地质导向技术在英503H水平井中的应用(投稿用)

地质导向技术在Y503H水平井中的应用

郭旭东

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孙美丽1 宜伟1 吴文熙 1 厦欣2 陈实 1

（1,吐哈油田勘探公司 2，吐哈油田丘东采油厂）

摘 要：在水平井中钻进过程中，地质导向技术是保证井身轨迹顺利在油层段内钻进、提高油层钻遇率的一项综合技术。鲁克沁东区梧桐沟组（P3W）陆源扇三角洲沉积储层非均值性强，同时油藏为超深超稠油油藏，开采难度大、单井产量低，利用水平钻井+蒸汽吞吐的方式能有效提高稠油单井产量，区域内的Y4P1井试验已获得成功。2011年我们首次在Y503H井引进MWD+LWD(伽马+电阻率)的随钻地质导向模式，并进一步结合工程和录井参数、理论地质模型计算、三维可视化地质建模等多方面地质导向技术，及时对水平井井身轨迹进行调整，为水平井的成功钻进提供了合理、可靠的依据，并取得较好效果。 关键词：水平井 地质导向 MWD/LWD 地层倾角

Application of geologic steering technique in Y503H horizontal well

GuoXudong1 SunMeili1 Yiwei1 WuWenxi 1 Xiaxin2 Chenshi 1 (1,Exploration company,PetroChina Tuha Oilfield Company,Hami 839009,China; 2、Qiudong oil factory, PetroChina Tuha Oilfield Company,Hami 839009,China)

During drilling of the horizontal branching wells, the geologic steering technique is an synthesis technique that guarantees wellbore to enter into oil layers and improve the rate of drill oil layers. The fan-delta sedimentary reservoirs heterogeneity in Wutonggou Formation is so serious ,and oil reservior is super deep –super heavy oil deposit,exploitation is great, single-well production is low. the mode of horizontal well+Steam stimulation can increase the output of single-well production efficiently, the experiment have successd in Y4P1 well of this region .In 2011, we used the mode of MWD + LWD (gamma + resistivity )of drilling geological guidance in Y503H horizons well the first time , and combined with engineering and logging parameter and theory geological model calculation, 3d visualization of geological modeling ,various geological guidance technology and so on , adjust the track of horizontal well timely, provideing a reasonable and reliable basis for the success of the horizontal well drilling ,and achieves good effects.

Key words: horizontal well geologic steering Measurement While Drilling / logging While Drilling stratigraphic dip

1 地质导向技术概况

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1.1 地质导向的概念

地质导向是指在充分利用随钻测井（MWD/LWD）资料和录井资料，结合地质、工程设计，及时准确划分已钻地层、预测待钻地层，适时调整井眼轨迹以便使实钻井眼轨迹准确钻遇目的层，并始终处于油层最佳位置的一项技术服务工作[1-13]。地质导向技术在钻井工程中将随钻测井技术,工程应用软件与地质导向人员紧密结合的实时互动式服务。它的目标是优化水平井轨迹在储层中的位置降低钻井、地质风险提高钻井效率帮助实现，单井产量最大化和投资收益的最大化[2]。

1.2 地质导向方式和导向工具

地质导向技术是在常规定向井、水平井钻井基础上发展而来的一种新的综合性很强的技术，利用地质导向钻井技术施工,可以实时获得真实的地质参数

[3]

， 地质导向方式主要包括随钻测量（MWD）和随钻测井（LWD），随钻测

量可在钻井过程中实时进行井斜角、方位角等工程参数的测量，得到实时的井身轨迹数据及若干工程参数。随钻测井技术主要是测量能反映地层和岩性及油层特征的参数,如测量的自然伽马、电阻率、岩性密度、中子及声波等地质参数[1-3]。

地质导向的工具目前比较成熟有两种类型，一是滑动式导向工具：是导向作业时钻柱不旋转，钻柱随钻头向前推进，沿井壁滑动。这种方式存在钻柱的扭矩、摩阻问题、井眼清洗难、机械钻速慢、钻头选型受限等问题，但仍是目前主要的应用方式；二是旋转式导向工具：是在钻具旋转条件下直接引导钻头沿着期望的轨迹钻进。避免了钻柱躺在井壁上滑动，使井眼得到很好的清洗，可根据地层选择合适的钻头,主要有Schlumberger公司的地质导向工具GeosteerTM、Baker-Hughes INTEQ公司的NaviGatorTM地质导航系统和Sperry - Sun公司的仪器动力钻具IMMTM ，但这种工具技术难度大，成本高，目前主要应用在复杂油气藏和大位移水平井[1-4]。

2 鲁克沁东区Y503H地质导向技术的应用

鲁克沁油田东区梧桐沟组油藏类型主要为大型岩性—地层层状稠油油藏,油藏埋深1900-2300米，原油粘度大（50000-130000mpa.s/50℃），属超稠油油藏

[5-8]

。利用水平井加超临界锅炉蒸气吞吐等技术能有效的提高该区稠油单井产

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能。目前已经该区内首口实验井Y4P1井已完成吞吐试验转入试采，Y4P1井第一轮蒸汽吞吐后，试采初期最高日产油量达18.56方，稳定日产油量6-7方，是吞吐前日产量的3-4倍

[5-8]

。Y503H井是在Y503井基础上，为实施蒸汽吞吐提高单

井产能，而设计钻探的导眼水平井。 2.1 Y503H井地质和轨迹设计

Y503H是一口斜导眼水平井, 钻探目的是利用水平井钻探、蒸气吞吐等技术提高产能，实现该区商业突破，落实该区储量规模，实现开发效益动用，为勘探部署、开发建产提供依据。Y503H井井口钻探方位角为北偏东62.2°，设计侧钻位置为1680米,预计着路点位置为垂深1899米，油层段内靶点位置高差5米，水平段设计水平位移300m。所用仪器为普利门B型负脉冲测斜仪双配包括（定向探管+伽马+电阻率）。

2.2 应用地质导向控制Y503H井井身轨迹

2.2.1 通过地层对比和MWD+LWD数据计算地层倾角及时修正设计

合理水平井井身轨迹就是最大限度的在油层段内钻进，其中对地层倾角的准确计算是提高水平井油层钻遇率，保证轨迹在油层段内钻进的关键。我们通过导眼井录井的岩性资料或者取心段资料可以寻找一标志层，当轨迹钻至这一标至层时，就可以通过MWD数据计算出该点的垂直深度和闭合距,然后通过位置垂深差和水平位移,与地层界面组成的三角形,使用反三角函数可以确计算出地层倾角,可分为地层上倾、下倾两种模式（图1） A [8]

hBhθBθ h1h1AA点为直井标志层 B点为轨迹和标志层交点

地层界面h :A点和B点的水平位移差h1: A点和B点的垂深差井轨迹Θ：地层倾角β：轨迹的斜度A点为直井标志层B点为轨迹和标志层交点地层界面h :A点和B点的水平位移差h1: A点和B点的垂深差井轨迹Θ：地层倾角β：轨迹的斜度Θ=arc tan（h1/h）Θ=arc tan（h1/h） 图1 地层倾角计算示意图（左为地层下倾，右为地层上倾）

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Y503H井根据地层倾角测井设计地层主要向北西方向倾，地层倾角主频上倾10°左右，预计钻遇油层的着路点垂深在1899m。但在实际钻进过程中出现较大差异。我们通过与Y503直井段进行对比发现，目的层P3W上部发育一套3套泥质粉砂岩和灰黑色泥岩互层 ，其中底部的一套灰黑色泥岩沉积稳定，顶部垂深在1888米，厚度在12-14米左右，可以作为进入油层段前的标志层，在钻进过程中通过录井岩屑鉴别确定Y503H灰黑色泥岩的斜深度2044米，按照随钻测井对比垂深在1901米，闭合距为250 米。此时可以判断实际地层与设计有较大差别，钻遇黑色泥岩比设计退后，钻头处得地层为下倾，而不是设计认为的上倾。按照地层下倾模型计算，此时的地层倾角在3.1o。此时仔细核查地震剖面可以发现：过Y503井和南部断层之间

存在局部的小洼陷，证明地层 图2 过Y503H井地震剖面下倾 确实存在下倾的现象（图2）

2.2.2 利用LWD随钻曲线结合钻井、录井参数特征综合判断钻头处岩性

水平井钻井过程中，对岩性的判断时保证轨迹在油层段能钻进的关键，陆源扇三角洲沉积储层非均值性强，储层岩性、物性、含有性，变化较快，同时在水平井段钻进过程中，提拉钻具，大排量冲洗破坏岩屑床，使得新旧岩屑一同循环排出，造成岩屑混杂，尤其是在岩性界面处，这样造成随钻录井岩屑代表性差，很难准确判断每个层位的岩性[9-10]。

传统的综合录井方法利用钻时、气体及岩屑资料,是比较可靠的判断钻头 处岩性的方法,钻头进入油层后,如何引导钻头尽可能多地在油层中穿行是录井的关键[10]。在将现场由于岩屑和气测录井有滞后性，随钻测井钻头位置和LWD测量位置有“邻长”也存在滞后性（图3）。此时对对钻头处岩性的判断主要依靠工程上参数变化，同时参考LWD测井曲线及录井参数来判断。

图3 带LWD的常用地质导向钻井工具示意图

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A过英503H井井轨迹地震剖面英503H′AB洼陷