苏丹水平井地质导向系列技术研究

摘 要：本文利用苏丹SD3-P2井与SDE3-P5井初步形成的地质导向现场应用技术成功地实施了地质导向钻井，为薄油层、厚油层顶部剩余油等复杂油气躲开发提供了技术支撑，应用效果良好。

关键词：水平井 地址导向 随钻解释

一、水平井地质导向丈量参数随钻解释系统成果

在文献调研和方法研究基础上，结合LWD仪器在国外油田的实际应用情况，以带自然伽玛和电阻率两道参数的LWD系统为依托，以实时地质参数为研究对象，以地质丈量参数实时解释为研究目标，研制成功了水平井地质导向丈量参数随钻解释系统。对水平井地址导向研究，主要取得了三方面的研究成果

1.通过开展随钻测井资料标准化和斜井校正方法研究，实现了LWD曲线与直井曲线的对比分析

2.利用随钻测井资料与相邻井对应层位测井曲线上具有相似性为基础的相关对比技术，从方差分析和极值分析的角度出发，采用一种直观实用的适合于对称型和非对称型两类曲线分层的数理统计法—极值方差聚类分层法，完成了在钻井的储层自动划分以及与邻井层位的对比连线

3.根据目前随钻测井资料不全的实际情况，综合利用在钻井自然伽玛、电阻率和邻井资料，建立了无孔隙度测井资料条件下的孔隙度解释模型，在很大程度上弥补了无孔隙度测井资料的缺陷，从而实现本井钻遇地层孔隙度、渗透率、饱和度等储层参数的计算和储层评价及流体性质判别，进而实现了随钻测井资料的实时解释。

在理论分析和方法研究基础上研制的水平井地质导向丈量参数随钻解释系统，具有水平井测井资料标准化与斜井校正、地层对比、储层参数解释和流体性质判别等功能以及设计新奇、操纵简便、功能强大等特点，为井场随钻测井资料的实时解释提供了强有力的工具和平台，同时也为水平井地质导向钻井提供了有力技术支撑。应用结果表明，水平井地质导向丈量参数随钻解释系统能够较好地指导油气躲评价和水平井地质导向钻井施工，并取得了良好的地质效果和经济效益，具有较高的推广应用价值

二、苏丹水平井应用实例

在平台SD3-P2井，设计A、B靶点垂深分别为1411.8 m、1414.8 m，A、B靶点之间的水平位移为300 m，A、B靶处的油层顶深分别为1409.8 m、1408.8 m，要求水平段在目的层顶界以下2～6 m按稳斜角89.43°钻进。本区块沙一段生物灰岩油层属于生物礁沉积，在井区直井的钻探中，发现生物灰岩在有的井内厚度大，有的井内厚度小甚至缺失，由此推断生物礁沉积在横向上并不连续。钻进过程中，于斜深1515 m（垂深1405.4 m）进入目的层，比设计的深度（垂深1409.8 m）提前了4.4 m。依据新的油层顶部深度数据将A、B靶点垂深均调整为1 407.4 m。在水平段钻进过程中，于斜深1 606 m岩屑开始见灰色泥岩，从地震剖面上看（见图1）钻井轨迹仍在油层范围内延伸，分析认为是生物灰岩不连续导致钻遇泥岩，可继续按要求轨迹钻进，结果在钻穿49m泥岩后至斜深1655 m又见油斑生物灰岩（见图2），并按要求钻完水平段，圆满完成设计任务

由此可见，水平井地质解释的关键是在掌握目的层沉积特点的基础上，在有邻井资料控制的前提下，依据地震剖面建立精确的地质模型，并在实钻过程中，及时修正和完善地质模型；否则便会做出错误的判断。如B气田的SDE3-P5井，X射线荧光录井的Si元素百分含量曲线显示，在井深2 851～2 950 m（见图3中E—F段）钻遇99 m褐色泥岩，现场判断认为已钻穿目的层，于是做出向上纠斜的错误决定，致使井身轨迹偏离了目的层，导致油层钻遇率大大降低。实际上，该井目的层有3口邻井资料控制，虽然目的层深度不一致，但其岩性均为砂岩且不夹泥岩层。SDE3-P5井E—F段的泥岩应为泥岩条带。因此，在钻遇非目的层岩性时，要分析沉积相及沉积微相特征，并尽可能多地结合邻井资料及地震剖面，做出正确解释和科学导向

三、地质导向钻井随钻猜测理论与方法研究

目前我国通常应用的地质导向仪器的丈量传感器间隔钻头普遍较远（约为8～20m），一般情况下电阻率间隔钻头最近，伽马和/或其他地质参数次之，井眼姿态丈量传感器间隔钻头最远，这就严重制约了钻头处工程和地质参数的正确获取，也不利于井眼轨迹在油层中的有效穿行。地质导向钻井随钻猜测理论与方法研究就是为有效解决上述题目而开展的，并重点对井眼轨迹参数随钻估计和猜测、导向标志层随钻猜测、目标层随钻猜测、地质导向钻井随钻猜测软件进行了研究。主要成果如下。

1.通过开展基于地质导向钻井的丈量盲区井眼轨迹参数随钻估计和井眼轨迹猜测方法研究，分别提出了基于Kalman滤波的井眼轨迹参数实时估计和猜测新方法以及基于支撑向量机统计学习理论的井眼轨迹猜测新方法。实践表明，轨迹猜测新方法不仅进步了BHA丈量盲区的轨迹猜测精度，还可以进一步猜测待钻井眼轨迹，具有良好的应用远景。

2.地层可钻性级数反应了钻头所在地层的岩性，在钻井的过程中通过获取 参数，可以实时判别钻头是否钻遇盖层或是否穿出目标层。通过研究地层可钻性随钻估计题目，提出了基于遗传算法的地层可钻性级数估计理论与方法，以便利用地层可钻性作为判定钻头是否在目标层钻进的依据。

3.在薄油层或有复杂褶皱、断层的油躲中，如何确定目标层的位置、走向和厚度是地质导向钻井急需解决的一个关键题目。利用Bayes估计理论对地质导向钻井三维地层建模和随钻实时修正方法进行了深进研究，提出了基于Bayes估计理论的三维地层建模和随钻实时修正方法，并利用模拟数据进行了验证。

4.提出了基于小波变换和沃尔什变换的测井曲线分层新方法。

国外经过近十年的发展，地质导向钻井技术已经成熟，具有先进而完善的地质导向硬件工具和与之配套的随钻地质工程参数解释与地质导向应用软件系统，但由于技术垄断，我们不可能从他们那里得到地质导向钻井核心技术。我们也在关注中石化团体公司项目“地质导向钻井工艺技术研究”开展了地质导向钻井工艺技术系列研究工作，在现有仪器基础上有效地实施地质导向钻井，进一步提高井眼轨迹在油层中的有效穿透率和油气采收率，弥补国内地质导向工具丈量传感器间隔钻头较远、应用软件系统存在空缺等实际差距。

参考文献

[1] 江国法译.地质导向[J].测井技术信息，2000，13.

[2] 王同良.国外水平井大位移井钻井技术新进展[J].世界石油产业，1997，1.

[3] 林广辉.地质导向系统的研究与应用[J].中国海上油气（工程），2000，12.