彭洋

中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司湛江分公司 廣東 湛江 524057

隨著是有生產(chǎn)企業(yè)、資源勘探企業(yè)額逐步提升對(duì)油氣資源勘探經(jīng)濟(jì)效益的重視程度，近年來我國鉆井工藝亦處于經(jīng)驗(yàn)不斷積累、技術(shù)不斷地發(fā)展。特別是水平井技術(shù)，近年來在油氣藏看勘探、開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用越發(fā)頻繁、規(guī)模也在不斷擴(kuò)大?；诋?dāng)下水平井技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，不難預(yù)測未來幾年內(nèi)水平井將始終會(huì)被作為油氣勘探開發(fā)的主要技術(shù)，特別是當(dāng)油氣田進(jìn)入開采后期階段，水平井鉆進(jìn)對(duì)于提升產(chǎn)量的目標(biāo)以及提升薄油層開采經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。但對(duì)于施工單位而言，水平井施工具有較高的難度，地質(zhì)錄井技術(shù)所獲取的氣測、石屑、分層信息，對(duì)于水平井鉆井具有重要的指導(dǎo)價(jià)值，因此開展地質(zhì)錄井技術(shù)在水平井錄井中的應(yīng)用策略研究，是進(jìn)一步提升我國是有單位水平井鉆進(jìn)水準(zhǔn)，穩(wěn)定提升開采量的高價(jià)值研究舉措。

1 水平井與地質(zhì)錄井技術(shù)

1.1 水平井概念

水平井，即生產(chǎn)代為在鉆井施工階段，井斜角度在90度期間沿著水平方向進(jìn)行鉆井的井口。水平井具體可分為三類，第一為大半徑水平井，第二為中半徑水平井，第三為短半徑水平井，不同類型水平井具體差異見表1：

表1 水平井分類與相關(guān)參數(shù)

之所以在施工階段采用水平井形式，第一出走地面條件考慮，第二出自于水平井的優(yōu)勢。

自地面條件視角分析，倘若在地質(zhì)條件較好的區(qū)域，單標(biāo)存在開發(fā)困難問題例如處于城市要道區(qū)域、農(nóng)田區(qū)域或是沼澤區(qū)域，這一情況下可使用定向井形式來料及構(gòu)造以及油氣含量情況。站在水平井性能角度，水平井可有效解決或是改善處于開發(fā)中油氣田生產(chǎn)問題，這些問題集中于如下幾點(diǎn)：

（1）針對(duì)油田某一層構(gòu)造高點(diǎn)的含油富集區(qū)，使用一口水平井進(jìn)行單井開發(fā)，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能力的提升，優(yōu)化開發(fā)的效果。

（2）對(duì)斷層遮擋剩余油負(fù)極區(qū)進(jìn)行高效開發(fā)，提升油井采收率；

（3）當(dāng)油田因?yàn)榈讓又旅?、低滲透率問題，亦或是存在產(chǎn)層隔離現(xiàn)象無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量提升，此刻可自目的層內(nèi)對(duì)水平井水平段開展精確定位，同時(shí)可解決裂縫性油藏。

（4）面對(duì)小斷塊油氣藏進(jìn)行開發(fā)期間，部分情況下會(huì)出現(xiàn)若干不餓彼此不相連的小斷塊有油氣田，該情況下可使用兩口水平井采取并行開發(fā)模式，如此可顯著節(jié)約開發(fā)成本，提升油氣田生產(chǎn)效益。

（5）采取水平井技術(shù)可有效提升稠油產(chǎn)量，特別是高稠油[1]。

1.2 地質(zhì)錄井技術(shù)概念

作為目前油田企業(yè)應(yīng)用十分廣泛的勘探技術(shù)，地質(zhì)錄井技術(shù)融合了諸多專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、地質(zhì)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)等。在鉆探過程中，地質(zhì)流經(jīng)技術(shù)會(huì)收集、分析諸多有關(guān)于生產(chǎn)區(qū)域地質(zhì)的信息，且可實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣層的科學(xué)評(píng)價(jià)，對(duì)于施工單位鉆進(jìn)水平井階段的安全性、鉆進(jìn)效率有著極大的指導(dǎo)意義，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣層有效保護(hù)。

目前，我國各領(lǐng)域面向石油資源的需求正處于不斷提升狀態(tài)，石油供應(yīng)直接影響著估計(jì)生產(chǎn)力以及民生的發(fā)展，石油單位實(shí)際開展石油工程建設(shè)階段，地質(zhì)錄井技術(shù)已然成文不可或缺的重要作業(yè)環(huán)節(jié)，其對(duì)于提升油氣資源開采效率的促進(jìn)作業(yè)用、對(duì)油氣開采安全生產(chǎn)的保障作用十分顯著。因此，目前我國石油鉆探與油氣開采領(lǐng)域，施工單位均充分認(rèn)識(shí)到地質(zhì)錄井技術(shù)的重要性，并不斷發(fā)揮地質(zhì)錄井技術(shù)在生產(chǎn)中的優(yōu)勢[2]。

2 水平井錄井階段地質(zhì)錄井技術(shù)的應(yīng)用研究

水平井錄井階段對(duì)地質(zhì)錄井技術(shù)的應(yīng)用具有兩個(gè)特征，第一在于實(shí)時(shí)性，第二在于綜合性，上述特性導(dǎo)致水平井錄井作業(yè)具有極高的專業(yè)性。正因如此，錄井人員便是水平井設(shè)計(jì)、施工過程中的鏈接紐帶。站在錄井人員具體工作角度下，地質(zhì)錄井技術(shù)的具體應(yīng)用包括地質(zhì)信息與目標(biāo)層變化的分析、監(jiān)管鉆井施工與隨鉆測量，現(xiàn)場作業(yè)項(xiàng)目協(xié)調(diào)、支撐軌跡調(diào)整決策以及面向水平井水平段的地質(zhì)導(dǎo)向五個(gè)部分。

2.1 地質(zhì)信息與目標(biāo)層變化的分析

水平井錄井作業(yè)階段，地質(zhì)錄井技術(shù)可讓錄井人員準(zhǔn)確掌握地質(zhì)信息以及目標(biāo)層的變化情況。站在的實(shí)踐角度，錄井資料同水平井鉆進(jìn)的鉆頭密切相關(guān)，現(xiàn)場錄井人員需要以第一手資料為依據(jù)進(jìn)行參考，自最早鉆時(shí)、氣測、巖屑分析來判斷目的層是否存在變化。錄井階段，水平井對(duì)于各項(xiàng)資料具有較強(qiáng)的依賴性，只有基于這些資料的分析才可確認(rèn)錄井是否存在偏差問題，而這些一手資料均需要地質(zhì)錄井技術(shù)來獲取。

2.2 監(jiān)管鉆井施工與隨鉆測量

在水平井錄井作業(yè)階段，地質(zhì)錄井技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井施工、隨鉆測量工作開展情況的有效監(jiān)管。站在實(shí)踐角度分析，施工單位為更好地實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目的，同時(shí)為有效實(shí)現(xiàn)工程的監(jiān)測，需利用地質(zhì)錄井技術(shù)開展鉆井、隨鉆測量的監(jiān)管，基于隨鉆工程參數(shù)的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)目的層變化的有效監(jiān)測，如此可保證施工階段的安全性、穩(wěn)定性。

2.3 現(xiàn)場作業(yè)項(xiàng)目協(xié)調(diào)

基于地質(zhì)錄井技術(shù)對(duì)現(xiàn)場作業(yè)項(xiàng)目的協(xié)調(diào)方面，站在實(shí)踐角度分析，水平井現(xiàn)場具有諸多施工內(nèi)容，如鉆井施工、定向井作業(yè)與錄井作業(yè)，三個(gè)作業(yè)項(xiàng)目在水平井施工中均占據(jù)至關(guān)重要的地位。鉆井與定向井目的為實(shí)現(xiàn)地質(zhì)設(shè)計(jì)，基于地質(zhì)錄井及技術(shù)準(zhǔn)確獲取鉆時(shí)、氣測、巖屑材料基礎(chǔ)上可對(duì)三項(xiàng)作業(yè)單位進(jìn)行有效的組織協(xié)調(diào)，從而提升地質(zhì)設(shè)計(jì)任務(wù)完成質(zhì)量。

2.4 支撐軌跡調(diào)整決策

水平井錄井作業(yè)階段，地質(zhì)錄井技術(shù)可實(shí)現(xiàn)支撐軌跡調(diào)整決策。水平井錄井作業(yè)期間必須解決三項(xiàng)問題，第一，保證準(zhǔn)確地著陸，使其進(jìn)入到目的層之中。對(duì)于如何卡好著陸點(diǎn)，部分情況下水平井內(nèi)目的層的厚度較小，例如中原油田‘云2平1’，該水平井內(nèi)層厚度為12m，中原油田‘胡5-平1’水平井的目的層底層后更是僅為5～8.2m，因此在確定入口點(diǎn)階段生產(chǎn)單位需采取高度謹(jǐn)慎的態(tài)度，及時(shí)將一切可能造成誤差的影響因素快速消除?；谝酝罅克骄鳂I(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，其誤差主要來源集中于如下幾點(diǎn)：（1）鄰井資料失誤，錄入探測階段采用電測形式，因測試數(shù)據(jù)存在誤差，繼而造成設(shè)計(jì)井深數(shù)據(jù)的誤差；（2）水平及開發(fā)階段，鄰井井斜較大，生產(chǎn)單位為及時(shí)進(jìn)行井深數(shù)據(jù)矯正，導(dǎo)致深度存在誤差；（3）設(shè)計(jì)水平井階段，對(duì)于井下構(gòu)造設(shè)計(jì)單位未基于嚴(yán)格的探測掌握準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，造成施工期間實(shí)鉆地層、設(shè)計(jì)底層存在差異，該情況將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)單位鉆井期間無法確認(rèn)入口點(diǎn)，水平井失派；（4）實(shí)鉆地層、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)之間的正常誤差。正是基于上述誤差的存在，往往會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)單位鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)井深后未達(dá)到目的層。因此，生產(chǎn)單位需針對(duì)不同的情況采取不同措施，例如面對(duì)井有較大井斜，井深數(shù)據(jù)未進(jìn)行正確校正造成深度誤差的問題，在開鉆之前生產(chǎn)單位需要加強(qiáng)對(duì)鄰井的數(shù)據(jù)分析，并積極開展多井對(duì)比，以可靠的資料為依據(jù)選取對(duì)比性最強(qiáng)的井，將其作為對(duì)比對(duì)象，同時(shí)及時(shí)開展深度數(shù)據(jù)的檢查、校正作業(yè)，將誤差最大化消除。面對(duì)實(shí)鉆與設(shè)計(jì)底層正常誤差的問題，生產(chǎn)單位可加強(qiáng)隨鉆的對(duì)比。對(duì)比階段，直井段的分析與對(duì)比相對(duì)簡單，但在造斜、增斜端的對(duì)比十分復(fù)雜，需提升數(shù)據(jù)對(duì)比的精準(zhǔn)性，確?？ㄌ?hào)入口點(diǎn)。第二，針對(duì)井眼軌跡在油氣層內(nèi)鉆進(jìn)作出保障，在滿足鉆遇率同時(shí)保證軌跡的平滑性。第三，卡準(zhǔn)“靶點(diǎn)”，對(duì)儲(chǔ)層問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正。在這一過程中，地質(zhì)錄井技術(shù)可通過資料的獲取推進(jìn)水平井作業(yè)，并保證作業(yè)的規(guī)范化、專業(yè)化[3]。

2.5 面向水平井水平段的地質(zhì)導(dǎo)向

對(duì)水平井水平段的地質(zhì)導(dǎo)向作用包含兩方面內(nèi)容，其一是加強(qiáng)油層內(nèi)部巖層含油性變化情況、物性以及巖性的監(jiān)測，盡快發(fā)現(xiàn)水平段的是否存在水砂問題，并及時(shí)制定下一步措施。其二，在油層內(nèi)穩(wěn)定控制鉆頭位置，保證鉆井的軌跡平行于油層頂面，讓鉆頭順著層面順利進(jìn)入，避免處出現(xiàn)油層頂、底面被鉆頭鉆穿繼而造成鉆頭進(jìn)入泥巖層。

對(duì)于地質(zhì)導(dǎo)向而言，最理想的狀態(tài)莫過于人員可在生產(chǎn)階段快速發(fā)現(xiàn)偏離問題。基于這一目標(biāo)，可基于如下方法實(shí)現(xiàn)基于地質(zhì)錄井技術(shù)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向。

第一，鉆時(shí)具備良好實(shí)時(shí)性，可技術(shù)對(duì)地下巖石可鉆性加以反映，繼而有效推測巖性。然而，因鉆時(shí)具有諸多影響因素，在將其作為地質(zhì)導(dǎo)向階段需要考慮鉆進(jìn)期間的轉(zhuǎn)盤速度、轉(zhuǎn)壓、雙驅(qū)亦或是單驅(qū)等因素。

第二，氣體組分導(dǎo)向作用分析。就油氣儲(chǔ)層來講，諸多信息中當(dāng)屬氣體組分信息效果最為明顯。一般情況下，油氣儲(chǔ)層常見結(jié)構(gòu)集中于氣頂→中油→下水，而三者的組分值存在顯著的差異?；谝酝a(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，鉆頭鉆進(jìn)過程中是否偏離，可基于氣體組分的比值快速反映，而具體鉆頭引導(dǎo)過程所應(yīng)用的組分比值，則決定性因素在于目的層上、下氣體組分二者的差異，同時(shí)需要依靠生產(chǎn)單位對(duì)于目的層油、氣、水性質(zhì)以及儲(chǔ)層物性的掌握水平來確認(rèn)何種組分比值可有效說明鉆頭是否偏離了目標(biāo)層。這里介紹一種使用氣體組分比值方法來引導(dǎo)油層鉆進(jìn)的基本原理。式1、2、3位濕度比、平衡比、特征比計(jì)算方式：

在差異化的儲(chǔ)層條件下，Wh、Bh、Ch三個(gè)比值曲線以及測值曲線均會(huì)有所不同，因此基于曲線能夠?qū)?chǔ)層的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)有效反饋。目的層鉆進(jìn)施工期間，曲線、數(shù)值多數(shù)情況會(huì)處于穩(wěn)定不變的狀態(tài)，而一旦離開了目的層，則曲線、數(shù)值將會(huì)發(fā)生明顯變化，基于該特征便開展有效的地質(zhì)導(dǎo)向。此外，運(yùn)用氣體組分開展水平井地址引導(dǎo)，除了可實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)引導(dǎo)，亦可反映哪一些井段具備更好的開發(fā)價(jià)值以及井段的總長度。

3 開展連續(xù)觀察

基于地質(zhì)錄井技術(shù)進(jìn)行水平井錄井導(dǎo)向，需要基于連續(xù)觀察對(duì)含油巖屑的百分含量變化情況進(jìn)行分析，同時(shí)基于描述結(jié)果以及收集的材料進(jìn)行水平段綜合數(shù)據(jù)表的制定，且繪制水平段的地質(zhì)導(dǎo)向圖，結(jié)合地下構(gòu)造、井深歸集提出合理的導(dǎo)向意見。

4 幾何導(dǎo)向

幾何導(dǎo)向，即利用NWD系統(tǒng)提供的結(jié)合導(dǎo)向信息，同完鉆頭軌跡相應(yīng)點(diǎn)設(shè)計(jì)值的設(shè)計(jì)成果開展對(duì)比，以讓生產(chǎn)單位可掌握鉆頭實(shí)際軌跡是否出現(xiàn)偏離問題，一旦發(fā)生偏離需及時(shí)進(jìn)行鉆頭校正，直至鉆頭順利達(dá)到目標(biāo)層，亦或是可以確認(rèn)鉆頭正在沿目標(biāo)層正常鉆進(jìn)作業(yè)。幾何導(dǎo)向下，應(yīng)用到的信息變量通常包括井斜角、鉆頭軌跡的方位角。生產(chǎn)單位使用幾何導(dǎo)向階段，掌握目標(biāo)層的準(zhǔn)確厚度、底層的請(qǐng)教數(shù)值、目標(biāo)層的深度與走向是應(yīng)用該技術(shù)的基本條件。同時(shí)，生產(chǎn)單位需要預(yù)先開展鉆頭前進(jìn)、返回錄井下各點(diǎn)方位角的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)[4]。

5 目前水平井錄井仍舊存在的瓶頸

目前基于地質(zhì)錄井及時(shí)指導(dǎo)水平井錄井期間，仍舊存在的瓶頸問題，第一是鉆井液混油問題，第二是油氣顯示層歸位問題，第三在于如何正確描述、挑選粉末狀巖樣問題。首先，因水平井具有較大的井斜，同時(shí)會(huì)伴隨較大井內(nèi)磨阻，故會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)井內(nèi)混油的現(xiàn)象。如何在發(fā)生鉆井液混油后，仍舊有提升對(duì)油氣層氣測錄井的發(fā)現(xiàn)率，始終是業(yè)界的難題?；谝酝a(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，倘若將綜合地質(zhì)錄井儀內(nèi)的氣測設(shè)備改為兩套并行，在一套進(jìn)行常規(guī)氣測基礎(chǔ)上，第二套負(fù)責(zé)對(duì)鉆井液入口樣氣流開展檢測，隨后將再循環(huán)氣、背景氣干擾有效消除，且提升氣體檢測信息變量，推進(jìn)地質(zhì)指導(dǎo)效果提升。當(dāng)前，相關(guān)技術(shù)單位，已實(shí)提出了一種全新錄井系統(tǒng)，其在設(shè)置中增加了循環(huán)鉆井液入口收集設(shè)備、氣體檢測分析設(shè)備。這一全新的路徑系中植入了變量值循環(huán)鏈模塊，能夠打造氣體遲到變量信息。錄井階段，對(duì)于出口氣體各項(xiàng)變量，軟件可對(duì)其同相應(yīng)氣體的遲到變量實(shí)時(shí)開展減法運(yùn)算，最終準(zhǔn)確獲取再循環(huán)氣造成的影響，理論上可大幅度提升氣體檢測可控性。目前該技術(shù)正在被越來越多的生產(chǎn)單位嘗試應(yīng)用。

其次，如何有效利用定量熒光技術(shù)、PK分析技術(shù)、地化分析技術(shù)來解決油氣層顯示層歸位，從而針對(duì)水平井的水平段地質(zhì)導(dǎo)向提供準(zhǔn)確參數(shù)，目前同樣為業(yè)界難以解決的瓶頸。

最后，水平井鉆進(jìn)階段，極易在水平段出現(xiàn)井壁塵沙，特別是在利用PDC鉆頭期間，其具有較強(qiáng)的研磨性，而如何實(shí)現(xiàn)粉末狀巖樣的正確描述、挑選，也是未來石油生產(chǎn)單位有待解決的問題。因此，在相關(guān)研發(fā)單位、研究院針對(duì)上述問題開展深度研究同時(shí)，生產(chǎn)單位亦應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析、經(jīng)驗(yàn)的積累，以盡快突破瓶頸，全面提升水平井對(duì)于油氣藏的生產(chǎn)水平。

6 結(jié)束語

作為水平井作業(yè)階段獲取第一手地質(zhì)資料的重要技術(shù)，地質(zhì)錄井技術(shù)可準(zhǔn)確獲取底層的巖性材料、物性材料、含油氣性材料以及地層分層材料可有效指導(dǎo)水平井落實(shí)高效率、低風(fēng)險(xiǎn)鉆井作業(yè)。因此，水平井施工階段，生產(chǎn)單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)錄井技術(shù)的應(yīng)用以及相關(guān)方法的掌握，同時(shí)不斷總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，繼而充分發(fā)揮地質(zhì)錄井技術(shù)的優(yōu)勢，提升水平井鉆井成功率。