水平井分级逐层精准地质定向技术在薄层中的应用

刘敬尧，李 锐

（1.中国石化江汉油田分公司江汉采油厂，湖北 潜江433123；2.重庆市渝川燃气有限责任公司万盛分公司，重庆400800）

引 言

水平井地质导向技术是指在水平井钻井施工过程中，根据钻前室内油藏地质研究成果，结合实钻过程中捕捉到的各种地质信息，正确判断地下所钻地层岩性、储集流体性质、开采目的层空间分布等地质特征，不断修正地质导向模型，为轨迹设计及实钻轨迹调整提供必需的地质参数，引导实钻轨迹准确入靶，确保水平段有效砂岩钻遇率和在油层位置的优化，从而最大限度地实现水平井钻井目的。

水平井已成为当前条件下高效开发油田的重要手段，目前国内外对水平井技术的广泛应用主要针对厚度5m以上，地质较稳定的区域。但江汉油区大量存在储层薄（厚度在1～2.5m）、与纵向水层的隔层薄（最薄仅1.5m）的超薄层底水油藏。其油藏的特殊性造成在现场实施水平井地质导向中的探层井斜控制和油层穿遇精度相当困难。因此，针对此类油藏实施地质导向所存在的井眼轨迹调整余地小，探层井斜控制难，油层穿遇精度高的难点，通过优化钻井设计，建立多级标志层，并进行分段造斜率优选，精细预测地层倾角等，实现薄油层高精度轨迹控制的目的。

1 超薄层油藏水平井地质导向方法

1.1 优化钻井设计，建立多级标志层

通过优选周边邻井的测录井资料及其解释结果，进行井间地层对比，在纵向部面上选取目标层上部的岩性较稳定的泥岩层、盐岩和膏泥岩作为导向标志层。根据导向标志层的稳定性和距目标层的纵向距离进行分级，并概括其井纵向剖面的地质特征，确定各级地质导向标志层。

1.2 分段造斜率优选，控制探顶井斜角

水平井钻进过程中，利用三个标志层距目的层顶部垂深变化趋势来确定地层产状，同时，结合随钻资料钻遇的每一级地质导向标志层，验证和修正地质设计目标层垂深的变化，并根据修正后的目标层垂深进行钻井轨迹设计的调整，并预测下一级地质导向标志层的垂深和轨迹匹配。当钻遇最后一级地质导向标志层，再次预测和修正目标层垂深后，做出最后一次钻井轨迹设计的调整，为完成A、B靶点水平段准备好条件。

1.3 精细预测地层倾角，制定合理的油层穿遇方案

实钻过程中，匹配合理的地层倾角穿遇油层是实施地质导向的关键点之一，在根据邻井测井资料（例如：地层倾角测井资料，等）确定研究工区预钻遇的目标层的地层倾角的基础上，精细描述各标志层的微构造形态，结合钻井过程中的 MWD测量可以提供的实时井深 MD、井斜角、方位等一些数据，适时修正实际的地层倾角。同时，针对其薄储层、薄隔层的特点和难点，为了确保水平段始终在油层中钻进，必须要确定钻头在目标层中的位置，才能制定合理的穿遇油层的井斜角。通过对以往的水平井导向工作的研究与经验总结，主要采用几何导向法和随钻GR曲线对比分析，进行水平段导向跟踪。

1.3.1 几何导向法

如图1所示，钻头从A点钻到B点，钻头处于目标层中的B点位置，其垂深为SB，由MWD资料可知其AB两点轨迹的井斜方位角，且由其轨迹延伸方向与目标层顶界等高线的关系可求得图中SD的距离，则BD＝SBSD。当已知地层倾角为θ时，则钻头到目标层顶界的垂直距离为h＝BD×cosθ。求得任意时刻t时的钻头到目标层顶界的距离h后，当已知该目标层厚度为H时，则钻头到目标层底界面的距离为H－h。

图1 几何导向示意图

1.3.2 随钻测井曲线与邻井电缆测井曲线对比法

随钻GR测井曲线与直井电测曲线有很好的可对比性。将实时测出来的随钻曲线与邻井常规测井曲线进行井间横向、纵向上的对比，便可知钻头正在钻到目标层的哪个部位，是否钻过（遇）夹层等。例如当发现随钻GR曲线开始升高时，要么是钻遇了目标层中的泥质夹层，要么是快钻到上部的泥岩层或下部的泥岩层了，此时根据几何法计算钻头到目标层顶（底）界面的距离便可做出判断，及时地增斜或降斜钻进，保证井眼轨迹处在目标层中物性较好的部位。

2 超薄层地质导向技术应用

针对广一区潜13油组油层的地质特点，加强纵向上标志层的优选，有效的利用现场多方面的技术手段，及时停钻循环，观察岩屑后再进行调整，提高水平段的油层穿遇率。

图2 广一区潜13小层对比图

2.1 标志层的选取

标志层的选取是水平段轨迹分级调整的依据，潜13岩性以膏盐韵律层和砂泥岩互层为主，因此，通过多口邻井资料对比分析，选取潜12顶部的两高两低标志层，潜12的水层、潜13顶和潜砂顶作为标志层。

①一级导向标志层：潜12构造顶，距潜砂顶100m左右。

②二级导向标志层：潜12底部水层底界，距潜砂顶48～50m。

③三级导向标志层：潜13顶，距潜砂顶28～30m。

2.2 利用气测和钻时录井手段，进行导向跟踪

由于岩屑上返迟到时间及LWD随钻测井仪“零长”的存在，钻井过程中不能及时判别井底正钻地层的岩性和含油性，对于超薄油层，如果正钻地层岩性和含油性判断不准，就不能保证轨迹准确着陆、入靶和及时调整，等到岩屑返出井口或LWD测到数值时，钻头可能已钻出油层。如广1平4井根据气测数据和钻时资料判断即将穿出油层，现场及时停钻循环砂样，调整井斜，最终达到了设计要求。

2.3 超薄层水平井人工地质导向实例

广1平4井实钻过程中，根据各级导向标志层的实钻数据，进行分级造斜率优选。

2.3.1 一级导向标志层

按照施工设计的轨迹探层成功。实钻井斜37.4°，实钻深度1 735m，垂深1 720.8m，与对比预计1 715～1 725m基本吻合。不作调整。

2.3.2 二级导向标志层

按施工设计轨迹探层成功。实钻井斜51.5°，实钻深度1 807m，垂深1 762.9m，与对比预计1 760～1 765m基本吻合。轨迹匹配后，确定以不超过68°井斜角探三级导向标志层。

2.3.3 三级导向标志层

按照调整的轨迹探层成功。实钻井斜为65°，深度1 846m，垂深1 790m，与对比预计1 788～1 792m 基本吻合。轨迹匹配后，确定以不超过80°井斜角探四级导向标志层。

2.3.4 四级导向标志层

按照调整的轨迹探层成功。实钻井斜78.7°，深度1 927m，垂深1 815.5m，与对比预计1 816～1 818m，预测目的层提前0.5～2.5m，确定以88°～88.5°井斜角探潜目标层。

按照调整的轨迹探层成功。实钻深度1 982.4m，垂深1 820.6m，预测井底井斜86.2°。

油层穿遇方案：地质A靶点顺利着陆后，计算地层倾角为2°左右，要求增斜至88°后稳斜穿层，当钻至井深2 083m时，对比邻井曲线和录井岩性观察，预测钻头靠近油层上部，因此现场调整井斜，微降至86.5°～87.5°之间穿层（图3）。

该井实钻穿遇水平段长141m，穿遇目的层砂岩厚度140.6m，电测解释油层厚度100.6m，砂岩穿遇率99.7%，油层钻遇率71%，投产初期日产油11.1t左右。

3 结论

薄储层、薄隔层油藏实施水平井钻井，精确地质导向是一个难点。本文介绍了一种建立多级标志层，进行分段造斜率优选，控制探顶井斜角，精细预测地层倾角，并采用几何导向法和随钻GR曲线对比分析进行水平段导向跟踪的实用方法。以广华油田潜13油组为实例，将该方法应用在超薄储层、薄隔层底水油藏水平井的实时钻井中，通过选取多级标志层，利用气测和钻时录井手段，实时进行人工地质导向，逐层调整，明显提高了地质导向钻井的能力和水平段有效砂岩钻遇率，实现了难动用薄层的有效开发。

图3 广1平4井实钻轨迹示意图

［1］徐显广，石晓兵，夏宏泉，等.地质导向钻井技术的现场应用［J］.西南石油学院学报，2002，24（2）：53－55.

［2］时鹏程，许磊，许章延.面向地质导向应用的前导模拟技术研究［J］.测井技术，2000，24（6）：416－419.

［3］夏宏泉，陈平，石晓兵，等.水平井钻头上下倾钻进方向及位置的实时确定［J］.西南石油学院学报，2003，25（4）：22－26.