劉哲 趙成霞 石慧利

摘 要：中原油田是一個復(fù)雜斷塊油氣田，地下斷層密布，構(gòu)造復(fù)雜，油層單層厚度小，局部地區(qū)巖性橫向變化快，導(dǎo)致中原油田的水平井施工難度較大。為了充分發(fā)揮錄井工作在水平井施工過程中的作用，通過提高油層鉆遇率，增加儲層裸露面積，從而達到有效挖掘剩余油，增加單井油氣產(chǎn)量。實施地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)顯得尤為重要。水平井的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)就是綜合鉆井過程中采集的各項參數(shù)和資料，繪制地質(zhì)導(dǎo)向圖，通過地層對比，準(zhǔn)確預(yù)測并卡準(zhǔn)水平段目標(biāo)層的位置；通過油層和非油層的曲線特征，判斷鉆頭是否在油層中穿行；通過準(zhǔn)確計算地層傾角，指導(dǎo)鉆頭盡可能多地在油層中穿行。該項技術(shù)針對了中原油田的地質(zhì)特點，又緊貼生產(chǎn)實際，具備了較強的實用性和適用性。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)導(dǎo)向；斜深校直；對比卡層；油層判斷；地層傾角計算

1地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的方法研究及應(yīng)用

1.1現(xiàn)場斜深數(shù)據(jù)校直對比

受施工特殊性的要求，水平井的地層對比要比其它井型的井更加精確，傳統(tǒng)的地層對比方法是在現(xiàn)場采用斜深曲線進行對比。由于導(dǎo)眼段和水平段的井斜差異大，造成地層視厚度差別也大，曲線形態(tài)和組合特征的相似性差，增加了地層對比的難度，降低了對比的準(zhǔn)確性。以往的習(xí)慣做法是在水平段目標(biāo)層設(shè)計垂深以上5-10m進行一次對比電測，用以預(yù)測目標(biāo)層的垂深，做好鉆頭軌跡的調(diào)整，但這種做法成本高、時效長。為了解決現(xiàn)場數(shù)據(jù)的校直，研究編寫了井斜處理軟件系統(tǒng)，不僅能針對直井、定向井、水平井等不同的井型，用角平均法、曲率半徑法等計算方法處理井斜數(shù)據(jù)，計算出各測點井深的垂直深度。還能對鉆時、氣測值、巖性剖面等錄取間距與測斜點距各不相同的資料，在現(xiàn)場快速生成垂深的曲線和巖性剖面，使曲線形態(tài)和組合特征的對比性明顯變好，增加了對比的準(zhǔn)確性。

1.2綜合各項特征判斷油層與泥巖。

鉆頭進入油層后，如何引導(dǎo)鉆頭盡可能多地在油層中穿行是錄井的關(guān)鍵點。將現(xiàn)場判斷巖性和含油性的各項參數(shù)曲線（包括鉆時、自然伽瑪、氣測值）和錄井剖面綜合在一起，繪制成地質(zhì)導(dǎo)向圖。根據(jù)各項參數(shù)在油層和泥巖段的變化情況和曲線特征，可以較準(zhǔn)確地判斷鉆頭是否在油層鉆進。油層的特征是低鉆時、低伽瑪、氣測曲線明顯異常；泥巖的特征是高鉆時、高伽瑪、氣測曲線無異常，貼近基線。

1.3快速直觀展現(xiàn)鉆頭行進軌跡。

在地質(zhì)導(dǎo)向圖的右側(cè)增加了垂深數(shù)據(jù)欄，能夠?qū)⒃O(shè)計油層位置、設(shè)計井身軌跡以及實鉆井身軌跡用不同顏色的曲線直觀的展現(xiàn)出來，設(shè)計與實鉆軌跡的差別一目了然。還可以快速準(zhǔn)確地對鉆頭進出油層的斜、垂深進行對比查詢，初步繪制油層的實際產(chǎn)狀，指導(dǎo)調(diào)整井身軌跡。

應(yīng)用實例：濮X-平1井通過導(dǎo)眼鉆探確定4#層為目標(biāo)層，設(shè)計的地層沿鉆頭方向為下傾。實鉆中，在斜深3062m、垂深2928.43m處順利著陸，然后沿設(shè)計的井眼軌跡繼續(xù)鉆進，但鉆頭在斜深3109m、垂深2931.87m處從目標(biāo)層中出來，曲線特征與含油有顯示級別與4#層明顯不符，呈5-6#層特征，遂立即增斜，在斜深3202m、垂深2930.53m再次進入4#層。將4#層底界出層和進層的2個點連接起來，可以清楚地看到實際的目標(biāo)層沿鉆頭方向呈上傾。

1.4準(zhǔn)確計算地層傾角

水平井的油層鉆遇率在很大程度上取決于對目標(biāo)油層實際傾角的掌握程度，通過實際進出油層點的有關(guān)軌跡數(shù)據(jù)和導(dǎo)眼測得的油層垂厚，可以較準(zhǔn)確地計算出油層的傾角，指導(dǎo)下一步的施工。

1.4.1計算方法一

鉆頭出油層重新進層后，同一層巖性就會重復(fù)出現(xiàn)，根據(jù)同一層界面在不同位置垂深差和位移差，與地層界面組成的三角形，使用反三角函數(shù)可以準(zhǔn)確計算出地層傾角，可分為油層上傾、下傾兩種模式。

應(yīng)用實例：文X-平2井的10#層為目標(biāo)層，分為上、下兩層砂體，實鉆得知下砂體含油性明顯好于上砂體，而設(shè)計軌跡是沿著下砂體頂面上方鉆進，設(shè)計地層傾角為0.76°，下砂體厚度僅有1米多，如果對實際地層傾角掌握不準(zhǔn)確，很難達到好的鉆探效果。在實鉆中， 10#層下砂體頂界鉆頭進出各2次，就產(chǎn)生了4個點的軌跡數(shù)據(jù)，根據(jù)上述方法進行了3次計算，計算出的數(shù)據(jù)比較接近，為1.53°～1.78°，與設(shè)計相差1°左右。根據(jù)實鉆計算結(jié)果及時調(diào)整井身軌跡，使鉆頭僅在下砂體穿行的長度達到了水平段長度的50%左右，取得了理想的效果。

1.4.2計算方法二

當(dāng)采用同一井斜角鉆穿油層后，根據(jù)油層垂厚、穿層長度和油層界面組成的三角形，使用反三角函數(shù)可以計算出三角形中角A的度數(shù)，然后減去井身軌跡與水平線的夾角（即90°-井斜角），就可得出地層傾角，可分為油層上傾、下傾兩種模式。

應(yīng)用實例：橋X-平1井共設(shè)計3個靶，A、B靶之間的設(shè)計傾角為上傾2.4°，過了B靶的地層受前方斷層的牽引作用產(chǎn)狀變緩，B、C靶之間設(shè)計傾角為上傾1.5°。目標(biāo)油層垂厚為1.5m（導(dǎo)眼測得數(shù)據(jù)）左右。實鉆中，采用89°井斜鉆進油層后，僅18m就從油層底界出層，使用上述方法計算出油層的傾角是上傾3.8°，之后調(diào)整井身軌跡，井斜角增大到95.3°再次從油層底界進層，按照油層重復(fù)鉆遇的計算方法，進行了第二次計算，得出的傾角是上傾3.7°，兩種方法的結(jié)果非常接近。

2應(yīng)用結(jié)論

通過在中原油田不同區(qū)塊水平井中的應(yīng)用，該項技術(shù)取得了理想的使用效果，主要有以下幾點：

①現(xiàn)場斜深曲線校直后進行對比，可準(zhǔn)確預(yù)測并卡準(zhǔn)水平段目標(biāo)油層，已有2口井節(jié)省了中間對比電測，節(jié)約了鉆井成本和生產(chǎn)時效。

② 繪制的地質(zhì)導(dǎo)向圖增加了垂深數(shù)據(jù)，可直觀展現(xiàn)鉆頭在橫向上的行進軌跡，判斷進出油層的位置，快速進行斜深、垂深的對比查詢，指導(dǎo)鉆井調(diào)整井身軌跡。

③ 現(xiàn)場計算地層傾角，可引導(dǎo)鉆頭盡可能多地在油層中穿行，提高油層鉆遇率，最高達到了86.2%，平均超過了75%。

④ 各項錄井技術(shù)指標(biāo)保持在一個較高的水平，巖屑的巖性和含油性定名準(zhǔn)確，平均剖面符合率達到了88.6%，錄井顯示與電測的解釋結(jié)果吻合性較好。

⑤ 該項技術(shù)操作方便靈活，曲線清晰，圖幅美觀，易于拷貝和保存，具有較強的現(xiàn)場實用性。

參考文獻：

[1] 崔永芳，李忠誠，劉巖松，等.水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在冀東油田的應(yīng)用.錄井工程，2009，16（4）：62～65

[2] 楊登科，鄭俊杰，李新社，等.水平井錄井及色譜氣體比值的導(dǎo)向作用.錄井工程，2009，14（1）：48～52

[3] 孫新陽，吳鎖貴，吳昊晟.水平井現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向方法及其應(yīng)用.錄井工程，2010，17（4）：17～21