大庆油田水平井录井地质导向技术
发布时间：2022-01-22
摘要：为满足水平井现场地质导向需求，近年来大庆油田加快水平井录井导向技术研究，开发了录井地质导向软件，建立了现场录井导向技术及方法，并与旋转导向技术和随钻测井仪等紧密结合，形成了较成熟的水平井录井导向工作模式。经几十口水平井的实际应用，检验效果显著。研究成果及其应用，对提高水平井效益和推动录井技术发展都具有现实意义。
关键词：水平井;地质导向;录井技术;大庆油田
水平井是大庆油田致密油、致密气有效动用的重要手段之一。2012年以来，大庆油田加大了现场录井地质导向技术研究，开发了录井地质导向软件，建立了现场录井导向技术方法，形成了水平井录井导向工作模式。目前，大庆油田水平井随钻测井仪器(LwD)主要有贝克休斯公司旋转导向仪和国产LwD¨’2 o两大类。为控制水平井钻井成本，造斜段均采用国产LwD_3‘8 J，录井地质导向技术在着陆点控制、保证人靶成功率上发挥了重要作用‘9。15I。水平段除少数目标层地质条件复杂的致密油藏水平井采用贝克休斯公司旋转导向仪以外，其余大多数水平井也是采用国产LwD，录井地质导向技术在水平段跟踪、提高油层钻遇率上也取得了显著效果。本文概要介绍录井地质导向技术3年来所取得的研究成果及应用情况。
1、录井地质导向软件
在水平井数据实时传输技术的基础上，着眼于远程监控与指挥系统建设，软件设计上满足现场录井和基地同步应用，与综合录井仪、随钻测井仪数据共享，软件研制上提供多种地质导向专业化的软件工具，为录井导向技术的应用奠定了基础。
1.2曲线对比及厚度变化率计算功能软件
传统纸质曲线对比、手动计算地层厚度变化率及目标层垂深比较麻烦，为了解决此问题，本软件以斜深校直技术为基础，实现了上述功能，为导向带来方便。
1.3地层视倾角计算功能软件
水平井钻进中，造斜段常用视倾角预测着陆点垂深;水平段常用视倾角调整构造模型。软件综合了常用的视倾角计算方法并形成工具软件¨6|，视倾角部分公式：穿透地层同侧时：
1.4三维模型再现工具软件软件
实现了PETREL等国际通用建模软件的三维模型导人和再现功能;还可以应用构造面模型或构造图通过克里金插值算法快速创建三维构造模型。
1.5油层剖面反演技术及二维模型建立工具软件
通过分层取值技术，将邻井曲线进行方波化处理，再根据贝塞尔曲线算法建立或调整二维构造模型，并根据做好的二维构造模型进行属性反演。
1.6录井综合图剖面实时跟踪钻井轨迹工具软件
软件通过计算机编程绘图语言，以wITS标准为通信格式，实现实时接收测/录井随钻数据、生成录井综合图、轨迹录井图等功能，进行实钻轨迹跟踪监控。
1.7轨迹监控预警功能软件
设置目的层顶、底界面和预警参数，当实钻井轨迹距层顶或层底的距离小于预设报警距离，或随钻测、录井数据到预警值上限时，软件可以提示、报警。
1.8待钻井轨迹设计功能软件
为了满足轨迹预测功能，软件采用圆柱螺旋线设计三维单向待钻轨迹算法，可以自动设计合理圆滑的待钻轨迹，为下步导向提供合理依据。
2录井地质导向方法
2.1着陆点控制
水平井着陆点控制是直井卡层取心技术的发展及精细化，难点一是斜深曲线与邻井直深曲线对比;二是从优质井眼角度考虑，保证最佳或安全井斜角和方位人靶。基本控制方法是用区域标志层对比法计算地层厚度变化率宏观控制着陆点垂深，用临近标志层逐层对比法逼近式安全推进最终确定着陆点。其中区域标志层对比法与直井卡层取心技术相当，本文不赘述。
2.1.1地层厚度变化率控制法
当目标层地层视倾角在1。左右时，适用于该方法。通过临近标志层逐层对比分析地层沉积变化规律，逐渐调整着陆点预测垂深，密切跟踪测录井随钻资料验证预测准确性，最终确定着陆点。
2.1.2地层视倾角控制法
当地层倾角较大时，着陆点控制就要首先求准倾角，搞清倾角变化规律。地层下倾，预测垂深要增加;地层上倾，垂深要减少;视倾角为00时，垂深不变。综合分析地层倾角因素、实钻井斜角因素以及水平位移差因素等对地层厚度变化率的影响，精细调整着陆点预测垂深，通过随钻资料进一步验证最终确定着陆点。
2.1.3二维模型控制法
导向师到井后，首先要根据地震和测、录井资料建立初始的二维模型，钻进过程中，根据实钻测、录井资料选取临近标志层与邻井精细对比逐步校正二维模型。将实钻井轨迹投影到二维模型中，实时分析钻头在模型中的位置及距目的层顶面各点距离，调整着陆点，预测垂深。
2.2水平段控制
着陆后，再次校正二维模型，投影实钻轨迹，根据着陆点实际井斜角和方位调整待钻轨迹，安全和快速人靶。控制目标层水平段轨迹的核心是及时发现轨迹偏移;难点是目标层倾角和沉积厚度变化;关键是界面层段特征测录井资料响应。
2.2.1测、录井资料跟踪控制法
首先研究分析邻井目标层上、中、下部及围岩岩心资料或测、录井剖面显著特征及组合特征，作为水平段轨迹跟踪的主要依据。
重点研究已钻测、录井资料与目标层剖面响应，结合实钻情况，分析判断测、录井资料变化幅度与轨迹偏离趋势关系，建立目标层上、中、下部判别标准，及时发现，及时预警，及时调整。测井资料重点分析电阻率和自然伽马数值、变化幅度和趋势与目标层相应位置对应关系。录井岩屑剖面，以实物描述为基础，重点应用岩屑图像对砂岩量和含油面积定量分析，用地化热解数据分析数值的定量性，这是精细分析轨迹在目标层偏离趋势的重要手段，关键时应加密取样连续分析;其次气测曲线的连续性可较好反映轨迹偏离趋势;再次钻时反映界面层段岩性的灵敏性和及时性;最后定量荧光分析在混油污染条件下鉴别真假油气显示的能力。
2.2.2二维模型宏观控制法
引进测井电阻率和自然伽马反演技术，应用前文中目标层细分特征与测、录井资料响应的判别标准，随钻调整二维模型目标层剖面及轨迹图。已钻部分用本井资料的解释成果，待钻部分结合本井变化趋势和邻井资料预测目标层剖面，给出待钻轨迹。核心难点是目标层视倾角的确定和预测，依据二维模型与实钻测、录井资料响应的吻合性，分析目标层变化趋势，判断计算视倾角可靠性，并进行调整，宏观控制轨迹运行趋势。
2.3远程实时监控与指挥系统
基地设立远程指挥中心，以水平井数据实时传输软件和录井地质导向软件为技术支撑，建立了远程实时监控与指挥系统。该系统只为现场导向师提供专家技术支持，技术决策职责仍然属现场导向师。
接到录井导向任务后，指挥中心的建模工程师收集资料建立初始二维模型，提供给录井导向师。当井斜达到40。后，录井导向师驻井，根据实钻资料更改初始的二维模型，制定导向方案，传回指挥中心审核，指挥中心与现场导向师沟通后最终确定并传回。导向决策由现场导向师向甲方上报。
指挥中心每日跟踪监控钻井动态及导向方案调整动态，发出指导意见。如发现重大疑问或现场导向师有疑难请求时，指挥中心组织专家组及时支持。
3应用效果
3.1 2013年下半年现场应用情况
该项技术于2013年6月开始在现场试验应用，主要承担着陆点控制任务，经过半年多的改进完善，技术有了较大提高。2014年开始在生产中正式应用，全面承担起着陆点和水平段控制的地质导向任务。
截至2013年12月，试验应用了28口井：探井3口、开发井12口、致密油评价井(龙26、齐平2、垣平1区块)13口。造斜段为钻井工程技术研究院LwD仪器，水平段有1l口开发井也是钻井工程技术研究院LwD仪器，其余为贝克休斯公司或哈里伯顿旋转导向。着陆控制效果10口井好， 10口井一般，8口井差，11口开发井平均砂岩钻遇率为71.27%。
3.2 2014年现场应用情况
2014年l一3月份，录井地质导向施工共计32 口井，水平段为贝克休斯公司旋转导向仪器的7口井的平均砂岩钻遇率为80.57%;其余的都选用钻井工程技术研究院LwD仪器，平均砂岩钻遇率为 72.18%。在钻遇率和水平段长度上与贝克休斯公司还存在差距，但与2013年未采用录井地质导向的33口开发井砂岩钻遇率为49.09%相比，应用效果十分明显，如表1所示。
4结 论
(1)在着陆点控制方面，已经明确了录井技术的专业优势;
(2)在发展模式上，已逐渐明确了与钻井工程技术研究院LwD配套、进而形成油田独创的水平井导向技术体系，这是油田开发水平井降本增效的重要途径之一，在生产中取得的实效也预示了该项技术广阔的发展前景。
(3)国产LwD与贝克休斯公司、哈里伯顿旋转导向仪器差距明显，录井地质导向技术能起到一定作用，却不能完全弥补这个差距。这个差距不仅体现在砂岩钻遇率上，也体现在水平段长度和平均日进尺上。因此，录井地质导向技术未来发展还需要得到油田的大力扶持，在软件水平、技术方法和工作模式上还有较大的提升空间，相信逐渐完善成熟的录井导向技术必将发挥更大的作用。——论文作者：耿长喜1 孙宝刚1 赵 杰2 钱文博1 孙宇达1 姜道华1
参考文献：
[1]吴奇.地质导向与旋转导向技术应用及发展[M].北京：石油工业出版社，2012：11—12.
[2]孙涛，王瑞.旋转地质导向系统在薄层水平井中的应用[J].大庆石油地质与开发，2011，30(3)：13l-134.
[3]赵平，郭永旭，张秋梅，等.随钻测井技术新进展[J].国外测井，2013，(2)：7一13.
[4]孙宝刚，张树森.随钻测、录井结合指导水平井钻井方法及应用[J].录井工程，2012，23(3)：12-15.
[5]邵才瑞，唐海全，张福明，等.随钻测井解释评价技术现状与研究方向[J].大庆石油地质与开发，2010，29(5)：158— 163.
[6]孟耀华，朱宝泉，杨坤.随钻测量技术的发展现状及前景展望 [J].黑龙江科技信息，2008，34(3)：21，362..
[7]亢武臣，林楠，聂同建，等.地质导向矢量角及在地层边界探测中的作用[J].录井工程，2013，24(2)：41-43，57.
[8]杨晓峰.cPR随钻测井系统在薄油层中的应用[J].特种油气藏，201l，18(2)：129-131.
[9]方庆，刘云燕，张国良，等.超薄油层水平井开发技术[J].大庆石油地质与开发，2009，28(5)：141-146.
[10]秦月霜，常中元，唐文峰，等.对超薄席状砂互层水平井设计的几点认识[J].大庆石油地质与开发，2009，28(6)： 91.95.
[11]沈中山.水下窄河道剩余油与挖潜方法[J].大庆石油地质与开发，2011，30(3)：79·83.
[12]杨琼警，张宗林，唐铁柱，等.水平井现场地质导向难点与控制措施探讨[J].石油化工应用，2009，28(6)：41—43.
[13]左卫青，闫振来，张晋松，等.地质导向钻井技术在春光油田车排子地区的应用[J].特种油气藏，2010，17(4)： 114—116.
[14]刘德伦，罗于海，李立，等.水平井一体化地质导向在四川油气田的应用[J].录井工程，2叭3，24(1)：42—45.
[15]闫振来，牛洪波，唐志军，等.低孔低渗气田长水平段水平井钻井技术[J].特种油气藏，2010，17(2)：105—108.
[16]戴俊生.构造地质学及大地构造[M].北京：石油工业出版社，2006：5—7.
