三维地质导向技术及应用实例

廖爱明，曾闽山，王 虎

1.中海石油有限公司，天津 300456

2.北京华油阳光数码科技有限公司，北京 100080

随着经济发展对能源需求的不断增加以及油气勘探形势的日趋严峻，老油区面临剩余储量难动用，采收率低；新探区面对勘探开发难度越来越大，成本越来越高的现实，水平井成为开发特殊类型油气藏及老区挖潜，提高采收率的重要手段。

随钻地质导向技术是20世纪90年代国际钻井界发展起来的前沿钻井技术之一[1]，其在开发薄油层、致密油气层、复杂断块油藏、油水关系复杂油藏方面发挥了重要的作用，但是目前的地质导向技术严格来讲是二维地质导向。

1 二维地质导向简述

二维地质导向一般使用一口邻井资料作为导向建模的参考依据，主要考虑地层属性的垂向分布，导向过程相对简单。其主要使用的数据局限在地质、测井数据，在一定程度上能够满足水平井地质导向的要求；地震数据包含了更多潜在的地层及油气信息，能够反映地层形态、岩层性质及油气储层位置等，在目前的二维地质导向过程中几乎没有或很少应用。目前，国内油气田一般采用MWD（带GR或GR+RT）或LWD（带GR、RT）结合综合录井进行水平井地质导向工作。

二维地质导向不能准确反映井眼轨迹三维空间展布形态，以及井眼轨迹周围地层构造变化与储层各向非均质性变化，无法准确描述断层、裂缝形态的，无法利用地震数据的储层反演结果，因此给地质导向工作带来了一定的不确定性。

2 三维地质导向

2.1 基本思路

三维地质导向是将地质导向的理念与三维地质建模结合起来，即在三维地质模型里实现水平井、大斜度井的地质导向功能。具体过程如下：在钻前应用已有的地质、物探数据建立地质模型精细刻画地下构造及油藏特性；在钻井过程中通过井场各种数据的补充不断修正地质模型，模拟井轨迹在三维地质模型中的穿越，参考模型数据为地质导向提供井眼轨迹调整建议，通过可视化显示邻井，辅助解决多井眼防碰问题。

2.2 关键技术

2.2.1 地质建模与模型调整

构建定量储层地质模型是三维地质导向的核心和基础，对地下油藏特性进行准确、精细的刻画是导向成功的前提。本文实例采用约束Delaunay 三角剖分算法为核心技术建立构造模型（包括断层、小层、细分小层）；综合利用测井、钻井等数据，采用序贯高斯、布尔模拟、克里金等算法进行随机模拟[2]，并采用岩相模型、地震属性模型等作为属性模拟的约束条件，进行带相控的属性建模。将属性模型和构造模型叠加在一起，形成包含立体空间起伏的储层物性模型。为提高建模和模型调整效率，采用了基于格网划分的自适应分割-合并方法构建Delaunay 三角网格[3]，并对其中的关键算法进行了优化，有效提高了地质建模和模型调整的速度。

2.2.2 三维显示与交互操作

地质模型及井轨迹的三维显示是三维地质导向的核心组成部分之一，是人机交互的基础。本文实例中三维地质导向软件采用OpenGL技术在微机上实现了地质模型及井轨迹的三维显示，并可自如地旋转、移动、缩放、切割，并可随意拣选三维空间中的对象，充分满足了随钻技术人员对地下地质情况进行全方位了解和灵活操作的要求。

2.2.3 井眼轨迹预测

在导向过程中，通过对井眼轨迹的预测，能够比较准确的预测钻遇下一特殊地层（油层或泥岩）的深度，及时了解钻前油藏特征。

图1 **21-2油田井区三维地质模型

3 应用实例

根据海上**21-2油田的地质背景及基础资料研究，建立待钻井（井号为A10h）井区的三维地质模型。构造模型立体化显示储层的构造形态和空间格架，为建立储层属性的空间分布建立基础。综合利用测井、钻井等数据，并采用岩相模型、地震属性模型等作为属性模拟的约束条件，进行带相控的属性建模（图1）。

根据不断更新的实时数据，及时修正、精细刻画地质模型，判断钻头在目标层中的位置，预测地层倾角变化，及时给出钻完井建议，大大提高了实时决策的科学性，取得了比较好的经济效益。

具体在四个关键环节发挥了重要作用：

1）着陆控制

该井在斜深3458m时，伽马由117API明显下降一个台阶至85API左右，电阻率明显升高由2Ω·m升高至12Ω·m，最大可达34Ω·m，录井岩屑为细砂岩，并且有荧光显示，气测显示良好，气全量高达81万ppm，初步判断钻遇目的层沙二段Ⅲ油组。本井于斜深3484m中完，井斜87.52°，为下一步水平调整打下了坚实的基础（图2）。

图2 沿A10h井轨迹切的孔隙度剖面图

2） 地质导向模型精细刻画

通过对区域地质情况的认真分析及三维地质模型的建立，基本实现了对本区域地质情况的精细、准确刻画，达到了三维地质建模的效果。另外，在实钻过程中，根据不断更新的实时数据及其他地质资料，及时分析地质情况，对模型进行不断调整优化，达到了设计地质目的，为水平段的顺利施工提供了比较可靠的依据。

3）井眼轨迹预测

该井着陆比较顺利，着陆深度比设计略前。根据最后一个定向井数据点以及地质油藏目标对水平段轨迹进行了重新优化调整（表 1）。

表1 A10h井轨迹预测数据表

4 结论

1）三维地质导向将地质导向理念和三维地质建模有机结合起来，拓展了对地质、物探资料的综合应用范畴，为在三维空间实现地质导向功能提供了系统平台；2）直观展示井眼轨迹在三维空间的相互关系，有助于降低井筒碰撞风险发生；3）联合二维、三维地质模型进行实时地质油藏决策，对地质情况异常复杂也能做到比较准确的模拟。

[1]耿应春.胜利油田地质导向钻井技术研究与应用[J].科技咨询导报，2007(23)：24-25.

[2]张团峰，王家华.储层随机建模和随机模拟原理[J].测井技术，1995，19(6)：391-397.

[3]胡金星，潘懋，马照亭，吴焕萍.高效构建De1aunay 三角网数字地形模型算法研究[J].北京大学学报：自然科学版，2003，39(5)：736-741.