水平井实时地质导向系统设计与应用

2009-11-29易觉非长江大学一年级教学工作部湖北荆州434023

长江大学学报(自科版) 2009年1期

关键词：井眼油层水平井

易觉非 (长江大学一年级教学工作部，湖北荆州 434023)

水平井实时地质导向系统设计与应用

易觉非 (长江大学一年级教学工作部，湖北荆州 434023)

在水平井系统工程的配套技术中，利用相应的水平井实时地质导向系统、根据随钻数据和现场情况对井眼轨迹进行实时控制是其核心。首先描述了该系统的基本功能要求，在此基础上，给出了该系统的业务流程和逻辑结构，最后给出了一个该系统的应用实例。

水平井；地质导向；系统设计

地质导向是20世纪80年代国际石油界迅速发展并日臻完善的一项主要用于油田开发中定向钻井的综合性配套技术[1～2]。采用地质导向钻井技术，能提高对地层、构造、储集层特征的判断和钻头在储集层内轨迹的控制能力，从而提高油层钻遇率、钻井成功率和采收率，实现增储上产和节约钻井成本，经济效益重大。地质导向定义为“用近钻头地质、工程参数测量和随钻控制手段来保证实际井眼穿过储集层并取得最佳位置”[1]。文献[1]中认为地质导向钻井系统一般包括钻头、测传马达(含近钻头测量短节)、无线短传、随钻测井(MWD/LWD)和地质导向信息系统。其中，地质导向信息系统(以下简称“系统”)是地质导向钻井系统的软件部分，是地质导向钻井系统的决策中枢。国际上，地质导向信息系统主要基于各自公司的随钻测井LWD仪器而开发，比如Schlumberger公司首先推出的IDEAL系统；国内水平井的技术研究将绝大部分精力投放到水平井工具和工艺技术的研究上，而信息系统的地质导向决策支持技术还只是停留在零散的个人经验技术层次。为此，笔者提出并开发了水平井实时地质导向系统。下面对该系统的设计与实现进行论述。

1 系统功能要求

1)建立地质原型模型综合利用目标井周围的油藏地质研究成果和各种已钻井的测井、录井、气测、岩心和钻井数据，通过系统的处理分析,对油藏目的地层及相关地层的三维架构和属性进行精细描述，建立一个对目标井具有明显指导意义的三维地质原型模型。

2)实时地质导向油藏原型模型作为初始模型输入，在实时接收现场数据基础上，用“系统”进行针对性的分析处理，准确识别实际钻遇的关键性指示地层的界面点位置，与初始模型进行对比分析，不断验证或修订模型(新模型为下一步的初始模型)，并用新的模型来预测钻头与目的点之间的空间关系。

图1 系统业务流程

3)定向工程分析在系统对钻头与目的点之间的空间关系作出较精准地预测后，再用“系统”进行定向工程分析(实钻井眼轨迹计算、井眼轨迹的设计等)最终制定出下一步的定向工程方案。

2 系统设计

2.1系统业务流程

图1为系统的业务流程图，它分为建模阶段和导向阶段2个阶段。在导向阶段，通过井下实时数据不断反馈，系统对模型进行修正，并给出实时定向方案，形成闭环系统[2]。

2.2系统的逻辑结构

通过需求分析，依据“高内聚、低耦合”[3]的原则，将系统划分为9个子系统，即基础数据处理子系统、数据库管理子系统、地层管理子系统、地质建模子系统、实时数据处理子系统、钻井定向子系统、三维可视化子系统、输出子系统和帮助子系统。系统逻辑结构如图2所示。

图2 系统逻辑结构

3 实际应用

图3 井眼轨迹和地层关系综合图

图3为塔中某井实钻井眼轨迹、设计井眼轨迹和地层关系综合图。在测井深度 4465～4470m上下方密度显示井眼轨迹已靠油层底边, 水平井实时地质导向系统调整井眼轨迹并造斜钻进, 更新地质导向模型；在测井深度4900m上下方密度显示井眼轨迹靠油层顶边,井深 4940m靠油层底边, 井深 4970m再靠油层顶边，这种情况可能为油层变薄或夹层。通过地质导向，该井水平段长 570m，有效油层钻遇 498m, 钻遇率达 87.5%，用10mm油咀投产，初产168m3/d。实际应用表明，该系统能够依据随钻测井数据，实时预测储层的顶底界面并调整井眼轨迹参数。