馮海順

長(zhǎng)城鉆探工程有限公司錄井公司 遼寧 盤(pán)錦 124010

大位移定向井的錄井工作中應(yīng)制定完善的工作方案和體系，不斷進(jìn)行錄井工作方法的優(yōu)化和改良，錄井工作的整體提升有效性和可靠性，確保能夠按照油氣田勘探開(kāi)發(fā)的需求科學(xué)有效完成大位移定向井的錄井工作，為各項(xiàng)工作的良好開(kāi)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

1 大位移定向井分析

1.1 鉆井分析

對(duì)于大位移定向井而言，隨著鉆井斜度的增加，對(duì)鉆井工藝技術(shù)要求越高，定向井的傾斜度越大，造斜穩(wěn)斜的難度越大，在此情況下，就需采用鐘擺鉆具和井底螺桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，改善鉆井造斜的效果，提升鉆進(jìn)的效率，降低成本支出量。因此，在鉆井的過(guò)程中，需要按照具體情況，采用先進(jìn)的鉆井技術(shù)，某油田企業(yè)近年來(lái)已經(jīng)成功完成5口水平井的鉆井工作，最高鉆井斜度和長(zhǎng)度較大，主要采用的是水平段扭方位技術(shù)，具體情況見(jiàn)表1。隨著鉆井難度的增加，在大位移定向井施工的過(guò)程中，該企業(yè)采用了PDC鉆頭與螺旋桿工藝進(jìn)行鉆井，采用高壓噴射技術(shù)加快了鉆進(jìn)的速度，使定向井的最高長(zhǎng)度達(dá)到1166m，井的傾斜度為74°，斜井和垂深之間的差異為680，同時(shí)為預(yù)防出現(xiàn)井壁坍塌的事故，改善攜砂性能，采用正電膠聚合物鉆井液，為提升鉆井效果提供支持。

表1 某油田近年來(lái)水平井鉆井的參數(shù)

1.2 錄井分析

大位移定向井錄井是指在油氣勘探和開(kāi)發(fā)中，通過(guò)鉆井技術(shù)將井眼的方向和位置控制在目標(biāo)地層以實(shí)現(xiàn)有效的油氣勘探和開(kāi)發(fā)。首先，大位移定向井是指井眼在垂直方向上有較大的位移，通常是指井眼的傾斜度在60°以上。相比傳統(tǒng)的直井，大位移定向井可以在相對(duì)較小井的井距內(nèi)穿越多個(gè)地層，提高勘探和開(kāi)發(fā)效率。其次，使用定向鉆井工具和測(cè)量?jī)x器，可以精確控制井眼的方向。通過(guò)調(diào)整鉆井參數(shù)和鉆井工具的操作，可以實(shí)現(xiàn)井眼的水平、傾斜或曲線鉆進(jìn)，以滿足特定的勘探和開(kāi)發(fā)需求。最后，大位移定向井可以在垂直方向上穿越多個(gè)地層。由于井眼的傾斜度大，可以在相對(duì)較小井的井距內(nèi)穿越多個(gè)地層，提高勘探和開(kāi)發(fā)的效率，減少開(kāi)采難度。大位移定向井錄井具有位移大、方向可控、地層穿越能力強(qiáng)、空間利用率高等特點(diǎn)，能夠提高勘探和開(kāi)發(fā)效率，降低成本，是一種重要的油氣勘探和開(kāi)發(fā)技術(shù)[1]。

2 大位移定向井錄井的方法

2.1 常規(guī)的錄井技術(shù)

2.1.1 巖屑體積跟蹤技術(shù)

大位移定向井的巖屑體積跟蹤錄井技術(shù)主要是跟蹤井眼中巖屑體積的方法。在鉆井過(guò)程中巖屑體積的跟蹤對(duì)于評(píng)估井眼清潔度和巖屑排出效果至關(guān)重要。具體的技術(shù)措施為，首先，進(jìn)行巖屑體積測(cè)量，通過(guò)測(cè)量井眼中巖屑的熒光強(qiáng)度或其他物性參數(shù)，可以估算出巖屑體積，此類(lèi)測(cè)量通常是通過(guò)熒光錄井儀器進(jìn)行的。其次，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，將測(cè)得的巖屑體積數(shù)據(jù)與其他測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)（例如井率、地層電阻率等）進(jìn)行整合和分析，確定巖屑體積的分布情況以及其對(duì)井眼清潔度的影響。最后，進(jìn)行跟蹤和評(píng)估，根據(jù)測(cè)得的巖屑體積數(shù)據(jù)，可以追蹤井眼中巖屑的分布和變化。通過(guò)比較不同深度的巖屑體積，可以評(píng)估井眼清潔度的改善情況，并采取相應(yīng)的措施來(lái)優(yōu)化鉆井作業(yè)。需要注意的是，大位移定向井的巖屑體積跟蹤錄井技術(shù)是一種輔助工具，其準(zhǔn)確性和可靠性可能受到多種因素的影響，如測(cè)井儀器的性能、數(shù)據(jù)處理方法的準(zhǔn)確性以及巖屑特性的變化等。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證和修正，并結(jié)合其他鉆井工程技術(shù)來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)估[2]。

2.1.2 隨鉆層位對(duì)比分析技術(shù)

目前在大位移定向井錄井期間主要采用的常規(guī)錄井技術(shù)為隨鉆層位對(duì)比分析技術(shù)，可以幫助確定井眼的準(zhǔn)確位置和方向，主要的措施如圖1所示。

圖1 隨鉆層位對(duì)比分析技術(shù)

（1）實(shí)時(shí)測(cè)斜

通過(guò)在鉆頭或鉆桿上安裝測(cè)斜儀，實(shí)時(shí)測(cè)量井眼的傾角和方位角，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?。地面上的工程師可以通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)來(lái)確定井眼的位置和方向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的控制。

（2）地下導(dǎo)向系統(tǒng)

地下導(dǎo)向系統(tǒng)是一種在井下安裝的設(shè)備，可以通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)、重力和方位等參數(shù)來(lái)確定井眼的位置。這些系統(tǒng)通常會(huì)與地面上的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整。

（3）鉆井模擬和預(yù)測(cè)軟件

鉆井模擬和預(yù)測(cè)軟件可以通過(guò)輸入井眼的地質(zhì)信息、鉆井參數(shù)和土層性質(zhì)等數(shù)據(jù)，模擬和預(yù)測(cè)井眼在不同地層中的軌跡。這些軟件可以幫助工程師在鉆井過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，以便及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)方向和角度[3]。

（4）地下測(cè)量?jī)x器

地下測(cè)量?jī)x器是安裝在鉆桿上的設(shè)備，可以測(cè)量井眼的傾角和方位角，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妗＿@些測(cè)量?jī)x器通常與鉆井操作系統(tǒng)或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼軌跡的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整。

同時(shí)在大位移定向井錄井過(guò)程中，隨鉆層位分析技術(shù)的應(yīng)用，需要按照公式計(jì)算分析：

（1）井眼傾角，在笛卡爾坐標(biāo)系下，井眼傾角可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

式中：Z表示井眼在垂直方向上的位移，R表示井眼到井口的水平距離，m。

在極坐標(biāo)系下，井眼傾角可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

式中：dZ表示井眼在垂直方向上的微小位移，dR表示井眼在水平方向上的微小位移。

（2）井眼方位角，在笛卡爾坐標(biāo)系下，井眼方位角可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

式中：X和Y分別表示井眼在水平方向上的位移，m。

在極坐標(biāo)系下，井眼方位角可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

其中，dR表示井眼在水平方向上的微小位移，R表示井眼到井口的水平距離，m。

（3）井眼位移在笛卡爾坐標(biāo)系下，井眼位移可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

式中：X、Y和Z分別表示井眼在水平和垂直方向上的位移。

在極坐標(biāo)系下，井眼位移可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

式中：dR表示井眼在水平方向上的微小位移，dZ表示井眼在垂直方向上的微小位移[4]。

2.2 定量熒光錄井技術(shù)

大位移定向井定量熒光錄井技術(shù)主要就是測(cè)量井眼巖石性質(zhì)和地層特征的技術(shù)，其是通過(guò)測(cè)量井眼內(nèi)巖石的熒光強(qiáng)度，獲得關(guān)于巖石組分、孔隙度、滲透率和飽和度等信息。

（1）巖石類(lèi)型識(shí)別

定量熒光錄井技術(shù)可以根據(jù)不同巖石類(lèi)型的熒光特征，幫助識(shí)別井眼中的巖石類(lèi)型。通過(guò)分析熒光強(qiáng)度和光譜特征，可以辨別出沉積巖、非沉積巖、碳酸鹽巖等不同類(lèi)型的巖石。

（2）孔隙度和滲透率評(píng)估

定量熒光錄井技術(shù)可以通過(guò)測(cè)量熒光強(qiáng)度，獲得巖石孔隙度和滲透率的信息。不同類(lèi)型的巖石和孔隙結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)熒光強(qiáng)度產(chǎn)生影響，通過(guò)定量熒光分析，可以評(píng)估巖石的孔隙度和滲透率，為油氣勘探和開(kāi)發(fā)提供重要參考。同時(shí)在巖石空隙率評(píng)估過(guò)程中，需要按照公式進(jìn)行計(jì)算分析：

其中：Vp是孔隙體積，表示巖石中的孔隙空間的體積；Vt是總體積，表示巖石樣品的總體積。孔隙率的計(jì)算基于孔隙體積和總體積之間的比例關(guān)系。通過(guò)測(cè)量巖石樣品的體積，可以獲得總體積。而孔隙體積可以通過(guò)定量熒光錄井技術(shù)中的熒光強(qiáng)度或其他巖石物性參數(shù)來(lái)估計(jì)或計(jì)算。

（3）流體飽和度評(píng)估

定量熒光錄井技術(shù)可以通過(guò)測(cè)量熒光強(qiáng)度隨深度的變化，來(lái)評(píng)估井眼中不同流體（如油、水、氣）的飽和度。不同流體對(duì)熒光強(qiáng)度的影響不同，通過(guò)定量熒光分析，可以判斷井眼中不同流體的飽和度，為油氣勘探和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)提供重要依據(jù)。同時(shí)需要根據(jù)公式進(jìn)行井眼流體飽和度的評(píng)估：

其中 Vf 是流體體積（Fluid volume），表示井眼中特定流體的體積；Vp是孔隙體積（Pore volume），表示井眼中的孔隙空間的體積。流體飽和度的計(jì)算基于流體體積和孔隙體積之間的比例關(guān)系。通過(guò)定量熒光錄井技術(shù)中測(cè)量的熒光強(qiáng)度或其他巖石物性參數(shù)，可以估計(jì)或計(jì)算出井眼中特定流體的體積。而孔隙體積可以通過(guò)測(cè)量巖石樣品的體積或使用孔隙率公式來(lái)獲得。

（4）地層界限確定

定量熒光錄井技術(shù)可以通過(guò)測(cè)量熒光強(qiáng)度的變化，幫助確定地層的界限和分界面。不同地層具有不同的熒光特征，通過(guò)定量熒光分析，可以識(shí)別地層的變化，并確定地層界限。由于不同地層界限確定方法不同，因此應(yīng)按照具體情況和公式等進(jìn)行計(jì)算：

1）熒光峰值比值法：

其中A和B分別表示兩個(gè)不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的熒光峰值強(qiáng)度，a.u。

2）熒光比值法：

其中A和B分別表示兩個(gè)不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的熒光強(qiáng)度，a.u。

3）熒光梯度法：

其中ΔF表示兩個(gè)相鄰深度點(diǎn)的熒光強(qiáng)度差異，Δd表示對(duì)應(yīng)深度間隔，a.u。

（5）鉆進(jìn)控制

定量熒光錄井技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井眼巖石的熒光變化，幫助調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)和鉆進(jìn)策略，以提高鉆進(jìn)效率和安全性。通過(guò)分析熒光強(qiáng)度的變化，可以發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)過(guò)程中的地層變化和巖石特征，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)方案，避免鉆進(jìn)事故和地層損失。

2.3 井眼軌跡地質(zhì)模擬軟件

大位移定向井錄井中井眼軌跡地質(zhì)模擬軟件屬于模擬和預(yù)測(cè)井眼軌跡的工具。

（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。軟件使用之前收集和整理所需的數(shù)據(jù)，包括井眼測(cè)量數(shù)據(jù)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、巖層性質(zhì)等，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，促使模擬軟件的有效應(yīng)用。

（2）軌跡模擬設(shè)置。在軟件中輸入所需的參數(shù)和設(shè)置，如井眼起始位置、目標(biāo)軌跡、偏移角度、傾角、方位角等。根據(jù)實(shí)際情況和技術(shù)要求，進(jìn)行合理的設(shè)置。

（3）模擬和預(yù)測(cè)。根據(jù)輸入的參數(shù)和設(shè)置，軟件將生成預(yù)測(cè)的井眼軌跡圖表和相關(guān)數(shù)據(jù)。對(duì)于不同的鉆井階段，可以進(jìn)行多次模擬和預(yù)測(cè)，以優(yōu)化井眼軌跡設(shè)計(jì)。

（4）結(jié)果評(píng)估和優(yōu)化。評(píng)估軟件生成的模擬結(jié)果，與實(shí)際的井眼軌跡進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，調(diào)整和優(yōu)化參數(shù)和設(shè)置，以使模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確和可靠。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，目前，我國(guó)大位移定向井錄井技術(shù)快速發(fā)展和不斷進(jìn)步，為提升錄井工作的效率和水平，建議在實(shí)際工作中，科學(xué)采用常規(guī)的巖屑體積跟蹤技術(shù)和隨鉆對(duì)比分析技術(shù)，完善技術(shù)的應(yīng)用模式和體系，同時(shí)科學(xué)采用定量熒光錄井技術(shù)，使用先進(jìn)的井眼軌跡地質(zhì)模擬軟件，提升錄井工作的效率和水平，改善工作的有效性和可靠性，達(dá)到預(yù)期的錄井技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化目的。