆自然伽馬測井對高伽馬儲層的識別能力低于電纜自然電位測井，隨鉆電磁波電阻率的分辨率略低于陣列感應的分辨率，隨鉆測井資料可以滿足儲層解釋評價的需求。

地質(zhì)導向；傾角預測；隨鉆測井；電磁波電阻率

隨鉆地質(zhì)導向鉆井技術是在勘探開發(fā)面臨復雜地質(zhì)條件的背景下和隨鉆測量技術日趨成熟的基礎上發(fā)展起來的前沿鉆井技術。所謂的地質(zhì)導向是用近鉆頭測量的地質(zhì)、工程參數(shù)和隨鉆控制手段來保證實際井眼穿過儲集層并取得最佳位置。采用地質(zhì)導向鉆井技術，能極大地提高對地層、構造、儲層特征的判斷和鉆頭在儲層內(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，實現(xiàn)增儲上產(chǎn)，節(jié)約經(jīng)濟成本［1］。地質(zhì)導向技術是利用地質(zhì)、地震、測井的研究成果精確建立前導地質(zhì)模型，依據(jù)隨鉆測井技術，結合錄井、鉆井等工程技術實時對井眼軌跡進行監(jiān)測和控制，它把地震、地質(zhì)、測井、工程技術有機地結合起來［2-5］。地質(zhì)導向技術的進步主要依托隨鉆測井工具的進步，隨著隨鉆測量技術的發(fā)展，地質(zhì)導向技術也取得了長足的進步。目前，隨鉆測井工具可以測量井眼的方位、井斜、工具面等工程參數(shù)和自然伽馬、電阻率、密度、中子孔隙度、核磁共振、聲波、地層壓力、隨鉆地震等地球物理參數(shù)［6-7］。隨鉆測井系列逐漸多元化可以提供完整的地層評價信息，并逐漸向方位、成像、遠探測方面發(fā)展，因此將地質(zhì)導向技術的發(fā)展分為3個階段［8］：1）基于傳統(tǒng)的無方向性隨鉆資料的被動式地質(zhì)導向技術；2）基于隨鉆成像資料的交互式地質(zhì)導向技術［9］；3）主動式的儲層邊界探測地質(zhì)導向技術［10-11］。目前，我國大部分油田已進入開發(fā)中后期，水平井主要是在布井相對密集和地層比較清晰的儲集層中鉆進，隨鉆測井新技術應用較少。本文以TX油田首次使用隨鉆電磁波電阻率為例，論述了在現(xiàn)有技術條件下形成的地質(zhì)導向技術方法，在導向的過程中以隨鉆測井資料為基礎，充分利用氣測、鉆時、巖屑等資料，及時進行地層對比與軌跡調(diào)整，極大地提高了薄油層的鉆遇率。

1　地層傾向、傾角預測方法

1.1地震資料分析

地震剖面是地質(zhì)剖面的地震響應，通過精細分析地震剖面，可以確定砂體的展布情況，判斷地層褶皺、尖滅、斷層的發(fā)育情況。但地震資料對砂體內(nèi)泥質(zhì)隔夾層的分辨率較差，而且當目的層的地層傾角較小時，地震資料很難估算其傾角，所以應該利用地震資料橫向分辨率高的特點，進行儲層的橫向非均質(zhì)性預測。

1.2地層傾角測井

地層傾角測井是一種在裸眼井中探測地層層面空間位置的測井方法，主要通過測量地層傾角及其傾斜方位角研究各種地質(zhì)問題。一般認為，泥巖為低能量沉積環(huán)境，水流平穩(wěn)，層理呈水平狀，與原始沉積面平行。泥巖的傾角與傾向反映了地質(zhì)構造運動的結果，所以通常采用目的層上部泥巖段的傾角大小來確定地層的構造傾角，尤其對構造傾角較大的地層精度較高。

1.3區(qū)域多井對比

通過對比鄰井標準層（全區(qū)分布穩(wěn)定、厚度穩(wěn)定、巖性特征明顯）的海拔深度確定高度差，利用井口坐標與井眼軌跡參數(shù)確定鄰井標準層之間的水平位移，如圖1所示。

圖1　鄰井標準層對比

以M1，M2井為例，直井間水平位移為

如果M1，M2為大斜度井，則對比標準層之間的水平位移為

則鄰井附近地層傾角的大小為

式中：x1為M1井橫坐標，m；x2為M2井橫坐標，m；y1為M1井縱坐標，m；y2為M2井縱坐標，m；Δx1為M1井標準層橫坐標相對井口橫坐標位移，m；Δx2為M2井標準層橫坐標相對井口橫坐標位移，m；Δy1為M1井標準層縱坐標相對井口縱坐標位移，m；Δy2為M2井標準層縱坐標相對井口縱坐標位移，m。

另一種方法是對比同一口井導眼井（一般為直井，若井斜比較大，應進行井斜校正）標準層與隨鉆實時測井（水平井）標準層。以M1井為例，在確定隨鉆水平井與導眼井標準層高度差ΔH，和水平段標準層相對于導眼井的水平位移L11的基礎上，計算鉆進方向的地層傾角，即：

其中，導眼井標準層深度為電纜測井深度，隨鉆實時測井深度為鉆桿深度，應該在造斜段以上對比自然伽馬曲線，消除2套深度系統(tǒng)的誤差。

1.4隨鉆測井實時計算

在鉆井過程中，通過隨鉆測井、錄井等綜合信息判斷鉆頭與目的層的相對空間位置，大體分為3種情況：鉆頭從油層底部穿出、鉆頭從油層頂部穿出、鉆頭在油層中穿行。本文利用隨鉆測井資料和地質(zhì)工程參數(shù)對鉆進過程中的地層傾角進行計算（見圖2，其中紅色曲線代表井眼軌跡）。

1.4.1地層下傾傾角確定

鉆頭從油層底部穿出（見圖2a），地層傾角為

鉆頭從油層頂部穿出（見圖2b），地層傾角為

鉆頭在油層中穿行（見圖2c），地層傾角為

圖2　鉆進過程中地層傾角計算

1.4.2地層上傾傾角確定方法

鉆頭從油層底部穿出（見圖2d），地層傾角為

鉆頭從油層頂部穿出（見圖2e），地層傾角為

鉆頭在油層中穿行（見圖2f），地層傾角為

式中：θ為地層傾角，（°）；D1為著陸點海拔，m；D2為出層點海拔（在圖2c、圖2f中指鉆頭當前海拔），m；D0為油層視垂厚度，m；L1為著陸點水平位移，m；L2為出層點水平位移 （在圖2c、圖2f中指當前鉆頭的水平位移），m。

上述計算出來的視地層傾角不一定完全代表儲層的實際情況［12-13］，實際地質(zhì)導向時可作為重要參考。

2　隨鉆測井地質(zhì)導向

2.1目的層特征分析

S7-59H井是一口措施補救井，在導眼井失利的情況下側向鉆井，跨過東河砂巖構造高點，在構造的西南翼進行水平段鉆進。通過多井地質(zhì)特征分析可知，該井與鄰井（LJ7-54井）東河砂巖段儲層特征相似，水平段目的層為20號差油層（見圖3）。該油層厚度較薄，約為1.0 m，而且物性較差，電阻率在6.5～8.6 Ω·m，上、下各發(fā)育一套厚度較薄的泥質(zhì)夾層。圖中，1 in=2.54 cm，1 ft=30.48 cm。

圖3　LJ7-54井目的層曲線特征

2.2指導準確入靶

依據(jù)地震剖面的分析結果，S7-59井石炭系東河砂巖構造較為平緩，橫向展布穩(wěn)定，無斷層、褶皺出現(xiàn)。通過對鄰井地層與東河砂巖頂面構造圖分析，發(fā)現(xiàn)水平段待鉆地層下傾，而且傾向穩(wěn)定，結合鄰井地層傾角構造解釋成果估算目的層地層傾角大約在1.5°。由于目的層較薄，為了避免井眼軌跡提前著陸或鉆穿目的層，取全區(qū)分布范圍廣、厚度穩(wěn)定、巖性特征明顯容易識別的生屑灰?guī)r段（生灰段）為標志層。生灰段與東河砂巖之間的下泥巖段厚度在36.0~36.7 m，通過卡準生灰底與東河砂巖頂，使井眼軌跡以最佳的姿態(tài)入靶。該井實鉆生灰段厚度為34.5 m，鄰井生灰段厚度都在35.0 m左右，地層穩(wěn)定傾角變化較小，但軌跡設計在垂深3 669.7 m處鉆遇生灰段底界，實鉆生灰段底界垂深為3 674.0 m。預測目的層深度下移，及時修改軌跡設計剖面，預測東河砂巖段頂界垂深在3 710.5 m左右，目的層頂界垂深在3 715.2 m左右，因此將增斜率由5°/30 m降為3°/30 m左右進行鉆進。

鉆進至井深3 900.0 m時，錄井由灰色泥巖逐漸變?yōu)榛疑噘|(zhì)粉砂巖，隨鉆測井深淺電阻率曲線逐漸分開 （見圖4），隨鉆相位電阻率對于10．0 Ω·m的地層，淺電阻率探測深度66.0 cm，深電阻率的探測深度是124.5cm。從圖4可以看出，在3 911.0 m處自然伽馬無變化，深電阻率緩慢升高，明顯大于淺電阻率，具有較大探測半徑的深電阻率首先探測到了下部儲層信息［14］。預測井眼軌跡距東河砂巖頂界垂深約為1.0 m，很快將進入東河砂巖段，此時鉆時未發(fā)生明顯變化，錄井巖屑粉砂含量逐漸增多，并逐漸向細砂巖過渡。當鉆進至井深3 919.0 m處，氣測錄井的全烴值迅速升高，綜合判斷已進入東河砂巖，此時井斜為79.5°。為了使井斜在預測目的層頂界上部0.5 m處達到86.0°進行探頂［15］，決定將造斜率增大到6°/30 m。滯后的隨鉆測井曲線顯示東河砂巖頂界在井深3 918.4 m（垂深3 710.6 m）處，與設計基本一致，繼續(xù)增斜探頂。隨鉆伽馬曲線指示在井深3 949.0 m處鉆遇目的層頂部泥質(zhì)夾層，預計很快進入目的層。鉆進至3 961.0 m處時，氣測錄井的全烴值迅速升高，綜合判斷已進入目的層，迅速增斜至88.5°進行穩(wěn)斜鉆進，滯后的隨鉆測井曲線顯示目的層頂界在井深3 960.0 m（垂深3 715.0 m）處，比設計淺了0.2 m（見圖5）。

圖4　隨鉆電阻率探測儲層頂界

2.3井眼軌跡控制

進入目的層后，砂巖分選較好，地層致密，工程增斜難度較小，要求以88.5°穩(wěn)斜鉆進。當鉆頭鉆進至3 994.0～3 996.0 m時氣測值消失，錄井顯示該段含有泥質(zhì)，由于隨鉆測井記錄點距鉆頭有一定距離（即零長），導致隨鉆測井有一定的盲區(qū)，目前儀器能測量處的自然伽馬測井值為70 API，深探測電阻率為 15.8 Ω·m，深、淺電阻率基本重合，錄取到的隨鉆測井資料指示曲線未發(fā)生明顯變化，井眼軌跡在儲層中。此時井斜為88.5°，鉆頭處的地層信息都在隨鉆測井儀探測范圍內(nèi)，隨鉆測井曲線未發(fā)生變化，說明鉆頭并未鉆進到目的層上、下泥質(zhì)夾層。通過綜合分析認為存在2種情況：一是鉆頭在儲層中穿行，錄井泥質(zhì)是泥巖段井壁垮塌所致；另一種情況是鉆頭附近出現(xiàn)透鏡體泥質(zhì)條帶或小斷層。為了落實目前鉆頭處的儲層特征，決定穩(wěn)斜鉆進直到隨鉆測井錄取到該段儲層信息。當鉆頭鉆進至3 998.0 m時氣測值迅速上升，錄井顯示為細砂巖，此時認為是第1種情況的可能性極大；穩(wěn)斜繼續(xù)鉆進，隨鉆測井曲線顯示在3 994.0～3 996.0 m段自然伽馬和電阻率值均未反映有泥質(zhì)存在，井眼軌跡處于目的層中，未鉆遇泥質(zhì)條帶與小斷層，泥質(zhì)來自井壁掉塊。

圖5　隨鉆測井東河砂巖垂深

當鉆頭鉆進至4 018.0～4 026.0 m時，深、淺電阻率均降低，深電阻曲線明顯比淺電阻曲線測井值要大，在4 018.0 m之前，2條曲線基本重合，說明在儀器較小范圍內(nèi)地層電阻均值較低，較大范圍內(nèi)地層電阻均值較大。對目的層特征進行分析發(fā)現(xiàn)目的層底部物性較上部要好，隨著物性變好，電阻率逐漸變低，因此綜合判斷井眼軌跡在油層底部穿行，為了避免鉆頭從儲存底部穿出緩慢增斜。當鉆進至4 077.0 m時井斜增至89.5°，計算地層傾角大于0.7°，此后進行緩慢降斜，井斜控制在88.7°左右進行鉆進，完鉆后計算目的層地層傾角約為1.2°，與預測值基本一致。在隨鉆地質(zhì)導向過程中，以隨鉆實時測井資料為依據(jù)，充分利用氣測、巖屑等資料及時進行地層分析預測，鉆井結果顯示，該井目的層厚度、傾向穩(wěn)定，在1.0 m厚的薄層中，水平段進尺170.0 m，儲層鉆遇率為100%（見圖6）。

圖6　目的層水平段隨鉆測井曲線

3　隨鉆測井現(xiàn)場快速解釋

在現(xiàn)場地質(zhì)導向的過程中要求判斷鉆遇儲層的流體性質(zhì)，在缺乏隨鉆物性曲線的情況下進行了現(xiàn)場快速解釋，同時該井在完鉆后進行了5700電纜測井，對比分析了隨鉆測井與電纜測井的差異。圖7為30°穩(wěn)斜段隨鉆測井與電纜測井對比。

從圖7中可以看出：隨鉆測井的自然伽馬曲線與電纜測井自然伽馬曲線的變化趨勢、測量值基本一致；隨鉆深探測電阻率與電纜陣列感應（120 in）深電阻率MR120基本一致，隨鉆淺探測電阻率與陣列感應（30 in） MR30的差異主要是由鉆井液侵入引起的；對比3345.0～3 350.0 m發(fā)現(xiàn)，陣列感應曲線的分辨率高于隨鉆電阻率，與地層巖性、物性曲線的變化趨勢更為一致。對于高伽馬儲層（3 352.5～3 357.0 m），隨鉆伽馬的分層能力比電纜測井（自然電位+自然伽馬+井徑）的分層能力差。在3 352.5～3 357.0 m，自然電位為明顯的負異常，指示為滲透性儲層，井徑基本為鉆頭尺寸，與下部純泥巖段井徑擴徑形成鮮明的對比，指示為儲層，利用隨鉆伽馬測井不能有效識別高伽馬儲層；在 3 357.0～3 360.0 m段，隨鉆電阻率在2.5～3.7 Ω·m，通過對自然伽馬曲線與鄰井測井曲線的綜合分析認為，該段儲層物性較差，該層系純水層的電阻率一般低于1.3 Ω· m，所以該段隨鉆測井綜合解釋為差油層。由于該層系在平面上不發(fā)育高伽馬儲層，鄰井對該層系進行過投產(chǎn)，綜合分析認為，高伽馬儲層是由于水淹后儲層含鈾所致，所以結合物性與飽和度參數(shù)電纜測井綜合解釋為低水淹層。

圖8為水平段隨鉆測井與電纜測井對比。隨鉆測井缺乏物性曲線，只能依靠鄰井測井曲線與本井自然伽馬曲線判斷物性，結合氣測、巖屑對儲層進行綜合分析，所以隨鉆測井與電纜測井相比，對差油層與干層的分辨能力較差。通過圖7與圖8測井曲線的對比分析，發(fā)現(xiàn)水平段隨鉆測井伽馬曲線值略高于電纜測井，隨鉆測井的電阻率與電纜測井一致性較好，但陣列感應的分辨率明顯高于隨鉆電磁波電阻率。

圖7　30°穩(wěn)斜段隨鉆測井與電纜測井對比

圖8　水平段隨鉆測井與電纜測井對比

4　結論

1）利用隨鉆測井資料可以實時進行視地層傾角預測，估算其大小與范圍，指導井眼軌跡在水平段的調(diào)整方案；通過隨鉆深淺電阻率探測半徑的差異，可以提前探測儲層邊界，井斜角越大，探測的距離越遠，用于軌跡調(diào)整的距離越長，軌跡調(diào)整時要兼顧地質(zhì)與工程需求，狗腿度盡量小于7°/30 m。

2）本次隨鉆測井自然伽馬不帶方向性，而且零長較長，需結合鉆井工程參數(shù)與測井資料綜合判斷鉆頭與儲層的相對空間位置關系，對于地質(zhì)構造情況復雜的儲層，追蹤能力較差；隨鉆方位伽馬能準確判斷鉆頭是從儲層上部或下部穿出，建議在薄砂層中應用方位伽馬進行地質(zhì)導向。

3）對于高伽馬儲層，隨鉆伽馬的分層能力不及電纜測井的三巖性曲線（自然伽馬、井徑、自然電位）；隨鉆測井曲線與5700電纜測井曲線一致性較好，隨鉆電磁波電阻率的分辨率略低于陣列感應測井的分辨率，如果在劃眼過程中加測隨鉆孔隙度曲線，可以替代電纜測井進行儲層評價解釋，縮短完井周期，降低水平井測井風險。

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（編輯孫薇）

Application of LWD geosteering in S7-59H well

WANG Qian1，SU Bo1，LI Zhen1，YU Bing1，YANG Fan1，HONG Yinglin2
（1.Logging Company Ltd.，PetroChina，Xi′an，710077，China；2.Tarim Oilfield Company，PetroChina，Korla 841000，China）

Horizontal well geosteering technology plays an important role in the development of the complex geological structure or thin reservoir.Geosteering can raise the level of the reservoir well drill rate，improve well production，and reduce exploration and development risk.This paper systematically establishes the methods to predict the formation dip.Using fine correlated horizons based on LWD data，reservoir interface predicting by different probe radius of drilling resistivity，and combining with gas logging，cuttings，drilling time and other information，the blind area caused by tool zero length was overcome，which can be used to guide horizontal well safe landing.The well trajectory is adjusted and controlled away from the reservoir boundary using dip real-time prediction results，which makes the reservoir drilling rate as high as 100%.Based on the comparison between while drilling logging data and cable logging data，we find that while drilling logging and cable logging curve are in good agreement.For the identification of high gamma reservoir，natural potential logging is superior to LWD gamma logging，and the resolution of electromagnetic wave resistivity is lower than that of multi-array induction.The results show that LWD data can meet the demand of reservoir interpretation and evaluation.

geosteering；dip prediction；logging while drilling；electromagnetic wave resistivity

國家科技重大專項課題“復雜儲層油氣測井解釋理論方法與處理技術”（2011ZX05020-008）

TE27+1

A

10.6056/dkyqt201602027

2015-08-12；改回日期：2016-01-12。

王謙，男，1982年生，工程師，碩士，2010年畢業(yè)于中國石油大學（華東）物理學專業(yè)，現(xiàn)主要從事測井資料解釋評價與隨鉆地質(zhì)導向工作。E-mail：fenyie@163.com。

引用格式：王謙，蘇波，李震，等.隨鉆地質(zhì)導向在S7-59H井中的應用［J］.斷塊油氣田，2016，23（2）：252-257. WANG Qian，SU Bo，LI Zhen，et al.Application of LWD geosteering in S7-59H well［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（2）：252-257.