水平井录井技术探索

董文海

摘要：随着水平井施工的日益增多，地质录井工作在施工人员充分认识地层和油层情况的基础上，为指导钻井施工起到了重要的作用。但由于在水平井布井过程中对目的层空间展布认识上的失误或目的层发生变化，导致部分水平井的施工质量达不到预期目的。为了将其损失降到最低，获得较长的产液井段，达到水平井最大限度地开采剩余油，提高采收率的目的，对水平井施工有必要做进一步的探索。本文阐述了目前水平井录井存在的问题，并对水平井录井技术及方法进行了探讨，旨在规范水平井录井工作，提高综合效益。

关键词：水平井录井；存在问题；技术探索

一、水平井录井存在的问题

目前在水平井现场地质录井中进行综合录井的为数颇少，而仅仅进行岩屑、钻时、荧光录井项目。笔者从施工的200多口水平井的录井实践中看出，水平井录井过程中存在着以下问题和困难。

1.钻时的真实性受到影响

目前在水平井钻井施工中普遍采用了代纳钻具（DN），即螺杆钻具（涡轮钻具因性能不稳定已很少使用）。165mm螺杆钻具的使用技术参数为：钻压50-70KN、排量1800L/min，泵压12MPa时，转速120r/min，稳定地采用这些参数有利于提高螺杆钻具的使用寿命。

影响钻时的因素有：岩性、钻压、转速、泵压、钻井液性能、压差一井底压力与地层压力之差、钻头的磨损程度、井底净化程度、钻具磨阻——起钻拉力或下钻阻力、人为因素。

钻进过程中造斜段采用滑动钻进方式（转盘不动），稳斜时采用复合钻进方式（滑动钻进+转盘转动），而滑动钻进主要是依靠泵压的稳定来实现的。

在大井斜或水平段中钻进时，指重表所指示的钻压大于钻具施加在钻头上的压力.指重表所指示的钻压与真实的钻压不存在函数关系。故水平井录井中收集的指重表所指示的钻压数值无多大意义。

这就给岩性分层带来困难。岩屑描述一般方法之一——“参考钻时，分层定名”在此已不能使用，在岩屑返出不正常时势必造成岩屑录井剖面严重失真。

2.岩屑的代表性和正常返出受到影响

水平井所录取的岩屑由于受到井身轨迹、返出方式、钻头类型、钻井液性能及其他诸多因素的影响，变得更细、更容易混杂、代表性更差，这给岩屑的准确描述带来较大的不便。恢复地层剖面就会变得困难起来。

水平段易形成“砂床”，“砂床”的不稳定使岩屑返出更加复杂化，有时甚至不返岩屑。

3.迟到时间测量精度受到限制

目前，在水平井施工中的岩屑迟到时间的测量是采用常规实测法或理论计算法。这些方法虽然在理论上讲较为准确，但都存在着许多干扰因素：

（1）在震动筛前观察指示物的出现存在较大的人为因素。

（2）排量计算不准：接单根后开泵时断时续、排量时小时大。

（3）钻具内容积计算不准，原因是：一口井上的钻杆往往存在壁厚不一致的现象。

（4）由于井眼原因，时常做不成功。在水平井中，造斜段、增斜段由于钻进速度较慢、频繁起下钻具、使用动力钻具等原因易形成“大肚子”，这对岩屑迟到时间的测量极为不利。

（5）在水平段中钻进时，岩屑返出不正常，“砂床”的存在也给迟到时间测量带来困难。

4.常规荧光录井在混油条件下难以区分真假显示

在水平井钻进过程中，为了改善钻井液性能、润滑钻具、处理钻井事故，在钻井液中加入有机添加剂如原油、柴油、机油、磺化沥青等已在所难免。这样，现场录取的资料（岩屑、槽面显示），不同程度的受到污染。遭污染的岩石样品会发出荧光显示，现场地质人员只能凭经验，借助荧光灯简易工具，难以准确识别和及时发现真的油气显示。

5.目的层的变化直接影响到钻探目的

水平井钻探的成功与否90%依赖于人们对目的层在埋深、空间展布、厚度、含油性、物性、油水界面等方面认识的准确程度。如稍有失误，就有可能导致达不到设计要求的钻探目的。

（11目的层的埋深发生变化

以下两种情况都将对设计的井身轨迹进行修正，才能达到预期的钻井目的。

a 中所示：目的层变浅。即使现场地质人员通过卡取邻近目的层之上的标志层（该标志层的变浅或变深预示着目的层的随之变化）、随钻地层对比及随钻预测已准确地预测出了目的层的埋深，因提前钻遇目的层，将对井身轨迹的调整造成困难。

b 中所示：目的层变深。现场地质人员可以通过卡取邻近目的层之上的标志层、随钻地层对比及随钻预测工作，准确地预测出目的层的埋深，然后通过延长造斜段来修正井身轨迹，以便正常进入目的层，以完成钻探目的。

（2）目的层的空间展布、厚度、物性发生变化

在进入水平段之后，目的层空间展布、厚度、物性与预测的情况有较大变化.可能造成多次钻出目的层.导致完钻时获得的水平段中产液段太短，从而达不到设计要求的钻探目的。

（3）目的层的油水界面、含油性发生变化

当目的层为上油下水时，井身轨迹一旦进入底水，就会导致钻探成功率降低：当整个目的层含油性发生变化时，势必影响钻探效果。

二、水平井录井技术探索

1.综合录井仪在水平井录井中的作用

（1）应用微钻时进行岩层顶底界划分

A15-2综合录井仪的瞬时钻时（微钻时）与常规钻时比较具有精度高、响应速度快、受干扰小等特点。它可以准确反映0.1m的钻进速度，同时利用ALS-2内部报警系统，能有效地对钻时变化进行实时监测。微钻时是把单位长度分割成若干份，并使每份的距离尽可能小，即对单位长度微分求导而求得的这一点的真实速率。应用微钻时，对卡准层位及岩层划分有很大帮助。

微钻时在各类岩层划分中有明显的优势，并能够尽量消除“伪钻时”。从而减轻水平井施工中常规钻时录井不准确对岩屑描述带来的干扰。

（2）及时判断含油性的变化

综合录井仪有灵敏度和稳定性的特点，而且是连续测量，比其他录井仪都有较大优越性。该类仪器组分、全烃最小检知浓度提高到10ppm，组分分析由原来的C1-C4提高到C1-C5，且分析周期缩短为3分钟可调，进一步保证了油气显示的及时发现。

在目的层水平段钻进过程中，油气显示的变化，表示已钻出目的层或钻遇了夹层或钻遇了目的层中的不均质层。从而提醒地质人员及时进行地层分析，配合工程人员及时进行井身轨迹调整，以获得较长的油层段。

（3）准确计算岩屑迟到时间

迟到时间是一个非常重要的现场录井参数。它的正确与否关系到其他资料的可靠性。以往测量方法误差较大，操作起来不方便，在水平井施工中时常测不成功。而ALS-2系统依靠其强大Playback（曲线回放）功能，利用投入电石的方法，能准确、方便地计算迟到时间。其优点是：科学、方便、准确，减少人为误差；有效排除了刚开泵时排量不稳的影响：不受时间、井型的限制：便于保存、查阅。

（4）地质导向性作用的发挥

水平井地质导向技术是当今石油工业中的尖端技术之一。综合录井仪利用随钻录井技术所录取的资料进行综合分析，特别是根据气测基值或显示值变化，在一定条件下、一定程度上可以起到地质导向的作用。

利用多井对比功能进行区域地层及油气层显示对比，卡准各种层位，及时进行油气显示预测。

2.热解地化录井技术在水平井录井中的作用

岩石热解录井技术不但能定量检测岩样中的含烃量，而且能定量检测岩样中烃类不同组分的含量及相互关系，较好的确定原油的性质和组分特征。

与之配套的技术——热解气相色谱技术，可以将S1组分进一步细分，并可利用热蒸发烃正烷烃碳数分布及含烃量结合储集层孔渗饱资料，有助于区分生产层、凝析油层、细菌降解油层、气层、水淹层、非生产层。

（1）可以识别混油钻井液条件下岩屑的真假油气显示。

不同性质的原油加入，必将引起岩样中烃类不同组分的含量及相互关系的变化，从而可以有效的区分真假油气显示。近年来，岩石热解地化录井从室内实验到现场应用，提出判别真假油气显示的三种方法，即：污染基值判别法、图版判别法、热解参数直接判别法，在现场应用有较好的效果。

（2）可以通过检测混油前后钻井液烃类组分的含量，确定混油钻井液显示基值。当钻遇目的层后即使岩屑返出不正常或无岩屑时。也可通过固定的测量间距检测到地层的真显示。从而确定目的层的出现。

（3）热解气相色谱技术能测量更多的组分，根据谱图对比，可区分不同地区、不同性质的原油。在水平段钻进时通过应用该技术，使判断真假显示更为便捷，并可判断混油条件下是否钻遇底水。由此可提醒定向队及时调整井身轨迹。

3.水平井录井中的关键技术点

（1）钻前分析预测与随钻预测分析并重、严格落实保障措施

在充分吃透设计精神和区域地质概况的基础上，对所钻井进行认真细致地钻前分析预测，并制定出施工保障措施。在施工过程中，我们根据施工进度及时进行随钻预测分析。旨在让现场地质负责人对该井有一个较全面的认识，让管理人员有从下手。随钻预测分析是钻前预测的有力补充.它与钻前分析预测构成确保顺利施工的“双保险”。地质四队一直坚持这一生产管理方法，取得了较好的成效。

对与钻前预测分析结果相差较大或不符的井.在完井后根据实钻资料进行该区块的完井总结分析，目的是提高我们对本区块地层发育情况的认识，更有效地指导本区块的现场录井工作。

面1-平1井的成功预测引起了清河地科院负责人的重视，他曾勉励我们：继续努力工作，我们愿提供一切所需资料。纯47块目前已钻成功4口水平井，我们所做的钻前分析预测、随钻预测分析及所制定的施工保障措施，对指导钻进起到了应有的作用。

（2）岩屑、钻时录井井段的确定

上级规定，一般水平井要求岩屑、钻时录井井段：A靶前100m一，完钻。这项规定不够准确，若在这100m内有较好的标志层，该规定可行，否则毫无意义。

应根据地层的实际情况，找出一个或多个邻近目的层的标志层，确定录井井段。

（3）岩屑迟到时间间距

井斜角>45°后岩屑返出方式发生变化、钻具不居中、开始容易产生“砂床”。

一般水平井要求：A靶前100m开始岩屑录井、A靶定在进目的层斜深30m左右（距目的层顶1～2m）、进入目的层后的对比测井就定在进目的层30m处。所以水平井开始岩屑录井时井斜角一般情况下在50°以上。即水平井岩屑迟到时间应每50m为一个测量间距。

（4）寻找确定邻近目的层之上的卡层标志

在钻前分析预测时，要在目的层之上尽量找出平面上分布稳定、厚度不大、有别于上下岩性的“标志层”，作为卡取目的层的标志。它的提前或拖后能够直接反应目的层的提前或拖后。在录井过程中，通过准确卡取“标志层”的垂深，可直接预测目的层的垂深。以及时调整井斜数据，确保井身轨迹达到设计要求。

由于水平井开始岩屑录井时斜深处的井斜角一般为60～70°。且至目的层顶的斜深只有70m，换算成垂深一般在30m左右。所以最好在目的层之上30m内居中位置寻找确定卡层标志。

所选标志层距目的层垂深≥25m时。要考虑提前录井，尽量把标志层捕捉到，以便进行对比。

（5）充分利用A靶处对比测井资料

A靶附近的对比测井的目的是准确落实目的层埋深、油气显示，指导下一步钻进。测井后我们利用测井、岩屑资料对目的层进行准确评价，进一步确定下一步施工措施。这在水平井施工中是重要的一环。

（6）充分了解目的层顶底岩性及含油性的变化，及时指导井身轨迹的调整

通过钻前预测分析，了解到目的层顶底岩性、物性变化及上油下水等信息后，在水平段钻进时可以通过岩屑录井及时调整井身轨迹，以获得较长的油层段，它的实时性指导作用非常重要。

当进入水平段后，在a中如见到灰色灰质砂岩预示将进入目的层，应稳斜或下调井身轨迹；见到灰色泥岩（下泥岩）应立即上调井身轨迹。在b中如见到灰色泥岩应立即下调井身轨迹；目的层物性变差应立即上调井身轨迹。在c中如见到灰色泥岩应立即下调井身轨迹；目的层粒度变粗应立即上调井身轨迹。在d中如见到灰色泥岩应立即下调井身轨迹：目的层含油性变差应立即上调井身轨迹。在e中如见到灰色泥岩应立即停钻，分析确定是上泥岩，还是下泥岩，并制定具体的施工措施。

以上几例是很典型的例子，实际地层情况要复杂得多，要根据实际情况，确定相应的措施。

（7）在录井项目的选取方面

①对目的层预测没有足够把握的水平井，必须上录井仪及热解地化录井，充分发挥综合录井和地化录井在水平井录井中的作用。将认识上的失误降到最低，减少填井事故的发生。

②对目的层认识已相当清楚的水平井可只进行常规岩屑、钻时、荧光录井及热解地化录井。

特别要指的是热解地化录井技术是水平井录井工作所必须的，应当引起我们足够的重视。

不可因节约投资而删减设计录井项目，各项录井项目各有侧重点，它们组成一个了有机的整体。水平井录井项目选择、确定后不可因种种原因而加以删改，否则录井指导性作用无法充分发挥。

（8）建议在A靶前200m处尽量下技套

A靶前200m处下技套后可提高岩屑录井的真实性、实时性，减小井壁对岩屑在返出方式上的影响，有利于保护目的层。完井后下尾管还可节约投资。

三、结束语

水平井录井工作是一种有别于其他井型、地质录井任务相对单一的新型工作。目前水平井钻井施工技术已趋于成熟，但其录井工作还处于探索阶段，一些新问题、新困难还需要做更细致地研究和更多地实践，来提高地质录井在钻井施工中的指导性作用，进一步完善、规范水平井录井方法，为油田开发做出我们应有的贡献。