水平井技术原理与应用研究

成人教育学院学生毕业设计（论文）I摘要本文主要研究井眼轨迹及投影图、井身立体空间轨迹图、水平段轨迹与邻井对比图、井眼轨迹与油藏关系图。研究内容有水平井基本原理、水平井层界面识别方法研究、水平井测井资料在分段压裂中的工程应用研究，利用各向异性数据分析结果分别对宋深103H、达深CP302和徐深CP11水平井工程压裂进行评价。根据徐家围子地区营城组水平井和直井的不同测井响应特征，总结出不同火成岩岩性和含气性对测井曲线的影响规律。针对常规测井和随钻测井得到的地层界面解释方法，能对砂泥岩储层和火山岩储层作出较好的地层界面解释。并针对不同的测井系列影响因素进行校正，校正后的曲线能更加真实反应地层测井值，提高了解释精度。通过这些研究，最终要形成一套适用于松辽盆地北部徐家围子断陷深层火山岩储层的水平井测井校正方法和水平井解释方法和软件，能够满足当前深层勘探开发阶段的需求。利用水平井水平段和邻井对比的数据能很好的分析储层各向异性特征，应用到地质工程中时，能指导钻井设计和轨迹调整以及地层压裂。关键词：水平井钻井；常规测井；随钻测井；邻井测井成人教育学院学生毕业设计（论文）II目录第1章前言............................................................................................错误!未定义书签。1.1研究意义....................................................................................错误!未定义书签。1.2主要研究内容及完成情况........................................................错误!未定义书签。第2章国内外发展状况.......................................................................................................22.1国内外同类技术研究现状及发展趋势...................................................................22.2技术路线与实施方案...............................................................................................5第3章水平井井眼轨迹设计...............................................................................................73.1水平井钻井原理.......................................................................................................73.2水平井技术设计的方法及应用.............................................................................17第4章水平井应用.............................................................................................................284.1邻井测井资料分析各向异性.................................................................................284.2水平井数据在钻井设计及轨迹调整中的应用.....................................................294.3水平井数据在压裂工程中的应用.........................................................................31第5章结论..........................................................................................错误!未定义书签。4参考文献...............................................................................................................................35致谢.......................................................................................................................................37成人教育学院学生毕业设计（论文）1第1章前言1.1研究意义松辽盆地北部深层火山岩主要发育于白垩系下统的营城组和侏罗系的火石岭组地层，已经成为当前中国石油气藏勘探和产能建设的重点目的层，勘探工作量和产能建设主要集中在徐家围子地区。从钻遇火山岩的探井和水平井的情况看，在徐家围子断陷内，营城组均发育巨厚火山岩储层，主要特点是储层岩性复杂、储集类型多样、纵向气水关系复杂、邻井可对比性差，加之水平井测井受到仪器偏心、井眼变化、围岩影响和储层电性各向异性影响等，使得水平井测井曲线受到环境因素较大影响，造成火山岩储层水平井测井解释存在很大困难，影响了勘探效益的整体提高。通过该项目的研究，最终要形成一套适用于松辽盆地北部徐家围子断陷深层火山岩储层的水平井测井校正方法和水平井解释方法和软件，满足当前深层勘探开发阶段的需求。1.2主要研究内容及完成情况本文的主要研究内容为：井眼轨迹及投影图、井身立体空间轨迹图、水平段轨迹与邻井对比图、井眼轨迹与油藏关系图。本次主要研究内容如下：（1）水平井基本原理主要研究井眼轨迹及投影图、井身立体空间轨迹图制作和计算基本原理分析（2）水平井层界面识别方法研究针对常规测井和随钻测井分别形成了一套独特的火山岩和砂泥砂剖面水平井测井识别层界面方法。（3）水平井测井资料在分段压裂中的工程应用研究利用各向异性数据分析结果分别对宋深103H、达深CP302和徐深CP11水平井工程压裂进行评价。成人教育学院学生毕业设计（论文）2第2章国内外发展状况松辽盆地北部深层目前主要勘探区是古龙常家围子断陷、徐家围子断陷、莺山庙台子断陷、古中央隆起带等四个构造单元，有利勘探面积28860km2。松辽盆地北部深层指泉头组二段以下地层，火山岩储层主要指白垩系下统的营城组、侏罗系的火石岭组地层。徐家围子断陷区已完钻探井、评价井及开发井120余口，测试90余口，达到工业气流的井50余口，火山岩储层近40口，展示了作为深层主力储层的火山岩的巨大潜力和光明前景。受区域性近南北向和北东向深大断裂的控制，松辽盆地北部形成了近南北向的断凹断隆相间的区域构造格局。徐家围子断陷位于中部徐家围子-北安断陷带上，为松辽盆地北部深层规模较大的断陷，近南北向展布。断陷中部自北向南伸展的兴城鼻状隆起将断陷进一步划分为中部隆起和西部、东部、南部几个次级断凹。天然气分布基本上受到生气断陷的控制，断阶带及周边隆起是油气运聚的有利地区。徐家围子断陷中部兴城鼻状构造是火山岩岩性圈闭发育区，处于最有利的烃源岩区内，是本项目的主要研究地区。2.1国内外同类技术研究现状及发展趋势据RichardA.Meador(2009)[1]，SPE上关于水平井随钻测井每年发表的科技论文，在1970到1985年之间增长缓慢，但从1985年的25篇开始，关于随钻测井研究的文章迅速增长，到2007年一年内就有240篇关于随钻测井的科技论文。目前，国内外水平井技术应用广泛，其中水平井钻井的工艺技术已经很先进，包括欠平衡钻井的大位移井技术、分支井技术、老井侧钻技术、软管钻井技术和随钻测量、地质导向技术等；但水平井测井技术滞后钻井技术，水平井测井解释技术尚有许多难题并未解决，研究也未形成全面、合理的技术方法，因此水平井测井解释技术和方法尚不成熟。水平井测井解释已进行了大量的研究工作，国内主要有：赵江青等(1998)的研究以及更早的研究中并未考虑流体饱和度与各向异性的关系，并给出了水平电阻成人教育学院学生毕业设计（论文）3率和垂直电阻率用含水饱和度来表达的关系式，指出砂泥岩层的各向异性应该随含水饱和度而变。汪宏年等(1998)给出了水平层状各向异性介质中普通电阻率测井和侧向测井的快速正演算法，计算结果证明在各向异性介质中普通电阻率测井和侧向电阻率测井的响应主要受横向电阻率影响，且响应的振幅完全由横向电阻率的大小确定。覃世银等(2004)模拟结果表明，在直井水平层中，磁场强度分量与地层水平电阻率和垂直电阻率有关，磁场强度分量只与地层水平电阻率有关；当地层或井眼倾斜时，线圈测量值与地层水平电阻率和垂直电阻率均有关；线圈测量值受趋肤效应影响与线圈距有关，线圈距越大，受趋肤效应影响越严重；场强度分量对地层界面很敏感，受趋肤效应的影响比磁场分量大；已知各测量值可反演出地层水平电阻率和垂直电阻率。汪中浩等人(2006)在研究水平井地层电阻率各向异性时，从水平井井眼轨迹与地层的相对位置入手，阐述了常规测井仪器在水平井中的响应机理与在直井中的不同，并研究了水平井测井电阻率随水平井井眼轨迹与地层相对位置的变化规律，总结出油、水层的评价标准，并采用三层水平层状模型对水平井地层电阻率各向异性进行了研究，准确计算了地层水平电阻率以及含油饱和度。陈桂波、汪宏年等人(2009)利用高阶窗函数结合连分式展开等技术研究并建立一种水平层状各向异性介质中电磁场并矢Green函数的快速有效算法。孔繁达等人(2010)在汪中浩等人从水平井井眼轨迹与地层的相对位置关系出发研究电阻率各向异性的基础之上，从三维空间关系角度出发，设置虚拟直井来提高地层插值建模的精度，并提出“相对电阻率各向异性”的概念，在获得水平井周围目标地层受三维地质模型约束的相对电阻率各向异性系数数据体后，结合地层与井轨的夹角，计算得到可以代表目标地层真实电阻率的水平电阻率，提高了储层评价的准确度和可靠性。国外主要有：Schlumberger兄弟(1933)在利用电极进行测井时，就发现了地层的电阻率各向异性，并推导出水平电阻率以及垂直电阻率的计算公式，将垂直电阻率和水平电阻率比值的平方根定义为各向异性系数λ，以反映电阻率各向异性的大小，这是最早的电阻率各向异性模型。自从1942年阿尔奇水饱和模型面世以来，Poupon等人(1954)重新安排了类似的水平和垂直电阻率模型，并利用水平电阻率Rh计算得到砂岩电阻率值。Moran等人(1979)在研究地层各向异性对电阻率测井仪成人教育学院学生毕业设计（论文）4响应的影响时提出，在均匀的无限厚各向异性地层中，无论是感应电阻率仪器还是侧向电阻率仪器所测得的电阻率值都会受到井斜的影响，并给出了视电阻率与各向异性系数、井斜角以及水平电阻率三者之间的关系式，该模型从井斜角考虑各向异性对电阻率的影响。Klein(1993)指出，电性各向异性主要发生在薄互层或具有不同电阻率的层状地层，这些地层各层的厚度小于测量所用的电阻率仪器的分辨率。Klein等人(1995)在研究电阻率各向异性以及它对电测井和地层评价的影响时，指出Frisch等(1993)、Bonnie(1993)、Bittar和Rodney(1994)、Hagiwara(1994)、Lvling等(1994)的研究以及更早的研究中并未考虑流体饱和度与各向异性的关系，并给出了水平电阻率和垂直电阻率用含水饱和度来表达的关系式，指出砂泥岩层的各向异性应