邱世軍

（中國(guó)石油大慶油田第九采油廠地質(zhì)大隊(duì)，黑龍江大慶 163853）

在現(xiàn)有鉆井技術(shù)中，水平井因能在油層中穿行，與直、斜井相比，具有較大的裸露面積，單井產(chǎn)量高，綜合開(kāi)發(fā)成本相對(duì)較低的優(yōu)勢(shì)而得到了推廣應(yīng)用。

水平井是高投資項(xiàng)目，通常，在實(shí)際鉆井前都會(huì)做充分的地質(zhì)、工程等方面的研究，有詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)鉆井目的，區(qū)域地質(zhì)、地震、對(duì)比井、目的井研究都有清楚的描述，對(duì)水平井軌跡與所穿越地層的空間關(guān)系有明確的要求。然而，地下地質(zhì)情況復(fù)雜，這個(gè)設(shè)計(jì)方案只是一個(gè)理想化的方案，與實(shí)際地質(zhì)條件存在或多或少的距離。

水平井地質(zhì)導(dǎo)向的價(jià)值在于：在充分理解設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合目的井實(shí)鉆數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)分析研究，實(shí)時(shí)調(diào)整、修正目的井井眼軌跡，使理想化的設(shè)計(jì)方案更加貼近地下真實(shí)地質(zhì)條件，實(shí)現(xiàn)鉆井目的。

本文將對(duì)水平井地質(zhì)導(dǎo)向進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討，希冀有助于水平井地質(zhì)導(dǎo)向工作的開(kāi)展。

1 地質(zhì)導(dǎo)向前的準(zhǔn)備

1.1 理解設(shè)計(jì)方案

水平井地質(zhì)導(dǎo)向所做的一切工作都是為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的目的。地質(zhì)導(dǎo)向前應(yīng)以設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)收集區(qū)域地質(zhì)、地震、對(duì)比井、目的井的資料和研究成果，如：最新目的層構(gòu)造圖、地震解釋體、地質(zhì)模型等。分析研究，并以此理解設(shè)計(jì)方案的目的，梳理工作流程，明確導(dǎo)向中的重點(diǎn)、難點(diǎn)工作。從設(shè)計(jì)方案到實(shí)鉆目的井，中間有一段時(shí)間間隔，可能有新的數(shù)據(jù)資料需要收集，資料可能增加，措施可能調(diào)整，但設(shè)計(jì)方案的目的通常不會(huì)改變。

1.2 溝通相關(guān)崗位

地質(zhì)導(dǎo)向只是水平井鉆井施工的一個(gè)部分，需要與其他崗位協(xié)作才能使工作順利進(jìn)行。需從儀器工程師手中收集隨鉆測(cè)井和隨鉆測(cè)量各參數(shù)的零長(zhǎng)，儀器特征（比如，北京石油機(jī)械廠有個(gè)LWD系列可以停鉆測(cè)量上下GR，這對(duì)水平段判斷進(jìn)出層很有用）；與錄井工程師研究目的井的巖屑、氣測(cè)表現(xiàn)特征；了解泥漿工程師加藥時(shí)間和對(duì)錄井?dāng)?shù)據(jù)的影響；了解井隊(duì)技術(shù)員對(duì)施工進(jìn)度的安排；與定向井工程師商討施工策略，眼井軌跡調(diào)整注意事項(xiàng)，與定向井工程師的溝通尤為重要，因?yàn)榈刭|(zhì)導(dǎo)向工程師的所有決策都是通過(guò)定向井工程師實(shí)現(xiàn)的。

上述各崗位工程師通常不屬于同一個(gè)工作單位，彼此之間并不了解，所以提前溝通非常必要。

2 造斜段的地質(zhì)導(dǎo)向

2.1 地質(zhì)導(dǎo)向方法選擇

造斜段對(duì)井眼軌跡的調(diào)整是以最終能在靶點(diǎn)平穩(wěn)著陸為目標(biāo)。采用的第一個(gè)方法是鄰井對(duì)比預(yù)測(cè)法，即，通過(guò)與對(duì)比井做地層對(duì)比，找出層位相當(dāng)?shù)牡貙?，把目的井的地質(zhì)剖面與對(duì)比井聯(lián)系起來(lái)，整體上認(rèn)識(shí)沉積地層在縱橫向上的分布與特征，進(jìn)而推算出靶點(diǎn)垂深。操作步驟如下：

（1）以目的井已鉆井段與對(duì)比井做鄰井對(duì)比；深度標(biāo)尺應(yīng)采用垂深TVD或者海拔深度SSTVD方式。

（2）選擇標(biāo)志層，使目的井的地質(zhì)剖面與對(duì)比井聯(lián)系起來(lái)；標(biāo)志層應(yīng)當(dāng)區(qū)域上分布穩(wěn)定,電性、巖性特征明顯,易于識(shí)別；隨著井眼軌跡的鉆進(jìn)，標(biāo)志層越來(lái)越多。

（3）推算目的層位置，如圖1所示，對(duì)比井一個(gè)標(biāo)志層到目的層的厚度是確定的，簡(jiǎn)稱對(duì)比厚度，在理想情況下，目的井對(duì)應(yīng)標(biāo)志層的垂深加上對(duì)比厚度，就是對(duì)比點(diǎn)位置目的層垂深。

（4）預(yù)測(cè)靶點(diǎn)垂深，利用對(duì)比點(diǎn)位置目的層垂深、對(duì)比點(diǎn)與靶點(diǎn)的平面距離、地層傾角，通過(guò)幾何計(jì)算，就可預(yù)測(cè)靶點(diǎn)位置目的層垂深。

以某井為例，鄰井對(duì)比圖如圖1所示，采用GR和LLD電測(cè)曲線對(duì)比，在目的層以上劃分了8個(gè)標(biāo)志層，目的井現(xiàn)已鉆遇到第6個(gè)標(biāo)志層，將對(duì)比井與目的井的標(biāo)志層6對(duì)齊，確定對(duì)比厚度，進(jìn)而預(yù)測(cè)目的井靶點(diǎn)垂深。

圖1 鄰井對(duì)比圖

這種預(yù)測(cè)方法的缺點(diǎn)是：對(duì)比厚度和地層傾角與真實(shí)地質(zhì)情況存在誤差，而且，標(biāo)志層距離目的層越遠(yuǎn)，不可預(yù)測(cè)性越大。所以還有第二種預(yù)測(cè)靶點(diǎn)垂深的方法，運(yùn)用對(duì)比井、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地震數(shù)據(jù)，建模，預(yù)測(cè)靶點(diǎn)垂深，這種設(shè)計(jì)方案預(yù)測(cè)靶點(diǎn)垂深的方法，這里，簡(jiǎn)稱方案預(yù)測(cè)法。

地質(zhì)導(dǎo)向工程師需要在這2種預(yù)測(cè)方法中折衷，通常，標(biāo)志層距離目的層越遠(yuǎn)，則重點(diǎn)考慮方案預(yù)測(cè)法，標(biāo)志層距離目的層越近，則主要考慮鄰井對(duì)比預(yù)測(cè)法。

2.2 具體操作

造斜段可分為前期、中期、后期3段。

（1）造斜段前期，井斜角大概在小于60°的時(shí)候，重點(diǎn)考慮方案預(yù)測(cè)法，兼顧考慮鄰井對(duì)比預(yù)測(cè)法，把靶點(diǎn)垂深的誤差控制在5m以內(nèi)，預(yù)防在靶點(diǎn)硬著陸。

（2）造斜段中期，井斜角大概60°～80°的時(shí)候，綜合考慮2種預(yù)測(cè)方法，把靶點(diǎn)垂深的誤差控制在2m以內(nèi)，預(yù)防在靶點(diǎn)硬著陸。

（3）造斜段后期，井斜角大概在80°以上的時(shí)候，主要考慮鄰井對(duì)比預(yù)測(cè)法，把靶點(diǎn)垂深的誤差控制在0.5m以內(nèi)，重點(diǎn)預(yù)防無(wú)法著陸的情況。

3 著陸段的地質(zhì)導(dǎo)向

一個(gè)完美的軟著陸，地質(zhì)導(dǎo)向工作就成功了一半，也為水平段導(dǎo)向打下了成功的基礎(chǔ)；一次勉強(qiáng)的著陸將導(dǎo)致井眼軌跡不圓滑，甚至填眼側(cè)鉆。著陸段的地質(zhì)導(dǎo)向有2項(xiàng)重要工作。

3.1 選擇探頂角度

造斜段完成后，井眼軌跡依然與地層傾角之間存在一個(gè)夾角，簡(jiǎn)稱著陸夾角，以保證井眼軌跡鉆入目的層，著陸夾角的大小由地質(zhì)導(dǎo)向工程師根據(jù)目的井的地質(zhì)條件決定；較大的著陸夾角可以更快鉆入目的層中，縮短靶前距，但可能造成井眼軌跡不圓滑，不適合底水油藏；較小的著陸夾角使井眼軌跡圓滑，但可能增加靶前距，浪費(fèi)水平段，同時(shí)，地層傾角存在誤差，過(guò)小的著陸夾角可能導(dǎo)致井眼軌跡提前與地層平行，無(wú)法著陸。

3.2 協(xié)同工作

向相關(guān)崗位通報(bào)進(jìn)入著陸段，協(xié)同工作，密切關(guān)注各參數(shù)變化，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)已打開(kāi)油氣層。要求錄井工程師及時(shí)解釋巖屑和氣測(cè)，必要時(shí)停鉆循環(huán)，以確定錄井信息；要求儀器工程師及時(shí)匯報(bào)測(cè)井信息、工程參數(shù)變化；要求泥漿工程師保證泥漿不得干擾錄井判斷；一旦確定已打開(kāi)油氣層，就要增斜進(jìn)入水平段。

4 平段地質(zhì)導(dǎo)向

水平段地質(zhì)導(dǎo)向包括：確定空間關(guān)系、預(yù)測(cè)鉆頭前方地質(zhì)情況、調(diào)整井眼軌跡，3個(gè)相互關(guān)聯(lián)，循序促進(jìn)的步驟；3個(gè)步驟循環(huán)往復(fù)，直到完鉆。

4.1 確定空間關(guān)系

水平段地質(zhì)導(dǎo)向的第一任務(wù)就是確定目的井軌跡與地層之間的空間關(guān)系。只有清楚井眼軌跡尤其是已鉆井底處于哪個(gè)地層的什么位置，是位于目的層中，還是其上或其下，才能正確地指導(dǎo)地質(zhì)導(dǎo)向決策。

采用的方法是將目的井需要進(jìn)行空間位置標(biāo)定的井段與已確定空間位置的井段進(jìn)行測(cè)井、錄井曲線的相關(guān)對(duì)比，同時(shí)，綜合地質(zhì)、地震等信息，判斷各信息相關(guān)性高的井段為同一地層的對(duì)應(yīng)空間位置。這里，已確定空間位置的井段可以取自目的井，也可以取自對(duì)比井。

確定好空間關(guān)系后，就可以做巖性分析、油層頂?shù)拙嚯x計(jì)算、斷層判別、其它地質(zhì)情況研判等等。

4.2 預(yù)測(cè)鉆頭前方地質(zhì)情況

確定好空間關(guān)系后，現(xiàn)場(chǎng)分析研究井底地質(zhì)情況，進(jìn)而預(yù)測(cè)鉆頭前地質(zhì)情況。采用的方法是假設(shè)鉆頭前方將鉆井段與鉆頭后已確定空間位置的井段的地質(zhì)情況具有相關(guān)性，同時(shí)，綜合對(duì)比井和區(qū)域的地質(zhì)、地震等信息，構(gòu)建出鉆頭前方將鉆井段的地質(zhì)情況，尤其是構(gòu)造形態(tài)。這種假設(shè)在大多數(shù)情況下是合理的，但并不總是正確的，這是水平井地質(zhì)導(dǎo)向最大風(fēng)險(xiǎn)所在。

4.3 調(diào)整井眼軌跡

上述2個(gè)步驟都是為調(diào)整井眼軌跡做準(zhǔn)備的。以預(yù)測(cè)的鉆頭前方地質(zhì)情況為依據(jù)，有效裸露油氣層為目的，參考定向井工程師的意見(jiàn)，在鉆頭前將鉆井段選取多個(gè)節(jié)點(diǎn)，標(biāo)明海拔深度，調(diào)整井眼軌跡，指導(dǎo)下一步鉆進(jìn)。

調(diào)整井眼軌跡時(shí)應(yīng)參考設(shè)計(jì)方案，在原設(shè)計(jì)的軌跡基礎(chǔ)上調(diào)整，不脫離設(shè)計(jì)目的。

圖2 實(shí)鉆井眼軌跡與設(shè)計(jì)井眼軌跡對(duì)比圖

以某井為例，見(jiàn)圖2，水平井實(shí)鉆井眼軌跡前段平緩，后段較陡，較好地反映了目的儲(chǔ)層的構(gòu)造變化；設(shè)計(jì)井眼軌跡是一條簡(jiǎn)單的斜線，但對(duì)比2條軌跡發(fā)現(xiàn)，實(shí)鉆井眼軌跡并沒(méi)有脫離設(shè)計(jì)井眼軌跡所反映的構(gòu)造趨勢(shì)；這個(gè)例子反映了實(shí)鉆井眼軌跡是在設(shè)計(jì)井眼軌跡的基礎(chǔ)上根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)研究做出了適應(yīng)性調(diào)整，但并沒(méi)有脫離原設(shè)計(jì)目的。

5 結(jié)語(yǔ)

水平井地質(zhì)導(dǎo)向需要始終遵從設(shè)計(jì)方案的目的，根據(jù)實(shí)鉆情況做恰當(dāng)軌跡調(diào)整。地質(zhì)導(dǎo)向的優(yōu)勢(shì)是得到了現(xiàn)場(chǎng)隨鉆數(shù)據(jù)的支持；但隨鉆測(cè)井曲線數(shù)量有限，且精度較低；隨鉆錄井通常誤差較大，甚至失真；導(dǎo)向人員為跟上鉆井進(jìn)度，研究過(guò)程也很倉(cāng)促；而設(shè)計(jì)方案所收集的地質(zhì)、地震信息全面，基于多部門對(duì)區(qū)域地質(zhì)整體研究并得到了各部門認(rèn)同。所以，水平井地質(zhì)導(dǎo)向是在充分理解設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合目的井實(shí)鉆數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)分析研究，實(shí)時(shí)調(diào)整、修正目的井井眼軌跡，使理想化的設(shè)計(jì)方案更加貼近地下真實(shí)地質(zhì)條件，實(shí)現(xiàn)鉆井目的。不應(yīng)因?yàn)殡S鉆數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)方案認(rèn)識(shí)存在不同就輕易否定設(shè)計(jì)方案。比如，在存在薄互層的地質(zhì)條件下，因?yàn)樯?、下層局部顯示好于目的地層就輕易改變鉆進(jìn)軌跡，違背設(shè)計(jì)方案目的，這樣，可能導(dǎo)致后期很被動(dòng)。

[1]方錫賢.水平井地質(zhì)導(dǎo)向管理思考[J].當(dāng)代石油石化，2013，6（1）：23-27.

[2]吳官生.地質(zhì)導(dǎo)向法：用于鉆頭前方地質(zhì)情況預(yù)測(cè)[J].石油物探譯叢,1998,12(6)：76-82.