水平井地质导向技术难点及对策分析

水平井地质导向技术难点及对策分析

作者：高华美

来源：《中国科技博览》2018年第20期

[摘 要]致密砂岩油气藏、页岩油气藏正成为我国油气勘探开发的主流和热点，这些非常规油气资源只有通过水平井开采才能获得更好的经济效益，随钻地质导向在水平井钻井过程中发挥重要的作用。文中对水平井地质导向技术现状进行了介绍，分析了录井地质导向技术存在的难点，并针对性的提出了相应的技术对策，对提高水平井油层钻遇率具有一定借鉴意义。 [关键词]水平井；地质导向；技术难点；对策

中图分类号：S409 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）20-0278-01 前言

随着随钻测量技术的日趋成熟，在上世纪年代末年代初，发展起来一种新的钻井技术——地质导向钻井技术。所谓地质导向钻井，就是使用随钻测量数据和随钻地层评价测量数据来控制井眼轨迹的钻井技术，它以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹，而不是按照预先设计的井眼轨道进行钻井。地质导向技术主要应用于水平井钻井，是水平井钻井技术的一项重大发展，它标志着水平井钻井技术上升到一个更高的层次。该技术根据钻头处的实时地质数据和储层数据做出调整水平段井眼轨迹的决定，引导钻头在油层中水平前进。 1 地质导向技术现状

地质导向技术是在、和技术基础上发展起来的一种前沿技术，是使用随钻定向测量数据和随钻地质评价测井数据，以人机对话方式来控制井眼轨道的钻井技术。它是以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨道的钻井。使用随钻定向测量和随钻地层评价测井数据进行地质导向钻井，可以随时知道钻头周围几米范围内的地质特征、钻头与地质界面以及地层流体界面的相对位置，因此可以控制钻头始终在油气层中行进。

地质导向钻井是从导向钻井中发展起来的，而导向钻井是将钻井技术、测井技术及油藏工程技术融合为一体，根据随钻测量的工程参数、地质参数以及综合录井、泥浆录并参数等，经实时处理、解释后获得对地下地质构造、地层岩性分布及井下异常情况的认识，通过决策实时调整钻进方向修正井身轨道，控制导向工具准确钻入油气层，以达到优质、快速、安全、准确中靶的钻井目的。

相比国外，国内对水平井地质导向钻井技术的研究起步较晚，整体水平仍处于探索阶段近年来，通过引进国外先进技术及技术合作较好的推动了国内水平井地质导向

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钻井技术的进展，也有力地促进了国内相关技术的发展。结合国内现场条件，目前国内在水平井地质导向钻井技术方面，主要是通过钻前模拟地层模型，然后实时对比模型正演得到的测井数据和实测数据，如果二者匹配，说明模型和轨迹的关系真实反映了井下的实际情况，反之需要调整地质模型，例如改变地层倾角、目的层厚度、考虑断层和夹层等方式，进而控制井眼轨迹在目的层内钻进的方法，实现水平井地质导向。 2 地质导向难点 2.1 录井资料失真

水平井由于其特殊的井身结构、工艺技术措施，给录井岩性识别、剖面恢复、地层卡取、随钻跟踪分析带来较大的困难。给水平井地质录井录井时，造成录井资料失真的主要因素有：①地质条件复杂。油田水平井一般为构造复杂，相变严重地层，油层厚度，油层纵横向变化大，构造类型多，油层薄，泥岩夹层发育，入靶精度要求高；②钻井液影响。在定向钻进过程中为了减少井下钻具与井壁之间的磨擦系数，以及预防其他的井下复杂情况，钻井液为混油和加入其它有机添加剂，特别是进入目的层混油，使气测录井数据失真，岩屑被污染，给传统的常规录井带来极大困难；③钻头驱动式式影响。在水平井中，为了定向及提高钻井速度，经常变换驱动方式，使用转盘、螺杆、转盘+ 螺杆驱动三种驱动方式交替钻井，不论驱动方式下钻头对岩石的破碎能力不同，岩屑大小不一，这导致岩屑十分混杂，多次往复研磨，导致井筒内岩屑十分细小，甚至呈粉末状，特别是转盘加上螺杆驱动的复和使用，使细小的岩屑呈粉末状悬浮在环空，有时甚至无法捞到岩屑，直接影响了岩屑描述的准确性；④井身结构。水平井井壁稳定性差，易坍塌掉块，另外，由于存在岩屑床，大排量冲屑后，新旧岩样混杂，给判断油气层归位深度造成困难。同时井深大、井眼结构复杂，使得迟到时间长，岩屑失真，难以准确恢复地层真实剖面；⑤工程参数。在水平井的钻进过程中，钻具易紧贴井壁，传至钻头上的钻压减少，钻时相对明显升高，同时，为满足造斜、增斜、降斜、稳斜等定向施工的需要，时常要进行钻压、转盘转数和排量等工程参数的调整，钻时已难以真实反映地层的可钻性。 2.2 靶心深度误差

在水平井钻井过程中，着陆情况直接决定水平井的成败。靶心深度误差对地质和工程的施工同时带来风险，当靶心提前时，由于入靶井斜角小，容易造成钻出油层的情况，当靶心深度滞后时，又会浪费井段，造成水平段位移减少。只有当设计靶心深度误差控制在一定范围，可采取软着陆，完成地质导向任务，若油层提前，全力增斜也达不到设计要求，只能填井侧钻，重新设计井身轨迹剖面。 2.3 轨迹控制难

造成水平井轨迹难以控制的因素主要有以下几种：①目的层相变快。薄层水平井钻进时，常由于地层产状的微小变化、油层的不稳定和相变快等因素导致填井。特别是由于邻井资料可靠程度低会直接造成微构造发生变化，给地质导向中的井眼轨迹控制带来困难；②断层因素。

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靠近断层水平井，在入靶前由于地层变化速率不确定，无法进行标志层跟踪和调整，因此造成入靶时可控制地层很少；③薄层。薄油层水平井由于入靶精度要求较高，加之地层产状的微小变化就会导致钻出层。所以说层薄是水平井地质导向的第一大难题。当不能确定井眼与油层相对关系时，极易钻出油层，无法回到层内。 3 技术对策 3.1 优化设计

可将水平井设计剖面中适当增加靶前位移，根据标志层确定合理的水平井“着陆点”，或者采取钻导眼方案。当地层下倾和水平状态时，靶前位移增加至50m左右，地层上倾时靶前位移增加30m左右。当标志层特征明显时，可利用标志层深度，及时改变轨迹造斜率，为轨迹调整留有余地。 3.2 沉积微相研究

在目的层相变大的区块，要进行精细的沉积微相研究，确定目标层的砂体变化和可能出现的泥岩夹层分布状况，有利于在钻遇泥岩时，能及时进行正确地判断。同时对水平井轨迹剖面方向上的储层的发育情况、物性、含油性变化等影响因素在地质设计书中明确，以便地质导向时参考。

3.3 采用录井新技术

资料失真时，直接影响到对地层的卡取和层位的判断，甚至出现错误的认识。可采取： ①增加录井项目，应用XRF元素录井技术，X-衍射录井、定量荧光和地化录井等项目，提高现场综合判断能力；②运用特殊岩性和油气层气测异常修正迟到时间，减小录井深度误差系数。 4 结束语

在水平井钻进过程中，钻遇地层存在岩性和构造等诸多方面的不确定性。先进的随钻测、录井技术为做好水平井地质导向提供了先决条件，此外还必须具备扎实的地质基础和现场经验。只有将石油地质理论与石油工程技术紧密结合，才能做好进入目的层前的地层对比和靶深预测以及进入目的层后的地质解释与钻头导向工作，进而实现提高水平井井身质量和油层钻遇率的目标。 参考文献

[1] 孙金浩.水平井地质导向及解释技术研究及应用[J].国外测井技术，2010（4）：14-19.