ABSTRACT

There were two key points in horizontal well geosteering: precise landing in the window and geosteering in the horizontal sections. By taking Well Jin XXX as an example, the key points of geosteering logging in horizontal wells were introduced in detail. Based on the actual drilling logging data, LWD electrical data and logging characteristics of drilled formation and oil and gas reservoirs, the geosteering in horizontal wells has succeeded by choosing the suitable marker beds, fine stratigraphic correlation, and comprehensive identification of the drilled formation.

Keywords:Horizontal Well, Geosteering, Comprehensive Logging, Landing Window

水平井现场地质导向应用研究

——以金XXX井为例

周锦程，邓青松，周其阳

中石化华东石油工程有限公司录井分公司，江苏 扬州

作者简介：周锦程(1977-)，男，硕士，工程师，现主要从事地质油藏描述方面的工作。

收稿日期：2017年3月7日；录用日期：2017年7月9日；发布日期：2017年8月15日

摘 要

水平井地质导向有2个关键点，入窗点精确着陆和水平段地质导向。阐述了水平井地质录井导向技术要点，以金XXX井为例，利用现场实钻综合录井资料、LWD电性资料及水平井所钻地层及油气层录井表现特征，选择合适的标志层，精细对比地层，综合判断钻头与地层的钻遇情况，成功实现水平井地质导向。

关键词 :水平井，地质导向，综合录井，入窗点

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1. 引言

为了提高致密砂岩油气藏、页岩油气藏的油层采收率及单井采油效率，广泛使用水平井钻井技术，水平井地质导向技术也随之精益求精，各种用于地质导向的仪器层出不穷，如近钻头地质导向仪、深探测方位电阻率测井(AZiTrak)、LWD (Logging While Drilling)仪器、MWD (Measurement While Drilling)仪器、高分辨率随钻电成像测井(StarTrak)等 [1] [2] [3] 。水平井地质导向有2个关键点，入窗点精确着陆和水平段地质导向。水平井现场地质导向利用现场综合录井资料、LWD资料、邻井及导眼井资料，进行地质综合分析对比，精确判断目的层“入窗点”，实现精确着陆和水平段地质导向。

2. “入窗点”的判断技术要点

2.1. 实钻轨迹跟踪图

在绘图纸上，按照钻井设计的垂直井深及水平位移绘制出设计井眼轨迹图，并把入窗点及出窗点的数据标注在图上，根据设计目的层地层倾角绘出地层走向线。在实钻过程中，及时绘制实钻井眼轨迹图，实时跟踪钻头位置(图1)。

图1. 金XXX井井眼轨迹跟踪示意图

2.2. 地层对比工作

熟悉邻井或导眼井资料，掌握该区域的地层组合特征及目的层段的油气、测井曲线特征，精细、准确地做好斜井眼段与邻井或导眼井的地层对比工作。在目的层前选定“标志层”、“标志段”，通过邻井或导眼井岩性及组合特征、电性特征、钻时、气测、含油气性、地质分层及厚度进行地层对比，精确预测目的层“入窗点”，及时、合理调整井眼轨迹，以最佳井斜角进入目的层，保证进入砂层后以最小斜井段、最小垂深的进尺转水平钻进。

3. 水平段地质导向的技术要点

水平井的水平段导向要综合利用地震解释剖面、钻时、岩性、气测、井斜、LWD曲线等资料，进行精确导向，提高油层钻遇率。

3.1. 计算地层倾角

由图2(a)~(c)可知，地层倾角计算公式为

(1)

式中：ΔX₁为垂深差(BC)，m；ΔY₁为位移差(AB)，m；α为地层倾角，(˚)。

由图2(d)可知，目的层真厚度计算公式为

(2)

式中：ΔH₁为地层真厚度(AE)，m；ΔX₂为点A、C的垂深差(AB)，m；ΔY₂为点A、C的位移差(BC)，m；α为地层倾角，(˚)。

3.2. 水平段钻遇非目的层岩性的4种情况

如图3所示，水平段钻遇非目的层岩性，既有是井眼偏离正确轨迹的原因，也有由于存在地震资料通常无法识别的薄夹层、相变导致的岩性变化和小断层。根据井区资料、地震剖面资料、钻时、岩屑、气测录井资料、随钻测井资料，确调整井眼轨迹，及时回到目的层，或对是否继续钻进作出正确判断。

图2. 各种情形下地层倾角计算和地层真垂厚计算示意图

图3. 水平段钻遇非目的层岩性的4种情况(根据文献 [4] ，有修改)

3.3. 判断钻头位置，计算钻头距目的层底板的垂直距离

由图4可知，计算钻头距目的层底板垂直距离的公式为：

式中：ΔH₂为钻头距目的层顶板的垂直距离(DE)，m；ΔX₃为钻头位置与入窗点的视垂差(BD)，m；ΔY₃为钻头位置与入窗点的水平位移差(AB)。

图4. 计算钻头距目的层底板的真垂厚示意图

3.4. 水平井所钻地层及油气层录井表现特征

受目的层(油层)的产状和走向的不确定性及钻井工艺及技术的局限性等因素的影响，水平井井眼轨迹不可能呈直线延伸，始终在目的层(油层)中钻进，随时都有可能偏离油层进入上下围岩层。结合金XXX井实钻井眼轨迹(图5)及实钻录井资料，从钻时、岩屑、含油性、气测、自然伽马、电阻率、钻头位置等方面的变化，就水平井在地层中钻进的6种情况及其表现出的7种特征进行了归纳总结(表1)，从而判断水平井在地层中钻进情况。

图5. 金XXX井实钻井眼轨迹示意图

表1. 水平井所钻地层及油气层录井表现特征 [5]

4. 应用实例

金南油田位于金湖凹陷石港断裂中段金南构造，北临三河次凹，南连龙岗次凹，蕴藏丰富的油气资源。金南油田构造复杂，断层发育，有利圈闭小，油层薄，物性差，岩性致密，属低孔低渗致密砂岩油气藏。

金XXX井是部署在金湖凹陷中部石岗断裂带中段金南油田1号区块上的一口水平井，水平段目的层是阜新组二段(Ef₂)上油组3砂组。设计入窗点为靶点垂深2195 m，闭合方位125.58˚，闭合位移285.53 m，井斜74.12˚，斜深2328.79 m，要求水平段在目的层顶界以下1 m按稳斜角74.12˚钻进。该井录井项目有气测录井和岩屑录井，LWD带自然伽马和电阻率测井(见图6)。

如图6所示，井深2265 m之上为Ef₂上部泥岩灰岩段，泥岩颜色灰黑色，呈片状，有机质丰富，泥灰岩颜色深灰色，呈片状，滴酸反应剧烈，局部可见裂缝含油，电性特征为高阻灰岩尖子，可将其作为目的层上部的远处控制标志层。

Ef₂上油组的1、2砂组可作为目的层上部标志层。实钻至井深2302 m，垂深2182.31 m，井斜70˚，发现井深2265~2277 m是Ef₂上油组的1砂组，井深2277~2302 m是Ef₂上油组的2砂组，判断目的层顶部深度2190 m (垂深)，控制好井眼轨迹，钻达目的层的井斜可达73˚~74˚，能保障进入目的层的水平轨迹(如图6、表2)。

钻至井深为2329.1 m (垂深2190.61 m)，实钻录井资料与LWD资料的变化特征(如图5、图6、表2)与表1所示基本一致。即自然伽马降低，电阻率升至10~13 Ω∙m，气测值升高，砂岩增多，含油岩屑增多，泥岩减少，井斜73.9˚，钻头下行，综合判断钻达目的层，比设计垂深提前了4.39 m，实钻与设计基本符合。

地层倾角设计为15.88˚，为了获得准确的地层倾角，下探目的层底板，判断目的层真垂厚，井斜角低于设计井斜角，钻至井深2540.6 m (垂深2249.09 m)，自然伽马升高，气测值降低，砂岩减少，含油岩屑减少，泥岩增多，井斜73.42˚，钻头下行，以地层倾角为15.88˚计算，目的层真垂厚才0.98 m，而周边邻井资料表明目的层厚度约3 m左右。因此，现场又下探2根，结合实钻录井资料及自然伽马、电阻率

图6. 金XXX井综合录井剖面示意图

资料，将井眼轨迹投影在地震剖面上看，综合判断钻头在油层底部，钻达目的层底部。采取增斜措施，钻至井深2626 m (垂深2271.34 m)，井斜增至76.02˚，自然伽马降低，气测值升高，砂岩增多，含油岩屑增多，泥岩减少，综合判断钻头上行，钻出目的层底板，返回目的层(如图5、图6、表2)。

根据2次钻穿目的层底板的数据，利用上述的计算地层倾角及地层真厚度方法，计算出目的层的实际地层倾角为15.1˚，地层真厚度约为3.5 m。根据钻头距目的层顶板的距离也可直观地判断出钻头有没有出目的层(表2)。

表2. 金XXX井水平段井斜数据表

注：实钻数据计算出地层倾角为15.1˚。

钻至井深2840.3 m (垂深2323.54 m)，井斜为80.28˚，自然伽马升高，气测值降低，砂岩减少，含油岩屑减少，泥岩增多，钻头距目的层顶板距离为−0.22 m，表明钻头已钻穿目的层顶板(如图5、图6、表2)。井深2841~2910 m的岩性组合特征及LWD电性特征与目的层上部地层基本符合，更证实井眼轨迹进入目的层上部。至此水平井段长511 m，有效油层段达425.2 m，达到设计目的。结合现场钻井实际情况，决定于井深2915 m完钻。

5. 结语

先进的随钻测井技术为做好水平井地质导向提供了有力保障，但仅应用LWD资料有一定的局限，只有实钻资料(录井)和LWD资料的有效结合才能使地质导向更精确、更有实效。一旦出现地层构造复杂、目的层地层倾角不稳定、目的层相变的情况，不应仅研究分析随钻测井、录井资料，还必须结合地震资料，实现宏观与微观的结合、构造与沉积相的结合、岩性与电性的结合、物性与含油气性的结合，做到精细对比，准确预测，合理解释，科学决策，做好进入目的层前的地层对比和靶深预测以及进入目的层后的地质解释与钻头导向工作。此外，还必须利用先进的石油工程技术，才能实现提高水平井井身质量和油层钻遇率的目标。

文章引用

周锦程,邓青松,周其阳. 水平井现场地质导向应用研究——以金XXX井为例
Study on Field Geosteering in Horizontal Wells——A Case Study of Well Jin XXX[J]. 石油天然气学报, 2017, 39(04): 70-77. http://dx.doi.org/10.12677/JOGT.2017.394039

参考文献 (References)