平面靶调整井地质分层方法浅析与应用

亢菊峰

（大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江 大庆 163413）

大庆油田自开发以来，经历了自喷、转抽、水驱、聚驱、复合驱等一次、二次、三次采油方式；经历了基础井网、一次井网、二次井网和三次井网调整等布井阶段；开发对象由开发初期的厚油层到现在的表外层和薄差油层；隔层的厚度逐步降低，以1.0mD 的物性为界限，隔层的厚度已降到1.0m；主力油田的主力油层综合含水达到了90%以上，进入高含水后期开发阶段。

随着油藏开发时间的延长，特别是注水开发、储集层的岩性、物性、含油性特征都会发生变化，此时其表现在电测曲线上的响应特征也会发生变化，而区别于电测曲线的原始形态。油层水淹后自然电位曲线相对泥岩基线幅度明显降低，水淹越严重，曲线幅度降低越大。水淹层段自然电位幅度的改变也使得曲线整体形态发生变化，曲线形态反映储层韵律性能力降低。对各底部梯度电阻率测井响应，随油层水淹后程度增加，电阻率幅度值降低变明显，0.5m 电位曲线形态也由原尖峰或刺刀状变为秃柱状，底部梯度电阻率所反映高阻层底界面电阻率极大值深度位置略有上移。同时微电极测井响应变化明显，曲线幅度变化明显，曲线幅度降低，微电位与微梯度的幅度差值减小明显。尤其对于高渗地区电测曲线所体现出来的的岩层电性特征由于水淹等原因与原始地层电测曲线差异越来越大，部分标志层的电测曲线原电性特征变得不明显甚至完全不同。

调整井开发时间长，有大量的已完钻投产井地层数据，可以做出相对精确的待钻井地层设计数据。改进后的地质分层方法依据待钻井地层设计数据再通过实际电测曲线标准层数据进行校核，即可得到待钻井地质分层数据。且该方法操作便捷、地质分层数据准确可靠，同时还缩短了分层时间，降低了数据误差，减少了注水开发对分层工作的不利影响。

该区块位于短轴背斜构造的北端，属于早白垩纪中期松辽盆地北部一套大型河流—三角洲沉积，储层形成于松辽盆地整体坳陷过程中的一个显著回返和充填时期，即青山口组水退旋回晚期至姚家组—嫩江组水进旋回早期。上部油层主要发育外前缘席状砂，连片性相对较好，多为薄互层。下部油层发育三角洲内前缘和分流平原砂体，河道砂呈南北向条状分布，规模较小、连续性差，河间以席状砂为主。席状砂主要表现为薄层或薄互层特征。因此油层组下部砂体变化规律性变差，电测曲线电性特征无明显的规律性，与邻井的曲线特征符合度不高。

其次，为了满足油田开发平台化需求及适应现场作业的地理条件，现井网开发设计了大量的较大位移平面靶调整井。此类井的垂向深度与实际井深差异明显，也改变了各个标志层的顶底深度以及厚度，因此进一步增加了现场应用测井曲线进行地质分层的工作难度并大大影响了分层数据的准确性。为此，开展较大位移调整井地质分层的研究非常必要。

1 地质分层方法原理

在现有技术水平下，井底位移较大调整井采用三段式平面靶定向设计，即直—增—稳型剖面定向井。其剖面示意图如图1所示。

图1 三段式定向井井眼轨迹示意图

假定井眼轨道由一系列光滑连圆弧曲线段和直线段构成，每个的曲率是常量，并身轨迹由直线段和圆弧段组合连接而成，各段在交点处相切，运用微分几何学的基本原理，得到了井身几何参数的普适方程组，并求解方程组得到需要的井身参数。如果以弧长L为参数，则轨迹方程是：

其中，0≦L≦S。

根据井斜角的定义，在微分三角形中，下述等式成立：

式中：θ——井斜角；

dL——弧长微分。

对增斜井段，设圆弧半径是R，则弧长微分dL可以写成：

对式(1)求积分，得到增斜段的垂深ΔH：

式中：θ1——初始井斜角；

θ2——结束井斜角；

R——曲率半径(R=5729.578/K)；

K——造斜率。

对稳斜井段，井斜角θ是一常数、对式(1)求积分，得到稳斜段的垂深。

式中：ΔL——稳斜井段的长度。

假设井身轨迹由N段组合连接而成，直井段为第1段，该段的垂深和斜深分别记为H1、S1，则每段的垂深和斜深分别记为Hi、Si。

初始井斜角为0，设总斜深和总垂深分别是S和H，则下述方程组成立：

2 地质分层数据与垂深斜深的关系

在三段式直—增—稳型剖面定向井中，第一段直井段垂深、斜深相等都等于造斜点(D)，即S1=H1=D,在增斜段造斜率为K，最大井斜角（a）为θ2、θ1=0,由式（4）计算就可得到S2、H2，在稳斜段井斜角θ最大井斜角（a），由式（5）计算就可得到S3、H3。由此我们就可得到这三段每一段的垂深、斜深及其关系式。

为了得到地质分层数据与垂深斜深的关系，我们首先需要依据每个地质标志层所在的垂向深度判断该层所在定向剖面位置，而后累加其斜深即可得到每个层位在井眼轨迹位置的斜深（井深）。把以上关系式编写相应的运算程序应用到地质分层软件中，进行计算即可得到定向井的地质分层数据。

运用相同的原理，依据断点所在的垂向深度判断该层所在定向剖面位置，而后累加其斜深即可得到每个层位在井眼轨迹位置的斜深（井深）。把以上关系式编写相应的运算程序应用到地质分层软件中，进行计算也可得到断层的断点、断距、层位数据。

3 应用曲线标准层实际校核及应用

嫩江组二段底部黑褐色油页岩，在电测曲线上是有明显的起伏的一组电阻尖峰，一般由七个高电阻组成，沉积稳定，特征明显，全盆地稳定分布，为松辽盆地区域标准层。萨二顶为两层钙质粉砂岩或含介形虫泥灰岩，电阻曲线呈两束尖峰，萨二顶分于下尖峰的下半幅点处。通过测井曲线可以得到嫩二底和萨二顶层位数据，用差值法进行计算可以得到其它各层的分层数据。依据相关运算公式编写成相应的运算程序应用到大庆长垣调整井地质分层系统软件中即可得到直井的地质分层数据。

该地质分层软件的工作界面如图2所示。

图2 地质分层软件工作界面示意图

操作步骤如下：

（1）打开文件导入地质分层设计数据，显示于地质分层设计数据区域；

（2）在原始数据输入区输入井号以及垂深、斜深、造斜点等定向参数和标准层数据；

（3）点击计算得到定向参数计算后数据，再次点击计算得到校核后的地质分层数据；

（4）点击添加将校核后的地质分层数据导入到下方的地质分层数据区域；

（5）根据需要点击导出到外部Excel表格。

由以上的步骤方法，输入每口井的井号、定向参数数据以及标准层校核数据，我们可以得到需要的地质分层数据。以表1 中的A4-3-斜B269、A4-4-斜B264、A5-8-斜B253井数据为例（层位D1-D6为地层数据，B 为标准层数据，Y1-Y7 为油层数据）。其数据如表1所示。

在表1中，每口井的第一列为通过地质分层软件得到的分层数据，第二列为通过传统分层方法反复核对后得到的地质分层数据，第三列为两种分层方法得到的分层数据的差值。通过计算可见用改进后的地质分层方法进行地质分层其准确率为94.7%（地层误差不大于5，油层误差不大于3）。同时，对于此区块改进后的地质分层方法进行分层耗时平均4.8min/口，传统地质分层方法进行分层耗时平均为27.2min/口，可见工作效率得到大幅度的提升。

4 总结

首先改进后的地质分层方法以大量的已开发区块地质分层数据为依托，加上标准层的进一步校核，减少了油田注水开发后期油层电测曲线电性特征改变导致测井曲线响应明显变化的影响。其次该地质分层方法应用在使用电测曲线划分地层层序时，对于大位移平面靶地层层厚垂向差异大，以及油层砂体发育规律性不明显的情况下可以有效快速解决现场分层问题。同时可以综合区域电测曲线电性特征明显的标准层、标志层进一步校核，进一步保证了分层数据的准确性。

表1 定向井地质分层数据表