随钻测井技术在塔里木油田的应用

王 谦，信 毅，苏 波，李 震，廖茂杰，姚亚彬，虞 兵

(1.中国石油集团测井有限公司，陕西 西安 710077；2.中国石油塔里木油田分公司，新疆 库尔勒 841000)

随钻测井技术在塔里木油田的应用

王 谦1，信 毅2，苏 波1，李 震1，廖茂杰1，姚亚彬1，虞 兵1

(1.中国石油集团测井有限公司，陕西 西安 710077；2.中国石油塔里木油田分公司，新疆 库尔勒 841000)

随钻测井技术可实时跟踪钻头轨迹，指导钻井作业，对复杂井、复杂地层的含油气情况进行实时评价，在油田勘探与开发中发挥着越来越重要的作用。在塔里木油田的实际钻探实例中，系统应用了这一技术，利用随钻方位伽马测井技术，在砂泥岩地层中准确判断井眼轨迹与储层的关系，有效地进行地质导向，提高储层钻遇率，优化射孔方案；利用随钻电磁波电阻率测井技术，根据不同探测深度电阻率的差异，提前识别储层，指导钻井决策；利用随钻方位密度测井技术，判断致密层与井眼轨迹的空间位置，精确识别有效储层，为解释评价提供准确的储层物性参数；利用随钻西格马测井技术，在高矿化度地层水的储层中，有效区分低阻油层与水层；利用随钻测井与划眼测井受到泥浆侵入影响的不同，建立基于随钻电阻率时间推移测井的流体性质识别方法，消除围岩与储层各向异性对电阻率测量值的影响，有效地指导水淹层的解释评价。

塔里木油田 随钻测井 井眼轨迹 地质导向 时间推移测井

随钻测井技术是在复杂地质背景下发展起来的前沿测井技术，随钻测井可以指导地质导向、实时评价储层特性，有利于提高储层钻遇率、缩短完井周期、降低水平井测井风险，因此广泛应用于大斜度井、水平井的勘探与开发中。随钻测井可以提供井眼方位、井斜、工具面等工程参数，同时还能进行地层物性、电性、岩性等地质物理参数的测量[1-9]。以斯伦贝谢公司为例，它研制的随钻测井系列可以实时测量自然伽马、井径、地层电阻率、密度中子孔隙度、核磁孔隙度、阵列声波、元素俘获能谱、热中子俘获截面(西格马)、地层压力等参数，并逐渐向方位、成像、深探测方面发展。介绍塔里木油田的随钻测井的应用情况，以实际案例为基础，研究分析了随钻测井在储层综合评价中的技术方法，为随钻测井技术的深化应用与推广奠定了理论基础。

1 随钻方位伽马的应用

1.1 指导地质导向

随钻方位伽马是探测井眼上、下、左、右四个方向上的自然伽马值。对于薄砂层，随钻方位伽马测井曲线可以直观地判断井眼轨迹与目的层边界的关系[10-11]，指导地质导向，提高储层钻遇率，具体判断方法见表1。图1为随钻方位伽马地质导向的应用实例，在5 325.0～5 355.0 m、5 472.0～5 520.0 m段下伽马明显升高，上伽马未发生明显变化，表明目前井眼轨迹贴近储层底界，应适当增斜避免钻头从储层下部穿出；在5 411.0～5 443.0 m、5 540.0～5 579.0 m段上伽马明显升高，下伽马未发生变化，表明井眼轨迹贴近储层顶界，应适当降斜避免钻头从储层顶部穿出；5 604.0～5 640.0 m段指示井眼轨迹从当前储层向下穿出后进入到下部储层段，进行双台阶水平井钻井。通过随钻方位伽马测井曲线，指导在薄砂层及砂泥互层中钻井作业，实时判断井眼轨迹与储层的相对空间位置，及时调整井眼轨迹使其在储层中最佳位置穿行。在塔里木哈得油田薄砂层的开发中，利用随钻方位伽马进行地质导向，水平井的平均钻遇率提高到了86.0%。

表1 方位伽马判断井眼轨迹与储层空间位置关系

图1 方位伽马指导地质导向

1.2 优化射孔方案

通过方位伽马曲线可以准确判断井眼轨迹与目的层的相对空间位置关系，对于构造起伏较大的薄砂层，井眼轨迹控制难度大，有时钻遇率偏低，但可以通过方位伽马优化射孔方案弥补钻遇率低的问题，即在精确刻画井眼轨迹与油藏空间关系的基础上提高钻遇水平段的利用率，具体的实施方案是：如果井眼轨迹在储层中，进行水平射孔；如果井眼轨迹在储层下部，进行向上射孔；如果井眼轨迹在储层上部，进行向下射孔；通过定向深穿孔技术优化射孔方案，使非储层段的井眼轨迹沟通目的层。图2是利用方位伽马进行定向射孔的应用实例，射孔方案见表2，该井储层薄(0.7 m)、构造起伏变化大，水平段实钻586.0 m，在储层中钻进的只有308.0 m，钻遇率为52.6%，优化射孔方案后射开水平段459.0 m，提高了水平段的利用率，增加了泄油面积，投产后日产油40.6 t，取得了良好的经济效益。

表2 利用方位伽马优化射孔方案

图3 随钻电阻率识别流体性质指导钻井作业

2 随钻电磁波电阻率的应用

2.1 流体性质实时分析

随钻电磁波电阻率可以实时测量地层电阻率，快速判断地层流体性质，指导钻井方案的调整。如图3所示，该井设计为双台阶水平井，3、4号薄砂层设计进尺分别为300.0 m，随钻实时测井使用斯伦贝谢Periscope测井系列，实时提供方位伽马与电磁波电阻率测量结果。在该井3号层5 307.0 m处随钻相位深探测电阻率降低到4.0 Ω·m，疑为水层，继续跟踪，在5 322.0 m降低到3.5 Ω·m，且仍在逐渐降低。而该层系油层电阻率一般在9.0 Ω·m以上，分析该井3号层为水层，及时调整钻井方案，3号薄砂层提前完钻，井眼轨迹快速进入4号薄砂层。由图3可知，从5 356.0 m处井眼轨迹进入4号薄砂层后，相位深探测电阻率稳定在10.0 Ω·m以上，指示为一个很好的油层。后期对4号薄砂层进行射孔投产，日产油135.6 t。通过随钻电阻率快速判断流体性质，3号薄砂层实钻50.0 m，减少在水层中的进尺250.0 m；4号薄砂层增加了油层中的进尺252.0 m，实钻552.0 m。

随钻实时测井曲线 测井曲线垂直校直

图4 随钻电磁波电阻率探测储层边界

2.2 探测储层边界

电磁波电阻率具有较大的探测半径，在砂体较厚时，可以通过深、浅探测电阻率的差异判断井眼轨迹是否偏离油层中部，提前探测储层边界，指导地质导向[12-14]，但对于薄砂层很难判断电阻率数值的变化是受上覆地层的影响还是下伏地层的影响。图4为利用随钻电磁波电阻率提前探测石炭系东河砂岩顶界，钻进至井深3 911.0 m处自然伽马无变化，深电阻率逐渐升高明显大于浅电阻率，预测井眼轨迹距东河砂岩顶界垂深约为1.0 m左右，此时钻时未发生明显变化，录井岩屑粉砂含量逐渐增多。当钻进至井深3 919.0 m处气测录井的全烃值迅速升高，综合判断已进入东河砂岩，滞后的随钻测井曲线显示东河砂岩顶界在井深3 918.4 m(垂深3 710.6 m)。该井通过深、浅电阻率探测半径的差异在垂深上提前1.0 m探测到储层界面，指导井眼轨迹调整入靶角度，给地质导向预留更多的调整空间。

3 随钻方位密度的应用

3.1 储层精细解释

随钻方位密度可以探测井眼上、下、左、右四个方向上的密度值，通过方位密度可以对储层(尤其是靠近边界位置的储层)进行精细解释。应用实例如图5所示，在5 298.0～5 312.0 m段，方位伽马基本重合且为低值，与上下储层之间没有差异，随钻电磁波电阻率为异常高值，与上部角砾岩段电阻率特征相似，平均密度为高值，反应角砾岩特征，该段测井解释应与4号层一致为干层。但通过方位密度测井发现，在5 298.0 m处方位密度分离，上密度为高值基本没有变化，下密度迅速降低且稳定在低值，指示井眼轨迹刚穿越角砾岩段进入储层，上密度和电阻率受上部角砾岩影响较大表现为高值，未反应当前储层特性，通过方位密度将这14.0 m储层综合解释为油层。同时，方位密度对于地质情况复杂井可以辅助进行地质导向，对于隔夹层发育的厚砂岩储集层，如果我们要在其中某一物性含油性较好的小层进行水平井钻井，这时方位伽马无法有效区分目的层、邻层及隔夹层；电阻率在水平段受各向异性与上下邻层的影响，很难区分目的层与非目的层。这时可以利用方位密度准确判断水平段进入目的层(物性较好的油层)，指导水平段地质导向。

图5 方位密度精细解释

图6 左右方位密度准确确定储层物性

3.2 准确确定储层物性

方位密度与传统密度相比可以更为准确地确定水平井的孔隙度，这是因为上下密度受上下围岩、井底岩屑、上部环空泥浆的影响较大，导致测量值会出现局部不稳定，不能真实反应储层的物性。而左右密度受测量环境因素的影响较小，测量储层的水平密度，可以更为准确地反应储层的物性。应用实例如图6，在5 482 m以前四条方位密度基本一致，都能很好地指示储集层的物性，5 482 m以后方位伽马基本重合没有明显变化，指示水平段位于目的层中，上下密度差异较大而且基本没有重合，但左右密度的一致性较好且基本重合，指示储层水平方向上的密度测量值较为稳定。因此，在测量方位密度的情况下，优先使用左右密度对水平井物性进行评价。

4 随钻西格马的应用

随钻西格马测井由斯伦贝谢公司研发，在随钻过程中测量地层热中子俘获截面，类似于套管井中的中子寿命测井。由于中子寿命测量半径较浅，所以只能在泥浆侵入影响消失的套管井中测量，而随钻西格马测井受泥浆侵入影响很小，在无侵或低侵的情况下随钻测量地层中的热中子俘获截面。

地层中水的热中子俘获截面与氯离子含量密切相关，氯离子是热中子良好的吸收剂，因此高矿化度地层水具有较高的热中子俘获截面，而油气层具有较低的热中子俘获截面，所以通过测量地层中的热中子俘获截面可以较准确地反应地层的含水量，进而判断低阻油气层与水淹层，从另一个角度识别流体性质，弥补电阻率测井的不足。图7为随钻西格马测井在东河砂岩的应用，图7a中，水平段的目的层是测井解释的7号层(油层)，在该层进行MDT测试，其中含油87.0%、含水13.0%，测试结论为油层。图7b为水平井随钻测井曲线，从5 286.0 m开始进入目的层，目的层与上部角砾岩(干层)在电性、物性特征上区别明显。在5 292.0 m～5 315.0 m之间深探测电阻率A40为1.8～2.6 Ω·m，远低于导眼井中目的层电阻率的最小值2.8 Ω·m(受地层各向异性的影响，该地区水平井电阻率一般为导眼井电阻率的1.5到3倍)，因此怀疑在水平井钻进方向上目的层变薄逐渐尖灭，井眼轨迹直接进入下部高水淹层。为了降低开发风险落实该段储层的流体性质，补测随钻西格马曲线，测量值在12.4 c.u左右，指示为油层，因此继续钻进。随后地层电阻率逐渐升高，在目的层整个水平段西格马值在10.9～12.7 c.u之间，指示整个水平段为油层。对该井水平段进行试油，日产油52.8 t，日产水2.0 t，含水率3.7%，测试结论为油层。

随钻西格马测井对石炭系东河砂岩低阻油层进行了有效识别，为该地区水淹油藏与低阻油藏的开发提供了新的技术手段。

a 导眼井电缆测井曲线 b 水平井随钻测井曲线

图7 随钻西格马识别低阻油层

5 随钻时间推移测井技术的应用

随钻实时测井是在钻头钻开储层后不久进行的及时测井，受泥浆侵入影响较小。随钻划眼测井是完钻通井以后，进行的一次重复测井，储层受泥浆侵入影响较大。根据随钻测井与划眼测井受泥浆侵入影响的不同，可以开展随钻电阻率时间推移对比测井[15-17]，利用油水层受泥浆侵入后电性特征变化的差异来识别流体性质。对于淡水泥浆体系，油层受泥浆侵入后划眼电阻率低于随钻电阻率(见图8a)，水层(或高水淹层)受泥浆侵入后划眼电阻率高于随钻电阻率(见图8b)。

本文对比分析了5口井8个测试层位的试油生产数据，建立了该地区薄砂层随钻电阻率油水层识别图版(见图9)，主要对比分析了受侵入影响较大的最浅相位电阻率，分别用对角线法、比值法来分析随钻电阻率与划眼电阻率的差异。从图中可以看出，油层的随钻电阻率一般大于10 Ω·m，高于划眼电阻率，两者比值大于1.0，差异越大越指示为油层；同时，该图版可以有效地识别高阻水层。对于该地区高电阻水层，流体性质的识别不能依靠电阻率数值，而需结合储层受泥浆侵入后电性特征的变化规律来判别，水层的随钻电阻率低于划眼电阻率，两者比值远小于1.0。通过随钻电阻率时间推移对比测井可以有效地指导测井解释，提高复杂油气层随钻测井解释精度。

a 油层电阻率对比 b 水层电阻率对比

图8 随钻实时电阻率与随钻划眼电阻率对比

图9 随钻实时电阻率与划眼电阻率交汇

6 结论与认识

(1)随钻测井是实时测量，可以为钻井提供地质导向服务，同时随钻测井受泥浆侵入影响较小，可以获得更为准确的储层地球物理参数；通过对比随钻实时测井电阻率与随钻划眼测井电阻率，能准确识别油水层，尤其是高阻水层，为流体性质判断提供了一种新的解决方法。

(2)随钻方位伽马测井可以提供更为丰富的储层信息，准确判断井眼轨迹与储层的相对位置关系，有效指导钻井、完井施工方案的制定，提高开发效率。

(3)在测量方位密度的情况下，优先使用左右密度对水平井物性进行评价；在高矿化度地层水储层中，可以使用随钻西格马测井识别低阻油气层，弥补随钻电阻率测井的不足。

(4)随钻测井在水平井段容易受围岩、非均质性、各向异性等影响，一般来说岩性测井与物性测井影响较小，电阻率测井影响较大，目前测井解释、地层评价方法主要是针对直井情况，用于水平井随钻测井资料的解释评价中有许多不适用的地方。

[1] 张辛耘，王敬农，郭彦军.随钻测井技术进展和发展趋势[J].测井技术，2006，30(1):10-15.

[2] 张春华，刘广华.随钻测量系统技术发展现状及建议[J].钻采工艺，2010，33(1):31-35.

[3] 张学文，马金华，李俊军.随钻测井地层评价技术现状与发展[J].石油勘探与开发，1996，23(2):921-94.

[4] 司马立强，李扬.随钻地层评价技术面临的问题、现状与展望[J].测井技术，2012，36(1):8-14.

[5] 吴意明，郝以岭，熊书权.边界探测技术在水平井随钻地质导向中的应用[J].海洋石油，2013，33(2):89-93.

[6] 宋建虎，高晓飞，孙言啟.AziTrak深方位电阻率边界探测工具在水平井中的应用[J].录井工程，2013,24(1):37-41.

[7] 何胜林,林德明，吴洪深.随钻测井技术在南海西部海域应用效果分析[J].石油钻采工艺，2007，29(6):113-115.

[8] 苏义脑.地质导向钻井技术概况及其在我国的研究进展[J].石油勘探与开发，2005，31(2):92-95.

[9] 荣海波，贺昌华.国内外地质导向钻井技术现状及发展[J].钻采工艺，2006，29(2):7-9.

[10] 杜志强，郝以岭，张国龙，等.方位伽马随钻测井在冀东油田水平井地质导向中的应用[J].录井工程，2008，19(1):18-21.

[11] 窦松江，赵平起.水平井随钻地质导向方法的研究与应用[J].海洋石油，2009，29(4):77-82.

[12] 郝以岭，杜志强.OnTrak随钻测井资料在冀东油田地质导向中的应用[J].测井技术，2009，33(2):148-152.

[13] 孙宝刚，张树森.随钻测、录井结合指导水平井钻井方法及应用[J].录井工程，2012，23(2):12-15.

[14] 周海民，常学军，郝建明，等.冀东油田复杂断块油藏水平井开发技术与实践[J].石油勘探与开发，2006，33(5):622-629.

[15] 董红，蒋兴才.基于时间推移的咸水泥浆侵入条件下的储层流体识别方法[J].测井技术，2011，35(2):155-159.

[16] 苟红光.时间推移测井技术在红台-疙瘩台地区的应用[J].测井技术，2006，30(6):532-535.

[17] 谢丽，杨体源，林茂山，等.南八仙油气田电阻率时间推移测井响应特征及侵入规律研究[J].测井技术，2000，24(6):437-441.

(编辑 韩 枫)

Application of well logging while drilling in Tarim Oilfield

Wang Qian1，Xin Yi2，Su Bo1，Li Zhen1，Liao Maojie1，Yao Yabin1，Yu Bing1

(1.ChinaPetroleumLoggingCO.LTD.，Xi’an710077，China;2.PetrochinaCompanyLimited，Korle841000，China)

Well logging while drilling (LWD) technology can track the bit trajectory in real time，and guide the drilling operation，which can evaluate in real-time the hydrocarbon condition of complex well and formation.LWD technology becomes a more and more important role in the oilfield exploration and development.This LWD technique is methodically applied to the practical drilling in Tarim Oilfield.The azimuth gamma LWD can accurately determine the relationship between well trajectory and reservoir in shale formation and effectively guide the geosteering.So it improves drilling catching rate and optimizes the perforation project.Based on the difference of resistivity between different investigation depths，the electromagnetic wave resistivity LWD can identify the reservoir in advance and guide the decision making of drilling.The azimuth density LWD can judge the spatial position of the dense layer and the well trajectory and accurately identify the effective reservoir，which provide accurate reservoir physical parameters for the interpretation and evaluation.The sigma LWD can effectively distinguish the low resistance oil and water layer in reservoir with high salinity formation water.Based on the different influence of mud invasion on drilling well logging and redressing logging，the method of identification of fluid properties can be established by drilling resistivity time-lapse logging.The method eliminates the influence of surrounding rock and reservoir anisotropy on resistivity measurement and effectively guides the interpretation and evaluation of water flooded layer.

Tarim Oilfield；logging while drilling；geosteering；borehole trajectory；time-lapse logging

2016-02-01；改回日期：2016-05-16。

王谦(1982—)，工程师，从事测井资料解释评价与随钻地质导向工作。电话：15114839880，E-mail：fenyie@163.com。

中国石油天然气股份有限公司重大科技专项 致密气藏测井采集处理与评价技术研究(2010E-2304) 。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2016.04.007

P631.8

A