随钻测井技术在江苏油田水平井钻探中的应用

2012-08-20熊光勤黄啸年中石化江苏油田分公司地质科学研究院江苏扬州225009

石油天然气学报 2012年12期

熊光勤，刘辛，黄啸年（中石化江苏油田分公司地质科学研究院，江苏扬州225009）

颜琳娜，林式微

随着江苏油区各油田相继进入开发中后期，开发难度逐步加大，技术要求程度更高，迫切需要应用水平井技术以提高复杂小断块油田的开发效益[1]，特别是利用水平井开发油气藏是最近十几年发展起来的一种新技术，而随钻测井技术是完成水平井钻井设计、实时数据采集与处理、解释与现场决策以及完成地质导向钻井的关键技术。

1 随钻测井技术的特点及优势

随钻测井技术是钻井技术、测井技术、油藏描述等多学科的综合性技术[2]。在钻井过程中，利用钻井液压力脉冲将地质参数、钻井参数传输到地面，实现了在钻井过程中的测井作业，实时检测到地层变化以便及时对钻井设计进行必要的调整，使钻头能安全、有效地沿着目标油层钻进，对于高效开发复杂油气藏具有重要意义。

1.1 随钻测井技术的主要特点

随钻测井技术主要特点为：①实时井下和地面的地质、钻井数据监控、实时地层对比及地质评价、多次测井资料解决地质疑点；②实时指导并完成地质导向；③完成对油气藏系统的构造、地质描述及再认识；④它是水平井、定向井、侧钻井及大斜度多靶点井钻井的最佳技术选择；⑤是降低钻井费用，防止水锥进，提高钻井安全性和效率的关键技术。

1.2 随钻测井技术在水平井钻探中的技术优势

水平井与直井相比有着无可比拟的优势，可以实现少井高产、效益好而发展很快。不仅在新油田开发方面是一种有效方法，在注水开发老油田利用水平井开采剩余油也是一种有效的方法。因此，随钻测井技术是水平井施工中最重要的环节，也是水平井成败的关键。

1）MWD （measure while drilling，随钻测量）/LWD （logging while drilling，随钻录井）与电缆测井对比。LWD的测量方式与电缆测井有较大不同，其主要差别来自于针对岩层测井时间与空间的响应。如LWD测量点距钻头较近，因此受钻井液侵入的影响极小。因此LWD测井信息具有以下优势：① 不占用钻机时间，减少了裸眼井操作时间及操作程序而增加了安全系数，节约了钻井成本；② 改善了对地层、储层的评估效果；③ 实时采集井下地层信息，准确及时反映地下真实物性，与录井资料相结合完成实时地层评价，对地层划分更合理，对储层孔隙度，流体类型的判别更科学等特点。

2）MWD/LWD与现场综合录井地质资料的对比。分层和判断岩性、划分油气水层是水平井钻探最基本最重要的要求，随钻测井与综合录井均为现场实时采集数据，通过现场的实时对比，可极大提高综合解释的准确度，提高钻井实时决策的质量。录井是在地表采集钻井工程与地质参数；MWD/LWD是在井下采集钻井工程与地质参数，通过二者的数据集成实现了井场井下、地面的综合数据分析与决策。因此这是 MWD/LWD取代电缆测井与录井的必然性所在。

2 应用实例分析

2.1 江苏油田水平井钻探开发历程

江苏油田水平井发展历程主要分为4个阶段：①早期试验阶段（1996年）。1996年11月在高集油田高6断块虫管灰岩油藏完成了第一口水平井高6平1井。②继续试验阶段（2002年）。2002年在安丰油田泰一段三砂层组（K2t31）中高渗小型边底水油藏完钻安丰平1井。③推广应用阶段（2003～2006年）。2003年以来，水平井技术应用在江苏油田得到快速发展，每年投产水平井5口左右，阶段投产水平井19口。④规模应用阶段（2007年至今）。2007年以来，在中国石油化工股份有限公司油田部水平井研讨会议精神的鼓舞下，针对江苏油田复杂的地质特征，全面开展水平井潜力调查，认真开展油藏精细描述研究，优选优化水平井论证与设计，规模应用水平井取得显著成果。

图1 瓦19平1井随钻剖面

2.2 随钻测井技术在江苏油田水平井钻探中的应用

1）精细地层对比，确定地层岩性分界面[3]水平井目标层段的精细对比是水平井实施的基础所在。在水平井开钻施工前，开发地质人员要对所钻井的地震资料和邻近井的测井资料进行分析，找出在目的层附近的特殊岩性或局部标志层，总结其岩性、电性特征，通过与实钻地层数据对比，指导钻井施工。随钻测井的作用主要体现在当实钻井眼轨迹通过一段有标志层的地层时，测取的电阻率和自然伽马值就会与邻近井的测井曲线具有相似性，从而准确揭示目前钻头所钻遇的地质层位（图1）。

2）利用随钻测井的突变点，准确判断断点位置[4]水平井目的层段的构造落实程度是水平井实施的前提。江苏油田属复杂小断块油藏，断层发育，油藏规模小，油藏多为反向正断层所形成的上盘含油断块油藏。当实钻井眼轨迹从断层下降盘进入油层时，测取的电阻率和伽马值就会发生突变，因此利用随钻测井技术可以准确判断断层的位置。同时，为了占高点开发油藏经常导致目标靶点断缺。如堡1平1井按照地质设计（图2），应在2500m后进入上升盘并钻遇上部的泰一段一砂层组（K2）或泰一段二砂层组（K2t21）油层，但一直未见油层，经现场油藏地质人员研究认为油层断缺。

3）准确确定目的层位置，确保水平井准确着陆水平井目标靶点的准确与否是水平井实施的关键所在。江苏油田也是典型的陆相沉积，沉积类型多样，河道砂体发育规模小，横向变化大，水平井目标靶点可靠程度不高，因此需要现场地质人员利用随钻测井技术，同时结合录井资料、钻时、机械钻速、气测等资料来综合判断水平井是否入窗、正确判别油层顶界与底界，划分油水界面。主要是根据实钻测取的电阻率和自然伽马值判断是否进入油层，当进入油层时，随钻测井数据自然伽马降低，电阻率增大形成一个双向张大的箱体状，同时发现钻时变小，机械钻速增大，这时可停钻循环，再利用气测、岩屑录井资料来验证油层，确保进入油层后再用事先准备好的该区1∶1000（或更小比例尺）油层顶面构造图，用实钻点的垂深与此点的构造深度作比较看是否符合，宏观把握钻遇各砂体的可能性，确保水平井准确着陆。

图2 堡1平1井设计剖面

江苏油田近年来实施的水平井在构造落实的老区如沙埝的沙26、沙20断块，陈堡等钻探较为顺利。在新区开发中，由于新区井少，构造控制程度低，储层纵、横向变化大，经常出现实钻目标靶点确定性差，现场地质人员必须根据实钻测取的电阻率和伽马值进行综合分析判断油层的准确位置，来指导钻头的钻进。如永安油田的永33平3井，戴二段五砂层组12砂体（E2d5－122）实钻比设计低10m左右，构造上地层产状变陡（图3）。

图3 永33平3井实钻剖面与设计剖面对比图

4）指导水平段施工，控制井眼轨迹根据随钻测取的地质参数，结合地质录井的砂样变化、气测值变化，控制水平段的井眼轨迹，实现地质导向与几何导向的有机结合，精确控制水平段井跟轨迹在油层的最佳位置。根据对研究区地质特征的总体认识，建立地质导向轨迹预测剖面（1∶500），该剖面综合了油藏构造特征、目的层的展布等信息，将实钻轨迹与设计剖面比较，根据LWD测井曲线电阻率和自然伽马曲线的变化规律分析钻头进、出油层情况，对水平段的井眼轨迹控制起导向作用，随时调整垂深与油层相符合。在江苏油区，若自然伽马测量值在65～90API之间，则井眼轨迹沿油层最佳位置钻进。当测井曲线形态发生明显变化，自然伽马值升高至110API，电阻率下降至2～5Ω·m，若两条曲线在此之前都没有异常显示，则有可能是钻遇断层。

2.3 应用效果分析

2007年底投产水平井35口，从35口水平井的开发效果来看，在不同类型的油藏，水平井开发效果有明显的差异。若按开发效果可以将已投产的水平井可大致分为4类：①高效稳产型，开发效果好，这类共13口水平井，其中薄油层油藏4口，低渗透油藏1口，厚层正韵律油藏1口，厚层底水块状油藏7口；②提液稳产型，开发效果次之，这类共5口水平井，薄油层油藏2口，厚层正韵律油藏2口，厚层底水块状油藏1口；③低产稳产型，应用效果一般，这类共14口水平井，薄油层油藏3口，低渗透油藏均为3口，裂缝性油藏2口，厚层正韵律油藏3口，普通稠油油藏3口；④低产低效型，开发效果相对要差，只有3口水平井，其中薄油层油藏2口，普通稠油油藏1口（见表1）。