水平井地质导向研究

邱世军

（中国石油大庆油田第九采油厂地质大队，黑龙江大庆 163853）

在现有钻井技术中，水平井因能在油层中穿行，与直、斜井相比，具有较大的裸露面积，单井产量高，综合开发成本相对较低的优势而得到了推广应用。

水平井是高投资项目，通常，在实际钻井前都会做充分的地质、工程等方面的研究，有详细的设计方案，对钻井目的，区域地质、地震、对比井、目的井研究都有清楚的描述，对水平井轨迹与所穿越地层的空间关系有明确的要求。然而，地下地质情况复杂，这个设计方案只是一个理想化的方案，与实际地质条件存在或多或少的距离。

水平井地质导向的价值在于：在充分理解设计方案的基础上，结合目的井实钻数据，现场分析研究，实时调整、修正目的井井眼轨迹，使理想化的设计方案更加贴近地下真实地质条件，实现钻井目的。

本文将对水平井地质导向进行简单的探讨，希冀有助于水平井地质导向工作的开展。

1 地质导向前的准备

1.1 理解设计方案

水平井地质导向所做的一切工作都是为了实现设计方案的目的。地质导向前应以设计方案为基础收集区域地质、地震、对比井、目的井的资料和研究成果，如：最新目的层构造图、地震解释体、地质模型等。分析研究，并以此理解设计方案的目的，梳理工作流程，明确导向中的重点、难点工作。从设计方案到实钻目的井，中间有一段时间间隔，可能有新的数据资料需要收集，资料可能增加，措施可能调整，但设计方案的目的通常不会改变。

1.2 沟通相关岗位

地质导向只是水平井钻井施工的一个部分，需要与其他岗位协作才能使工作顺利进行。需从仪器工程师手中收集随钻测井和随钻测量各参数的零长，仪器特征（比如，北京石油机械厂有个LWD系列可以停钻测量上下GR，这对水平段判断进出层很有用）；与录井工程师研究目的井的岩屑、气测表现特征；了解泥浆工程师加药时间和对录井数据的影响；了解井队技术员对施工进度的安排；与定向井工程师商讨施工策略，眼井轨迹调整注意事项，与定向井工程师的沟通尤为重要，因为地质导向工程师的所有决策都是通过定向井工程师实现的。

上述各岗位工程师通常不属于同一个工作单位，彼此之间并不了解，所以提前沟通非常必要。

2 造斜段的地质导向

2.1 地质导向方法选择

造斜段对井眼轨迹的调整是以最终能在靶点平稳着陆为目标。采用的第一个方法是邻井对比预测法，即，通过与对比井做地层对比，找出层位相当的地层，把目的井的地质剖面与对比井联系起来，整体上认识沉积地层在纵横向上的分布与特征，进而推算出靶点垂深。操作步骤如下：

（1）以目的井已钻井段与对比井做邻井对比；深度标尺应采用垂深TVD或者海拔深度SSTVD方式。

（2）选择标志层，使目的井的地质剖面与对比井联系起来；标志层应当区域上分布稳定,电性、岩性特征明显,易于识别；随着井眼轨迹的钻进，标志层越来越多。

（3）推算目的层位置，如图1所示，对比井一个标志层到目的层的厚度是确定的，简称对比厚度，在理想情况下，目的井对应标志层的垂深加上对比厚度，就是对比点位置目的层垂深。

（4）预测靶点垂深，利用对比点位置目的层垂深、对比点与靶点的平面距离、地层倾角，通过几何计算，就可预测靶点位置目的层垂深。

以某井为例，邻井对比图如图1所示，采用GR和LLD电测曲线对比，在目的层以上划分了8个标志层，目的井现已钻遇到第6个标志层，将对比井与目的井的标志层6对齐，确定对比厚度，进而预测目的井靶点垂深。

图1 邻井对比图

这种预测方法的缺点是：对比厚度和地层倾角与真实地质情况存在误差，而且，标志层距离目的层越远，不可预测性越大。所以还有第二种预测靶点垂深的方法，运用对比井、区域地质构造、地震数据，建模，预测靶点垂深，这种设计方案预测靶点垂深的方法，这里，简称方案预测法。

地质导向工程师需要在这2种预测方法中折衷，通常，标志层距离目的层越远，则重点考虑方案预测法，标志层距离目的层越近，则主要考虑邻井对比预测法。

2.2 具体操作

造斜段可分为前期、中期、后期3段。

（1）造斜段前期，井斜角大概在小于60°的时候，重点考虑方案预测法，兼顾考虑邻井对比预测法，把靶点垂深的误差控制在5m以内，预防在靶点硬着陆。

（2）造斜段中期，井斜角大概60°～80°的时候，综合考虑2种预测方法，把靶点垂深的误差控制在2m以内，预防在靶点硬着陆。

（3）造斜段后期，井斜角大概在80°以上的时候，主要考虑邻井对比预测法，把靶点垂深的误差控制在0.5m以内，重点预防无法着陆的情况。

3 着陆段的地质导向

一个完美的软着陆，地质导向工作就成功了一半，也为水平段导向打下了成功的基础；一次勉强的着陆将导致井眼轨迹不圆滑，甚至填眼侧钻。着陆段的地质导向有2项重要工作。

3.1 选择探顶角度

造斜段完成后，井眼轨迹依然与地层倾角之间存在一个夹角，简称着陆夹角，以保证井眼轨迹钻入目的层，着陆夹角的大小由地质导向工程师根据目的井的地质条件决定；较大的着陆夹角可以更快钻入目的层中，缩短靶前距，但可能造成井眼轨迹不圆滑，不适合底水油藏；较小的着陆夹角使井眼轨迹圆滑，但可能增加靶前距，浪费水平段，同时，地层倾角存在误差，过小的着陆夹角可能导致井眼轨迹提前与地层平行，无法着陆。

3.2 协同工作

向相关岗位通报进入着陆段，协同工作，密切关注各参数变化，以及时发现已打开油气层。要求录井工程师及时解释岩屑和气测，必要时停钻循环，以确定录井信息；要求仪器工程师及时汇报测井信息、工程参数变化；要求泥浆工程师保证泥浆不得干扰录井判断；一旦确定已打开油气层，就要增斜进入水平段。

4 平段地质导向

水平段地质导向包括：确定空间关系、预测钻头前方地质情况、调整井眼轨迹，3个相互关联，循序促进的步骤；3个步骤循环往复，直到完钻。

4.1 确定空间关系

水平段地质导向的第一任务就是确定目的井轨迹与地层之间的空间关系。只有清楚井眼轨迹尤其是已钻井底处于哪个地层的什么位置，是位于目的层中，还是其上或其下，才能正确地指导地质导向决策。

采用的方法是将目的井需要进行空间位置标定的井段与已确定空间位置的井段进行测井、录井曲线的相关对比，同时，综合地质、地震等信息，判断各信息相关性高的井段为同一地层的对应空间位置。这里，已确定空间位置的井段可以取自目的井，也可以取自对比井。

确定好空间关系后，就可以做岩性分析、油层顶底距离计算、断层判别、其它地质情况研判等等。

4.2 预测钻头前方地质情况

确定好空间关系后，现场分析研究井底地质情况，进而预测钻头前地质情况。采用的方法是假设钻头前方将钻井段与钻头后已确定空间位置的井段的地质情况具有相关性，同时，综合对比井和区域的地质、地震等信息，构建出钻头前方将钻井段的地质情况，尤其是构造形态。这种假设在大多数情况下是合理的，但并不总是正确的，这是水平井地质导向最大风险所在。

4.3 调整井眼轨迹

上述2个步骤都是为调整井眼轨迹做准备的。以预测的钻头前方地质情况为依据，有效裸露油气层为目的，参考定向井工程师的意见，在钻头前将钻井段选取多个节点，标明海拔深度，调整井眼轨迹，指导下一步钻进。

调整井眼轨迹时应参考设计方案，在原设计的轨迹基础上调整，不脱离设计目的。

图2 实钻井眼轨迹与设计井眼轨迹对比图

以某井为例，见图2，水平井实钻井眼轨迹前段平缓，后段较陡，较好地反映了目的储层的构造变化；设计井眼轨迹是一条简单的斜线，但对比2条轨迹发现，实钻井眼轨迹并没有脱离设计井眼轨迹所反映的构造趋势；这个例子反映了实钻井眼轨迹是在设计井眼轨迹的基础上根据现场研究做出了适应性调整，但并没有脱离原设计目的。

5 结语

水平井地质导向需要始终遵从设计方案的目的，根据实钻情况做恰当轨迹调整。地质导向的优势是得到了现场随钻数据的支持；但随钻测井曲线数量有限，且精度较低；随钻录井通常误差较大，甚至失真；导向人员为跟上钻井进度，研究过程也很仓促；而设计方案所收集的地质、地震信息全面，基于多部门对区域地质整体研究并得到了各部门认同。所以，水平井地质导向是在充分理解设计方案的基础上，结合目的井实钻数据，现场分析研究，实时调整、修正目的井井眼轨迹，使理想化的设计方案更加贴近地下真实地质条件，实现钻井目的。不应因为随钻数据与设计方案认识存在不同就轻易否定设计方案。比如，在存在薄互层的地质条件下，因为上、下层局部显示好于目的地层就轻易改变钻进轨迹，违背设计方案目的，这样，可能导致后期很被动。

[1]方锡贤.水平井地质导向管理思考[J].当代石油石化，2013，6（1）：23-27.

[2]吴官生.地质导向法：用于钻头前方地质情况预测[J].石油物探译丛,1998,12(6)：76-82.