王寶軍，譚紹栩，林家昱，張彬奇，羅 鵬，李佳旭

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司 天津分公司，天津300459；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津300452）

隨著渤海油田整裝大型構(gòu)造的減少，把“碎、小、邊、深”為特點(diǎn)的油藏作為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)目標(biāo)，通過(guò)大規(guī)模實(shí)施調(diào)整井，利用打領(lǐng)眼井、過(guò)路井加大潛力油藏探明力度，夯實(shí)儲(chǔ)量基礎(chǔ)。此外受多種因素限制，渤海油田大部分礦區(qū)屬于受限區(qū)，多個(gè)前期項(xiàng)目難開(kāi)展，傳統(tǒng)方法難以奏效，因此亟待突破隨鉆探測(cè)技術(shù)瓶頸，以完善開(kāi)發(fā)方案的設(shè)計(jì)[1?2]。

針對(duì)復(fù)雜的儲(chǔ)層地質(zhì)，要求實(shí)鉆時(shí)充分利用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)探測(cè)各相介質(zhì)邊界。目前主流的探邊工具都是隨鉆方位電磁波探測(cè)技術(shù)，國(guó)際三大油田服務(wù)公司擁有各自的探邊工具，在南海、渤海、新疆和大慶等油田均有使用，其中貝克休斯與哈里伯頓分別采用四發(fā)/四收與六發(fā)/三收，探測(cè)距離僅為5.18 m和5.49 m。目前探邊技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚處于研發(fā)初級(jí)階段，陸地暫無(wú)自主研發(fā)的成果報(bào)道，中海油服務(wù)油田有限公司推出了DWPR探邊技術(shù)，探測(cè)深度可達(dá)6.41 m。但均無(wú)法同時(shí)滿足探測(cè)精度及深度這對(duì)矛盾體[3?6]。超深探邊技術(shù)目前僅在渤海油田引進(jìn)，并最先使用。探邊測(cè)井工具探邊越早越可以及早優(yōu)化定向井和水平井軌跡，使其更平滑，更適合儲(chǔ)層空間位置，同時(shí)大幅降低完井施工風(fēng)險(xiǎn)；探邊越精細(xì)越可以避免邊底水影響，對(duì)儲(chǔ)層精準(zhǔn)調(diào)控，可獲得優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層段[7?10]。本文針對(duì)渤海油田調(diào)整井的特點(diǎn)，進(jìn)行了遠(yuǎn)距離隨鉆探邊技術(shù)的研究與應(yīng)用，能夠超前地錄取和識(shí)別油水邊界、巖性邊界，看清探測(cè)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)，快速真實(shí)地描繪出油藏結(jié)構(gòu)和流體分布，進(jìn)而大幅提升鉆井時(shí)效，改善油田開(kāi)發(fā)方案，降低老油田開(kāi)發(fā)成本，提高油田效益。

1 遠(yuǎn)距離隨鉆探邊工具

1.1 遠(yuǎn)距離隨鉆探邊工具結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

遠(yuǎn)距離隨鉆探邊工具包括兩部分：高清多邊探測(cè)工具PeriScope（PS）和超深多邊探測(cè)工具GeoSphere（GS），這是實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)探測(cè)與精細(xì)刻畫(huà)”的地質(zhì)導(dǎo)向的核心[11?13]（見(jiàn)圖1）。

圖1 探測(cè)工具Fig.1 Exploration technology

高清多邊探測(cè)工具采用傳統(tǒng)的集成式儀器設(shè)計(jì)，發(fā)射器及接收器位于同一儀器本體，提供三個(gè)主測(cè)量頻率2 MHz、400 kHz及100 kHz，間距單一。在探測(cè)范圍內(nèi)，可以達(dá)到識(shí)別地層邊界，實(shí)現(xiàn)多種地質(zhì)導(dǎo)向目的，最高測(cè)深6.1 m且不依賴于地層傾角及各向異性的方位測(cè)量，對(duì)地層和流體界面敏感度高。它的高清多邊探測(cè)工具HD的升級(jí)技術(shù)具有先進(jìn)的反演方法，硬件及軟件進(jìn)一步處理升級(jí)，可提供多邊界檢測(cè)，信噪比更高，可解決更復(fù)雜的地層導(dǎo)向問(wèn)題。

超深多邊探測(cè)工具由多個(gè)短節(jié)靈活組合而成，發(fā)射器及接收器采用分體式，多達(dá)三個(gè)接收器。測(cè)量系統(tǒng)是一組傾斜天線，基本測(cè)量是提取振幅和相位信號(hào)的線性組合，模塊化鉆井組合設(shè)計(jì)為多頻（2、6、12、24、48、96 kHz）、多間距。多種探測(cè)深度，可超過(guò)30.5 m，其升級(jí)款斯倫貝謝超深多邊探測(cè)工具HD最高可到76.2 m，遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)外10 m以內(nèi)常規(guī)探測(cè)深度，并能自動(dòng)實(shí)時(shí)多層反演。

高清多邊探測(cè)工具和超深多邊探測(cè)工具均通過(guò)電阻率的方法識(shí)別地層邊界，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向目的?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)欲探測(cè)的地層和鉆井液電導(dǎo)率范圍、探測(cè)深度和地層厚度等要求，按照高清多邊探測(cè)工具和超深多邊探測(cè)工具不同的特性來(lái)選擇最適于該地層狀況的儀器，滿足調(diào)整井復(fù)雜的地質(zhì)導(dǎo)向要求。

超深多邊探測(cè)工具采用分體式和多頻率（低頻）的方式，結(jié)合更先進(jìn)的儀器設(shè)計(jì)及解釋方法，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離超深探測(cè)。但在儀器精度上，高清多邊探測(cè)工具的一體式和高頻率設(shè)計(jì)方式在靠近儀器區(qū)間有精細(xì)的刻畫(huà)能力，是超深多邊探測(cè)工具的有利補(bǔ)充。在尺度要求較高，精度要求不高的情況下，更多使用超深多邊探測(cè)工具，反之更多使用高清多邊探測(cè)工具。本文將兩者結(jié)合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了高精度和深探測(cè)的隨鉆探邊要求，對(duì)油藏地質(zhì)進(jìn)行快速和精細(xì)刻畫(huà)。

1.2 遠(yuǎn)距離隨鉆探邊測(cè)量原理和方法

遠(yuǎn)距離隨鉆電磁波探測(cè)儀由多個(gè)不同參數(shù)的發(fā)射線圈發(fā)出多頻率和多傾角電磁波信號(hào)，再由接收線圈測(cè)量出感應(yīng)電壓和相位差的變化。當(dāng)儀器經(jīng)過(guò)或接近多相區(qū)域時(shí)，各相邊界的不同電阻率就會(huì)產(chǎn)生各種強(qiáng)弱不同的感應(yīng)突變信號(hào)，再對(duì)這些突變信號(hào)進(jìn)行處理，結(jié)合地震資料、鄰井資料及其他井下測(cè)量數(shù)據(jù)，利用反演算法確定儲(chǔ)層構(gòu)造，準(zhǔn)確勾勒出各相邊界的深度和方位，從而有助于了解地層的階躍變化并優(yōu)化油田開(kāi)發(fā)策略。

遠(yuǎn)距離隨鉆電磁波探測(cè)儀由發(fā)射和接收線圈組成，通過(guò)調(diào)整線圈間距、發(fā)射頻率和源距三者參數(shù)，調(diào)節(jié)探測(cè)薄油層分辨率和徑向探測(cè)深度。然而，薄油層分辨率與探測(cè)深度是一對(duì)矛盾體，研究表明，降低發(fā)射頻率可以增加徑向探測(cè)深度，但會(huì)減小薄層分辨率；縮小線圈間距能夠提高薄層分辨率，但間距過(guò)小又會(huì)影響儀器對(duì)相位差的分辨；源距影響探測(cè)深度，適當(dāng)增大源距能增加徑向探測(cè)深度，也能保證接收信號(hào)質(zhì)量。

常規(guī)隨鉆探測(cè)成像的測(cè)量?jī)x器探測(cè)深度有限，必須非常靠近儲(chǔ)層邊界才能得到有效明顯的響應(yīng)信號(hào)，留給鉆井地質(zhì)導(dǎo)向判斷和決策的時(shí)間太短，導(dǎo)致軌跡出層的風(fēng)險(xiǎn)較大，特別是在復(fù)雜構(gòu)造層位、薄油層、多夾層及靠近水層的軌跡中，很難控制鉆遇率和開(kāi)發(fā)效果。面對(duì)這種挑戰(zhàn)，增大隨鉆探測(cè)深度，提前預(yù)判，將是提高鉆井效率，降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。因此，高精度和深探測(cè)都是隨鉆探邊追求的目標(biāo)，體現(xiàn)了隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向的最高水平。而遠(yuǎn)距離隨鉆探邊技術(shù)成功地解決了這對(duì)矛盾體，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的飛躍。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 調(diào)整井背景

渤海某油田C13H1井經(jīng)過(guò)多年生產(chǎn)，產(chǎn)量嚴(yán)重降低，含水率增高，出砂嚴(yán)重，氯根化驗(yàn)水的來(lái)源是注入水。優(yōu)化中的井位、軌跡（見(jiàn)圖2）及產(chǎn)能預(yù)測(cè)是依據(jù)當(dāng)前的地質(zhì)認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)的，隨鉆過(guò)程中，井位、井型等將根據(jù)隨鉆地質(zhì)研究進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。該區(qū)巖性組合復(fù)雜，C13H1井側(cè)鉆點(diǎn)位于斷點(diǎn)以下，同時(shí)水平段二靶與斷層平面最近距離170 m，在鉆井及測(cè)井過(guò)程中遇卡、井漏、井涌等風(fēng)險(xiǎn)較高。鑒于對(duì)C13H1井軌跡在1?1380砂體鉆遇較多泥巖段的認(rèn)識(shí)，為保證砂巖鉆遇率，決定C13H1井在隨鉆過(guò)程中增加探邊工具。

圖2 C13H1地震軌跡設(shè)計(jì)Fig.2 C13H1 seismic trajectory design

另一油田H4井區(qū)井網(wǎng)不完善，為提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度，改善油田開(kāi)發(fā)效果，利用低產(chǎn)低效P6井動(dòng)用NmⅣ?3小層剩余油，通過(guò)對(duì)預(yù)探P6P1井及開(kāi)發(fā)井儲(chǔ)層的精細(xì)地層對(duì)比，結(jié)合地震資料及相關(guān)屬性分析，對(duì)井位進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。該區(qū)域儲(chǔ)層夾層多，分散破碎，邊底水較多，為加深儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)，提高鉆遇率，決定P6P1井增加探邊工具。

2.2 遠(yuǎn)距離隨鉆探測(cè)實(shí)施

調(diào)整井中，針對(duì)老油田油水界面變化、砂體碎片化的問(wèn)題，需要對(duì)油藏重新認(rèn)識(shí)和完善。剩余潛力油藏的各界面深度與前期預(yù)測(cè)可能會(huì)存在較大差異。實(shí)施前對(duì)比地震資料和鄰井資料，從圖2中可以看出，C13H1井部署井位于斷裂附近，構(gòu)造和儲(chǔ)層均存在較大不確定性；目的層上部無(wú)標(biāo)志層，存在大段泥巖發(fā)育，且厚度不穩(wěn)定。

C13H1井實(shí)施中，為保證建模、反演和成像質(zhì)量，遠(yuǎn)距離隨鉆探測(cè)需保持鉆速小于36 m/h?，F(xiàn)場(chǎng)鉆進(jìn)至距離目的層設(shè)計(jì)垂深之上25 m處時(shí)，可清晰看到目的層頂，且顯示目的層垂深可能比預(yù)測(cè)要淺，因此要對(duì)之后的測(cè)井曲線響應(yīng)進(jìn)行密切關(guān)注。

圖3 為C13H1井遠(yuǎn)距離隨鉆超深多邊探測(cè)著陸時(shí)實(shí)時(shí)顯示。由圖3可以看出，隨著鉆進(jìn)深入，探測(cè)儀技術(shù)已提前23 m發(fā)現(xiàn)地層，實(shí)時(shí)反演對(duì)儲(chǔ)層和構(gòu)造有很好的展示。鉆進(jìn)過(guò)程中鉆遇此砂層時(shí)，實(shí)時(shí)隨鉆四條曲線響應(yīng)疑似為目的層特征，此時(shí)分析現(xiàn)場(chǎng)巖屑撈取及探邊成圖為不同層，從而認(rèn)定還未鉆遇目的層，成功排除了干擾層。著陸實(shí)鉆海拔比設(shè)計(jì)深12.6 m，斜深2 278 m，提前18 m看到下部?jī)?chǔ)層，避開(kāi)干擾層后，最終通過(guò)成圖判斷于2 430 m進(jìn)入目的層頂，垂深為1 406 m，比預(yù)測(cè)垂深淺5 m左右，精準(zhǔn)著陸在2 508 m。可以看到，實(shí)鉆軌跡順滑，且緊貼儲(chǔ)層上邊緣，鉆遇率達(dá)90%以上，有利于提高采收率。

圖3 C13H1井遠(yuǎn)距離隨鉆超深多邊探測(cè)著陸時(shí)實(shí)時(shí)顯示Fig.3 Real time display during landing of ultra deep multilateral exploration while drilling in well C13H1

對(duì)于該砂體復(fù)雜疊置、連續(xù)性極差、儲(chǔ)層橫向變化大、夾層發(fā)育等問(wèn)題，可以通過(guò)遠(yuǎn)距離隨鉆探邊技術(shù)的精細(xì)刻畫(huà)功能實(shí)現(xiàn)。在一趟鉆完成的112 m水平段中，成功探測(cè)和刻畫(huà)出儲(chǔ)層內(nèi)的非均質(zhì)性，同時(shí)夾層的發(fā)育狀況及砂體的空間疊置關(guān)系也被清晰描述出來(lái)。精細(xì)刻畫(huà)油藏形態(tài)，能及早調(diào)整軌跡精準(zhǔn)著陸，同時(shí)能夠?qū)^(qū)域地震進(jìn)行標(biāo)定。

P6H1井原設(shè)計(jì)目的層位于明下段3小層，參照平面相距50 m臨井資料，鉆前該井目的層穩(wěn)定，儲(chǔ)層垂厚6 m。圖4為P6H1井遠(yuǎn)距離隨鉆高清多邊探測(cè)目的層鉆進(jìn)實(shí)時(shí)顯示。由圖4可知，實(shí)際鉆井過(guò)程中，在1 950 m前按照設(shè)計(jì)線鉆進(jìn)，探測(cè)到儲(chǔ)層在設(shè)計(jì)線下部，與設(shè)計(jì)一致。鉆進(jìn)至2 005 m探測(cè)到上部?jī)?chǔ)層與下部?jī)?chǔ)層不連續(xù)，全力增斜至88°。在2 051 m探測(cè)到上部?jī)?chǔ)層連續(xù)，垂厚5 m左右，同時(shí)探測(cè)到下部?jī)?chǔ)層，連續(xù)降斜鉆穿下部?jī)?chǔ)層，發(fā)現(xiàn)下部?jī)蓚€(gè)儲(chǔ)層連續(xù)性差，同時(shí)有底水，于是決定側(cè)鉆上部油層。

圖4 P6H1井遠(yuǎn)距離隨鉆高清多邊探測(cè)目的層鉆進(jìn)實(shí)時(shí)顯示Fig.4 Real time display of high definition multilateral detection while drilling in well P6H1

2.3 應(yīng)用效果

針對(duì)渤海油田的C13H1和P6H1兩口調(diào)整井，利用遠(yuǎn)距離隨鉆探邊工具快速準(zhǔn)確地更正了原先的設(shè)計(jì)軌跡，避免了錯(cuò)過(guò)上部?jī)?chǔ)層的失誤，同時(shí)也有效避開(kāi)了底水，提高了采收效果，結(jié)果如圖5所示。

圖5 鉆前與鉆后產(chǎn)油量對(duì)比Fig.5 Comparison of production before and after drilling

C13H1井設(shè)計(jì)著陸深度2 508 m，實(shí)際鉆入油層頂深為2 400 m，相當(dāng)于增加了108 m水平段，超深探邊的創(chuàng)新應(yīng)用使該井增加了20%的儲(chǔ)層有效開(kāi)發(fā)長(zhǎng)度，產(chǎn)油量達(dá)120 m3/d，是鉆前配產(chǎn)的2.4倍，含水率僅15%，比預(yù)期低約70%。

P6H1井經(jīng)過(guò)P6P1井的評(píng)價(jià)重新認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層，產(chǎn)量達(dá)到鉆前配產(chǎn)的3倍，含氣量9 000 m3/d，含水率僅0.1%。對(duì)儲(chǔ)層清晰地認(rèn)識(shí)和準(zhǔn)確地調(diào)控，有利于更高效地開(kāi)發(fā)該井區(qū)的剩余油。

3 遠(yuǎn)距離隨鉆探邊工具應(yīng)用前景

油藏地質(zhì)的認(rèn)識(shí)是一個(gè)不斷完善和變化的過(guò)程，對(duì)調(diào)整井來(lái)說(shuō)，經(jīng)多年生產(chǎn)，儲(chǔ)層各系統(tǒng)和界面都有所改變。開(kāi)發(fā)初期的油藏地質(zhì)資料已經(jīng)無(wú)法滿足調(diào)整井的改善需求。遠(yuǎn)探測(cè)探邊技術(shù)不僅解決了井位布局，井眼軌跡和鉆井風(fēng)險(xiǎn)等實(shí)際操作難題，還可以準(zhǔn)確貫通不連續(xù)砂體，增大泄油面積，更為老油田整體開(kāi)發(fā)和綜合調(diào)整找到了突破口。

隨著調(diào)整井持續(xù)增加，該技術(shù)應(yīng)用前景廣泛，預(yù)計(jì)今后將有數(shù)百口調(diào)整井具備運(yùn)用該技術(shù)的條件，經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)數(shù)十億元。未來(lái)，在提高鉆速，提高反演速度上還有發(fā)展空間，朝著與鉆速同步反演、自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)導(dǎo)向的方向發(fā)展。超遠(yuǎn)距離探測(cè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油藏摸底，快速準(zhǔn)確地追蹤優(yōu)質(zhì)砂體，提高鉆井效率，增加調(diào)整井產(chǎn)量，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，對(duì)低產(chǎn)低效井進(jìn)行降本增效。

4 結(jié)論

（1）遠(yuǎn)距離隨鉆探邊技術(shù)創(chuàng)新性地將斯倫貝謝的高清多邊探測(cè)技術(shù)和超深多邊探測(cè)技術(shù)合二為一，探測(cè)距離大幅度提升，可達(dá)76.2 m，分辨率更高，著陸導(dǎo)向更為精準(zhǔn)，油藏描述更精細(xì)。

（2）對(duì)渤海油田調(diào)整井C13H1井和P6H1井的實(shí)際資料錄取、分析和綜合對(duì)比，成功引導(dǎo)著陸，并提前約20 m清晰探到儲(chǔ)層邊界，大幅提高了儲(chǔ)層鉆遇率和開(kāi)發(fā)生產(chǎn)效果。

（3）超遠(yuǎn)距離探測(cè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油藏摸底，可快速準(zhǔn)確地追蹤優(yōu)質(zhì)砂體，提高鉆井效率，增加調(diào)整井產(chǎn)量，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。

（4）遠(yuǎn)距離探邊工具為油田中后期的綜合調(diào)整提供了新方法，隨著調(diào)整井?dāng)?shù)量的增加，該技術(shù)應(yīng)用前景廣泛。