水平井地质导向软件系统的设计

杜强

（大庆钻探工程公司地质录井一公司信息中心，黑龙江 大庆163000）

水平井可以大大增加井眼在产层中的长度和产层的泄油面积，其成本略高于直井，但单井产量却是直井的数倍[1]，这使得水平井在致密油、稠油、薄层、低渗层、页岩气等油气藏的开发中得到了广泛的应用。当前，致密砂岩油气藏、页岩油气藏正成为中国油气勘探开发的主流和热点[2-3]，已逐渐成为了致密油、页岩气、稠油、薄层等油气层的主要开发手段，对于这类非常规油气资源，只有通过水平井这种开采方式才能获得较好的经济价值。为了更好的保证水平井目的层的钻遇率，提高开发的效益，水平井的施工过程中需要随钻进行地质导向，该项工作的整个过程中都需要应用地质导向软件，所以一款功能全面先进的地质导向软件已经成为了水平井施工的必要工具。

水平井地质导向软件是针对现场录井地质导向人员建立的一套水平井随钻分析地质导向系统，以区域地质模型或地震模型为框架、以邻井综合地质信息为参考、以地质数据、综合录井数据、LWD/MWD 随钻测井数据为依据，通过一套集数据管理、实时数据采集和可视化、实时对比和评价、实时监测与控制、系统成果管理与发布等功能为一体的系统平台，建立平面、剖面和三维地质导向模型，进行实时的地层对比与储层预测、随钻监控与导向分析、轨迹预测调整与对比分析等，准确判定着陆点，并确保水平井水平段在油层内穿行。目前，行业内较为先进的地质导向软件均为国外公司设计研发，国内同类软件在随钻地层反演、曲线正演等方面仍有较大差距。本文将对水平井地质导向软件的模块和功能设计进行探讨。

1 国内外现状

世界上大的石油工程服务公司都强化随钻测井技术的研发力度。目前该项技术主要被Schlumberger、Halliburton 和Baker Hughes 等几大公司所垄断。这些公司不仅有导向设备，还有成熟的配套地质导向软件系统。以三大油服为例，他们的地质导向软件是依托于原有的强大的地质研究平台，以导向模块的形式挂接在平台上，以地质模型或地震模型为基础，结合随钻的测录井数据，能够进行随钻地层反演和预测曲线，在实钻过程中在地质体认识发生变化时快速的校正模型，能够进行精细的模型跟踪导向，并依托其公司的大型RTOC 平台，实现基地与现场的动态导向工作模式，现场与基地能够快速无障碍的沟通与资料共享，基地专家可对现场进行决策指挥。

在国内，近几年有多家油田的录井公司和石油行业软件公司进行了地质导向系统方面的研发，他们的软件产品可以实现进行地层对比、剖面跟踪，有些侧重于地震资料的应用，有些侧重于定录一体化，但各家软件在随钻地层反演、模型精细矫正及综合地质导向分析方面能力不足。

2 数据管理与同步

水平井地质导向所需要用到的数据种类较多，数据量较大，并对数据的实时性和准确性有较高的要求。在数据管理方面需要选取能够支持较大数据量、支持较多数据类型、维护简单的数据库，以支持现场地质导向对地震、地质模型的应用，对数据、图片、长文本及文件的存储，以及适应应用现场对数据库的低维护要求。同时软件应具有数据同步或接收模块，能够实时获取到LWD 仪器、综合录井仪器、录井岩性数据等随钻数据，用于对水平井的随钻分析。

3 钻前建模分析模块

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[4]。软件需要能够利用以上数据，对区域内地质情况及构造进行研究。软件应能够提取出沿设计轨迹方位的地层分层和地层构造趋势，建立初始构造模型，并利用邻井曲线进行地层反演，建立沿设计轨迹方位的属性反演模型，并能针对该属性反演模型和邻井的垂向曲线进行分析建立导向预案。

4 着陆点控制模块

着陆点控制模块主要由多井对比分析、着陆点预测两个功能组成。多井对比分析能够对本井和邻井的各类曲线、岩性进行成图对比，根据曲线特征和岩性组合来进行层位的划分，国外同类软件中普遍缺失该功能，国内软件中该功能一般采取将目标井转换为垂深的对比方式，但垂深对比模式受地层倾角影响，会使水平井的曲线形态出现拉伸和压缩，使垂深地层出现假的增厚和减薄，影响地层对比的精度，误导层位的划分。针对该情况，笔者设计了视垂厚度对比模式，视垂厚度就是利用地质设计或前期的分析，将各地层分段的赋予地层倾角，然后应用这些分段的井斜角和地层倾角，按层段来计算每段的地层视垂厚度，最后根据计算出的每段厚度进行累加，获得整口井的视垂厚度图。该对比模式可将实钻水平井转换为钻一口垂直井的曲线形态，提高地层对比和着陆点预测的精度。着陆点预测功能是通过对实钻井和邻井进行标志层对比，结合邻井层位厚度和构造趋势来进行着陆点的预测控制，获得最新的预测着陆点信息后，应对待钻轨迹进行重新设计调整来引导钻头平稳着陆于目的层。

5 水平段跟踪监控模块

水平段跟踪监控模块主要应实现以下几项功能：随钻跟踪监控模块，需要实现随钻数据的实时同步更新显示，可对随钻曲线数值或轨迹距目的层顶底距离设立阈值进行预警；随钻模型分析校正功能，该功能中的核心技术为地层反演及曲线正演技术，通过地层趋势、分层、邻井曲线建立基于某邻井测井属性的反演模型，再通过实钻井轨迹与该属性模型拟合正演出一条曲线，将正演曲线与实钻曲线进行对比匹配，当这两条曲线不匹配时，根据曲线形态分析进行反演模型的校正，模型的校正会影响正演曲线改变形态，直至这两条曲线形态一致，此时得到的反演模型就能较好的解释目前地下地层的情况，需要注意的是地质导向具有多解性，可能会有多种模型都能够得到匹配的效果；随钻成像解释模块，该模块可将井下的方位测井曲线通过三次样条插值绘制为随钻成像图像，并根据成像中拾取出的图像形态自动计算出地层倾角信息；轨迹预测与计算模块，该模块实现两方面功能：一是实现对当前井轨迹的预测，即以当前状态再打几十米后轨迹处于什么位置，二是若当前井轨迹已经出层或预测即将出层，那么提供待钻井轨迹设计功能设计出一条平滑的待钻井轨迹引导钻头回到层中较好位置。

6 完钻分析及成果输出模块

水平井完钻后，地质导向师需应用地质导向软件导出在地质导向过程中生成的各类图件，完善提交导向报告，并根据随钻过程中得到的所有数据分析出轨迹中各段处于目的层中的位置，计算距顶底的距离，分析各段的含油性，统计钻遇率，为后续施工如压裂、试油等提供参考信息，能够将单井信息导出为该区块后续钻井提供参考信息。

7 结论

水平井地质导向软件是一种应用各类数据资料进行综合分析，为地质导向工作提供支持的工具软件，上文中，笔者根据自己多年的工作和研究内容，提出了一种较为先进全面的软件功能设计方案，为了跟上国外的技术更新，未来我们还需要加强导向软件对随钻探边工具数据的显示和分析，目前国内各油田和工程公司都高度重视水平井相关技术，相信国内的地质导向软件未来一定能够达到国际先进水平。