卡准水平井目的层深度的影响因素及对策

卡准水平井目的层深度的影响因素及对策第1页卡准水平井目的层深度的影响因素及对策赵宏波（长庆石油勘探局录井公司）摘要本文从影响水平井目的层深度的因素着手，对水平井钻时资料失真、岩屑代表性差、钻井液污染、实测岩屑迟到时间不准确、地层构造不落实、小层对比不精细等方面进行了详细分析，提出了综合应运改进水平井地质录井的方法和手段、加强基础资料研究和掌握水平井小层对比的对策，对水平井目的层段的准确卡取，获取最大的油气层段长具有较大的实际意义。关键词水平井录井目的层卡层对比概况准确钻达目的层，并使井身轨迹在目的层内按设计轨迹要求穿行，是水平井施工的关键。但是，由于水平井钻井工艺和技术的特征性，以及常规地质录井方法的不适应、地层和构造不落实、小层对比方法不掌握等因素的影响，实钻目的层深度往往和设计深度存在较大差距，从而给准确卡取水平井目的层带来极大困难。为了解决以上问题，本文通过对卡准水平井目的层深度影响因素的分析，结合实践经验，提出了相应的对策。一、卡准水平井目的层深度的影响因素1、录井方法的影响（1）、钻时资料失真在钻井参数相对稳定的条件下，钻时的变化主要与岩性有关，因而钻时资料是岩屑描述时定性判断岩性和进行岩性分层的重要参考资料。在水平井钻进过程中为满足施工的需要，例如增斜、降斜或调整工具面，经常调整钻压、排量等钻井参数，从而影响根据钻时判断地层和岩性的可靠性。有时为调整井身轨迹，使用转盘带动钻头（转盘驱动）或螺杆带动钻头（螺杆驱动）或者二者同时带动钻头（符合驱动），钻时也有差异，一般符合驱动钻时偏卡准水平井目的层深度的影响因素及对策第2页低，螺杆驱动钻时偏高。水平井录井实践表明，当水平位移较小（小于800m）时，井身轨迹在同一大段岩性内稳定穿行时，只要保证各种钻井参数相对稳定，钻时能够比较相对真实的反映地层的可钻性。但在造斜井段、井身轨迹调整井段、水平位移较大（大于800m）井段，即使相同的岩性，钻时差别也很大，对岩性的判断和分层，其参考价值不大。（2）、岩屑代表性差水平井的岩屑经钻头破碎后，由井底返出井口的过程中，不断受到钻具与井壁、套管壁的碰撞、研磨，岩屑变的细碎，砂岩段还可见捞到岩屑，泥岩及碳酸岩盐经常被研磨成粉末，悬浮于钻井液中，难于捞样。加上水平井不同于普通直井，在井斜较大井段，极易形成岩屑沉积床，岩屑又大多以跳跃、滚动等方式运移，使得水平井的岩屑（特别是造斜段以后）比普通直井更混杂、更细碎，代表性也更差。（3）、钻井液污染为了提高钻井液的润滑性，减少钻具与井壁及套管壁间的摩檫力和钻具扭矩，水平井钻进过程中，通常在进入造斜段之后在钻井液中混入一定量的原油或者其它润滑剂，一方面污染色谱，另一方面造成岩屑中的真假油气显示难辩，给目的层油气显示观察及其级别的确定增加了难度。（4）、水平段岩屑迟到时间实测不成功开窗后，需要下入LWD或者MWD测量仪器进行定向造斜，其内置有直径6mm的过滤网。同时，为了防止钻井液中混入井壁掉块及其它杂物，影响LWD和MWD的信号，钻井队一般在泵内和钻铤内放置直径约5mm的过滤网，使得测迟到时间的指示物无法通过。录井人员通常采用在造斜点以上10~20m（即LWD或者MWD下井之前）测定岩屑迟到时间，在以后的水平段录井中，按理论计算增加一个差值（或者乘以一个系数），但误差很大。录井人员尝试利用特殊岩性（如大段砂岩中的薄层泥岩、灰岩、煤层等）进行迟到时间的校正，但由于水平段钻时资料大多失真，岩屑混杂，实际效果并不理想。水平井段迟到时间不准确，直接影响岩屑录井剖面符合率，导致现场地质人员对地层岩性、含油气性及其深度和厚度判断不准确，增加了井身轨迹控制的难度。2、地层的影响（1）、地层变化与直井相比，水平井的钻探目的有两种。第一种情况是为了增加产能，提高产量。鉴于此种目的，该种水平井在选取目的层时，一般按照单个砂体厚度大、平面变化小、分布广，泥岩夹层薄、分布稳定的原则选取，以保证水平井与油气层有较大的接触面积和渗流面积。第二种情况是为了提高油气的动用程度。鉴于此种目的，该种水平井在选取目的层时，除了按照单个砂体厚度大、平面变化小、分布广，泥岩夹层卡准水平井目的层深度的影响因素及对策第3页薄、分布稳定的原则之外，主要考虑井眼穿越多个砂体，以保证水平井与单个油气层有较大的接触面积和渗流面积的同时并保证井眼贯穿多个砂体，达到以较少的井眼开发较多砂体的油气储量，从而提高油气的动用程度。但水平井录井实践证明，由于地层变化的原因，实钻目的层的厚度、深度以及储层物性和含油气性在空间展布上常常与设计存在较大差别，甚至砂体尖灭，特别在对比标志层不明显或者无标志层的情况下，往往会造成现场地质人员对目的层的卡取把握不准。象苏平1井设计目的层为盒8下部两个砂层，但入窗之后发现该两个砂体均尖灭，导致改变设计，临时决定改变井身轨迹，寻找有利砂体，给现场地质人员准确卡层带来极大难度。（2）、小断层不落实为了提高开发效果，水平井一般部署在构造高位或者砂体高点。对于构造油气藏，如果在井位附近发育断层，值得主义。因为一级断层、二级断层、三级断层及规模较大的次级断层可以从地震剖面上知道；但对于这些断层附近发育的一些伴生的小断层，很难从地震剖面上知道。如果室内基础资料分析研究不充分，断层的数目、空间展布特征不清楚，往往会造成实钻过程中找不到目的层或者井身轨迹偏离设计无法进行纠偏的局面。（3）、设计提供的数据不够精确设计水平井目的层段垂直厚度一般不大，有的薄层甚至不足1m厚，在设计目的层与实钻井身轨迹垂深相差1m的情况下，井下需要数十米的斜深段长度进行修正。如果室内提供的数据不准确或者不够精确，将给目的层的预测分析和卡取造成的困难可想而知。3、小层对比方法不掌握（1）、考虑不周小层对比时如果不充分考虑区域构造特征、地层变化、地层倾角、砂体走向、断层等因素的影响，往往会造成钻进过程中目的层深度迟迟不出现或者比设计提前许多出现的局面。（2）、斜深、垂深换算不准确水平井地层对比中涉及最多的计算是垂深与斜深的换算。实钻轨迹一般按照斜深进行累加计算，而设计提供的目的层深度和邻井测井资料、地层剖面一般为垂深。现场没有专门的随钻测斜仪器及软件进行斜深和垂深换算的条件下，通常采用单点计算的方法，不仅工作量大，运算速度慢，而且还存在计算精度低、易出错等问题，给目的层的预测和卡取带来诸多不便。二、提高卡准水平井目的层深度准确性的对策1、改进水平井地质录井的方法和手段（1）、液体染色法和CO2、H2S法测定钻井液迟到时间卡准水平井目的层深度的影响因素及对策第4页一种方法是寻找一种颜色醒目（与钻井液不同色）、耐高温、对油气层无污染、无荧光、密度与钻井液相当，价格便宜的液体染色剂（如红漆），代替目前的轻指示物进行钻井液循环周期的测定，得到轻指示物由井底到井口的上返实时间T＇。在泵排量相当的条件下，将直井段迟到时间与直井段轻指示物循环周期相除，得一数值υ。然后用T＇乘以υ得迟到时间的近似值。另一种方法是寻找一种易溶于钻井液、与钻井液不发生化学反应、综合录井仪气测色谱易于识别的气体（例如CO2和H2S），将其较深注入钻具内的钻井液中，代替目前的轻指示物进行钻井液循环周期的测定，得到轻指示物由井底到井口的上返实时间T＇。在泵排量相当的条件下，将直井段迟到时间与直井段轻指示物循环周期相除，得一数值υ。然后用T＇乘以υ得迟到时间的近似值。还有一种方法是寻找一种易溶于钻井液、与钻井液可发生化学反应并可产生综合录井仪气测色谱易于识别的某种气体（例如CO2和H2S）的固体粉末（如NaHCO3或者Na2CO3），将其注入钻具内的钻井液中，反应所锝气体代替目前的轻指示物进行钻井液循环周期的测定，得到轻指示物由井底到井口的上返实时间T＇。在泵排量相当的条件下，将直井段迟到时间与直井段轻指示物循环周期相除，得一数值υ。然后用T＇乘以υ得迟到时间的近似值。（2）、综合分析判断提高录井录井剖面符合率在水平井的钻进中，如果某一井段内钻井参数相对稳定，可用直井的分层原则进行岩性界限的划分。但在造斜井段、井身轨迹调整井段，钻井参数变化较大，应详细记录钻井参数的变化，综合钻时、气测及其它录井资料，结合邻井录井剖面，尽可能的使描述的岩屑剖面符合地层实际情况。（3）、区分真假油气显示可用气测分析法确定真假油气显示。对于水平油井，钻井液混油后，全烃曲线基值整体抬高，经多次循环后基值平缓，钻遇油层后，全烃曲线幅度会突然增加，并且随着井身轨迹的变化，全烃曲线呈箱状或指状异常。对于水平气井，除了具备以上特征之外，轻烃组分曲线幅度也会突然增加，并且随着井身轨迹的变化，全烃曲线呈箱状或指状异常。钻遇部分油气层，CO2和H2S曲线幅度也会突然增加，并且随着井身轨迹的变化，全烃曲线呈箱状或指状异常。2、加强基础资料的综合研究（1）、通过对钻井、地震资料的研究，一般对区块内部二、三级断层的落实较可靠，但对小断层，往往研究不充分甚至不了解。在部署水平井时，要充分利用现有的钻井、地震等资料，着重对小断层的数目、位置、走向、断距等要素进行研究，减少水平井布井时的盲目性。卡准水平井目的层深度的影响因素及对策第5页（2）、地层主要研究目的层的沉积特征、储集层物性、厚度及空间展布特征等。要充分利用最新的钻井、地震等资料，对井口位置、定向井的靶点位置进行校正，进而对原有图件如目的层顶面构造图、砂体等厚图等重新进行校正，提高精度，满足现场施工的需要。3、掌握水平井小层对比的方法运用标准层及标志层对比、电性组合特征对比、岩性和电性组合关系对比等方法进行水平井钻探中的小层对比时，要着中掌握水平井邻近区域的地层变化情况，进行多井对比，提高目的层的预测精度，确保实钻井身轨迹准确钻达目的层并在目的层内穿行。另外，实践证明在同一张纸上做出水平井校深剖面图和沿设计中靶方位方向所在垂直平面做出井身轨迹岩性剖面图，对小层对比和地层倾角的计算有极其积极的作用。