大位移定向井的录井方法_定向井位移计算公式

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大位移定向井的录井方法 ［ 作者：陈新益* 黄继翔 李启德 朱丹玲 转贴自： 点击数：1051 更新时间：2004-5-13 文章录入：admin ］

摘要 此文针对大位移定向井的钻井及录井特点，结合多年来的实践经验，对随钻地层对比和综合录井技术、定量荧光录井等新技术的应用及对传统常规录井方法的改进，总结出了一套实用的方法，对油气田勘探开发现场录井具有重要的参考价值。

关键词 大位移定向 录井方法应用 随钻层位对比 地层增厚倍数 追加 吃回

一、引 言

在 油气田勘探开发过程中，由于地面条件，地下构造情况及钻探目的要求的制约，实施大位移定向井，提高油气层开发动用程度，是油气田开发后期的一种重要手段，大位移定向井的固有特点，给现场录井工作提出了新的要求，对常规地质录井方法的改进，以及应用录井新方法、新技术服务于现场，为及时发现油气显示，提高录 井质量，完成钻探目的就成为我们录井人员必然的选择，经过多年来的实践，我们在大位移定向井的录井方法及地层对比等方面也积累了一定的经验，并取得了令人 满意的效果。

二、大位移定向井的特点 我们将井斜大于45°、水平位移大于500m的定向井称为大位移定向井。它在钻井工程和地质录井方面具有如下一些特点：

1、钻井特点

中 原油田从1996年开始大量实施大位移定向井钻井技术，随后呈逐年增多趋势，至目前已成功完成了4口水平井的钻井，其中Y2-P1井最大井斜达94°，水 平井段长760m，并在同行业中首创水平段扭方位技术。大位移井钻井工艺技术含量随着井的斜度增大而增大，井斜越大造斜稳斜越困难，钟摆钻具加井底螺杆驱 动是钻井造斜的有效手段，同时为提高钻井效率，降低钻井费用，普遍使用“PDC钻头和螺杆结构”钻井新工艺及高压喷射技术来提高钻井速度，目前中原油田除 水平井外已完成水平位移最大的定向井W266-9井水平位移达1166.3m，井斜73.9°，斜深与垂深相差688m，同时，为防止井壁垮塌及提高携砂 能力，钻井普遍采用了正电胶聚合物钻井液。

2、录井特点

大位移定向井受钻井工艺的影响，岩屑细，甚至呈粉沫状。PDC钻头加高压喷射技术 使岩屑颗粒非常细小，螺杆驱动的反复碾磨一方面使细小的岩屑成粉未状悬浮在钻井液中反复循环，影响钻井液的性能和造成岩屑失真；另一方面可使细小岩屑重新 挤压成块状，形成假岩屑。在造斜过程中钻井工程为了减少井下钻具与井壁之间的磨擦系数，混油随钻，对岩屑造成污染；为防发生井漏加随钻堵漏剂，给传统的常 规录井带来极大困难。因此，地质录井寻找新的录井方法，以及时、准确发现油气显示就成为勘探效果的关键。

三、大位移定向井的录井技术

1、随钻层位对比方法

为 及时了解实钻具体层位，落实油气显示，以及按设计要求卡准完钻层位，现场录井需要及时与邻井进行层位对比，定向井的随钻层位对比与直井方法不同。由于定向 井的实钻井眼地层厚度变化受井斜和地层倾角两个因素的影响，因此，井眼轨迹方向与地层倾向同向或反向，且井斜角、地层倾角较大时，计算地层厚度也各不相 同。

为了搞清井斜和地层倾角对实钻井眼地层厚度的影响，我们首先假定地层是水平地层，则定向井的实钻井眼地层厚度应大于正常水平地层时的直井地层厚度，这时的定向井实钻井眼地层厚度与正常水平地层时的直井地层厚度关系可用简单直角三角函数来计算： Lj=h/cosθ ………………(1)式中：θ—井斜角

h—直井时的井段单位。为计算方便，在这里取值为1 Lj—当h为1时实钻斜井井段长 当θ=30°时，Lj是h的1.15倍。即直井每增加100m，定向井相应地层厚度增加15m。当θ=45°时，Lj是h的1.41倍。即直井每增加100m，定向井相应地层厚度增加41m。当θ=60°时，Lj是h的2.00倍。即直井每增加100m，定向井相应地层厚度增加100m。当θ=89°时，Lj是h的57.29倍。即垂深每增加1m，对应斜深为57m。当θ=90°时，Lj=∝。即沿地层水平钻进。

在这里，我们引入定向井地层增厚倍数概念(Ld)。

但 实际上地层不可能都是水平地层，地层倾角大小，地层倾向与井身轨迹方向的共同影响，要远比井斜角的影响复杂得多，当井斜很大，地层倾角又很大时，要准确计 算地层倾角造成的地层增厚倍数较为困难，就算能计算出来，在实际操作中也不实用。抛开一些特殊条件下的空间组合关系，结合中原油田一般地层倾角小于30°的情况，井斜、地层倾角和地层增厚倍数对实钻井眼地层厚度的关系，计算公式如下：

当断层与地层呈同(倾)向形成的迭瓦状断块油气藏，或从构造高部位向低部位定向时 L=Lj+ Lj *Ld = Lj(1+ Ld)=h/cosθ(1+ Ld)………(2)

式中：L—当h为某一单位直井段时的实钻斜井井段长

Ld为地层倾角造成实钻井眼地层的增厚倍数，通过摸索，它的经验值一般取值为0-2 当断层与地层呈反(倾)向形成的屋脊状断块油气藏，或从构造低部位向高部位定向时 L= Lj-*Ld = Lj(1－ Ld)=h/cosθ(1－ Ld)………(3)式中：Ld的经验值一般取值为0-Lj 公 式(2)、(3)中的Ld实际意义是“追加”或“吃回”地层倾角的地层增厚倍数，大位移定向井工程造斜呈逐步增大，因此，地层增厚倍数也应呈逐步增大。本方法是目前定向井 层位对比的基础方法之一，从1996年钻探第一口大位移定向井开始，至今已应用于数百口大位移定向井的随钻层位对比，效果非常显暑。近年来，我们结合构 造、岩性情况对比分析，综合判断，不仅卡准了完钻层位和完钻井深，而且每年节约几千米钻井进尺，为局节约大量的钻井成本，如大位移定向井V22-78井单 井节约进尺170m。

在实际应用中还应考虑以下因素的影响：(1)对比井也是定向井，且位移、斜度相差悬殊；(2)对比井与定向井的定向方向正好相反；(3)设计的断层有无已钻井控制；(4)工程设计与实钻方位、井斜误差；(5)对比井与正钻井的构造高度误差；(6)标志层的合理控制。

2、录井新方法的应用

(1)快速气相色谱技术的应用

1)快速色谱仪的地质导向作用：采用普通随钻测斜仪测斜，其前端大约10m以上的位置无法测量到，即随钻测斜将滞后10m。如果随钻测斜与快速色谱仪相结合则 更有利于水平井的导向。中原油田地质录井处从加拿大引进的5台Datalog综合录井仪具有快速色谱仪地质导向和自动校正水平井井眼轨迹功能，附图1是快 速色谱地质导向原理图，从图中可看出，在不同的储层，其气测值曲线和WH，BH，CH三个比值的曲线各不相同，从曲线上可反映出其储层性质，在目的储层内 钻进时，其曲线和数据值基本保持不变，一旦离开了目的储层,其曲线和数据值就会发生变化，利用这一特征可进行地质导向。

2)校正水平井井眼轨迹：利用气体比率，能够较快地校正井眼轨迹，减少井眼校正时间。气体比率经过实时计算和实时绘制，即可在钻井过程中对地层流体作出垂向评价。根据比率数值的大小，曲线的共性和差异可以对流体进行分类，甚至可以确定油水界面。

地质导向示例图(2)

附图2是地质导向示例图，从图中可清楚的看到，进入储层后，气测曲线和三个比值曲线基本保持不变，在图的中间部分，气测曲线和三个比值曲线发生了大的变化，判断为井眼轨迹偏离了目的层，重新调整后，气测曲线和三个比值曲线又保持目的层特征，井眼轨迹恢复正常。

在2001 年5月中原油田了实施第一口水平井Y2-P1井的随钻地质导向中，我们还利用色谱技术的导向原理，结合现场施工需要，总结绘制出录井地质导向图，在录井现场服务和指导工程进行方位恢复的随钻导向 方法，直观地反映出斜深与垂深、钻头实际轨迹与设计井眼轨迹的对应关系，钻压、转速、钻时等工程使用参数，以及岩屑百分含量、气测显示值的变化，综合分析 钻头是否沿目标油层水平钻进，及时指导工程进行方位恢复，可确保钻井井眼轨迹达到要求，实现了钻井导向的动态管理，使工程能优质、高效、安全顺利地穿越三 个设计定向靶点，全井目的层段钻遇油层523.6m，完井试油日产原油80.3t。该技术在中原油田的第二口水平井P2-P1井的录井施工中，得到了进一 步完善，并收到了明显的效果，利用地质导向技术指导钻井工程顺利穿越油层164.0m，圆满完成了该井钻探目的。(2)定量荧光录井技术

常 规荧光录井技术是根据原油在紫外光照射下能发光这一特性，检测烃类物质的存在，但肉眼在荧光灯下只能识别其中一小部分，轻质油、凝析油、天然气的大部分不 在肉眼观察范围之内，尤其是深层气由于轻烃含量非常高就显得更加困难，定量荧光录井仪，可以继承常规荧光录井方法的优点，弥补其不足，可以用数据来衡量储 集层荧光显示的强度，并可依据荧光强度数据判定储集层性质。重质油、轻质油、天然气发光强度及荧光谱图不同，定量荧光录井技术根据光谱分析的基本理论，用 连续改变激发光波长，同步连续检测烃类的荧光强度的方法，达到发现油气显示的目的。

定量荧光录井技术最大的优点是颗粒状粗样和细粉沫状岩样均可进行分析，大位移定向井的岩屑一般比较细，可以不需挑样，对岩屑混合样进行逐包普照，可及时发现油气显示，解决了肉眼分辨含油性困难。

重 质油、轻质油、天然气的荧光谱图的不同，定量荧光可以检测钻井液处理剂是否具荧光，根据发荧光的钻井液处理剂与地层中油气性质的不同，排除钻井液处理剂对 地质录井的影响，特殊情况下如果钻井液中需混原油，定量荧光可根据不同地区原油性质的不同，将所混原油与地层油气显示分开，满足快速钻进的需要，现场可根 据岩屑定量荧光谱图发现油气显示，弥补了大位移定向井混油的影响造成岩屑录井不能及时发现油气显示的不足，为现场及时发现油气显示增加了有效的手段。

(3)岩屑自然伽玛测量法

岩 屑自然伽玛测量法就是在屏蔽的条件下，将现场捞取的岩屑在地面通过便携式自然伽玛仪逐包测量出自然伽玛值，利用不同岩性伽玛值不同的特点进行岩性识别。砂 岩、泥岩具有明显的、可区别的自然放射性量值特征和分布范围，通过研究得出：砂岩自然伽玛值160-230API，泥岩自然伽玛值300-400API。同时岩样检测结果与测井实测结果也具有较好的可对比性，该方法具有较强的实用性，但要建立在能捞取到真实地层岩屑的基础上，目前正在试验完善阶段。

3、传统常规录井方法的改进

(1)岩屑录井：岩屑录井是发现油气显示最直接、最有效的方法，但大位移定向井钻井工程普遍采用“PDC钻头和螺杆结构”新钻井工艺来提高钻井速度，岩屑细，甚至呈粉沫状，再加上为了防漏加随钻堵漏剂不开振动筛的时候多，因此，能否捞到能反映地层的真实岩屑成为关键。

捞 砂方法改进：捞取细小真实地层岩屑时采用。主要工具自做一个半平方米大小的接砂盒，摆放于两台振动筛之间，从架空槽之后振动筛前引进泥浆和岩屑进口（进口 位置越低越好），定时加密捞砂。该方法在W10-99井填井侧钻前第一次井眼钻进中使用，见到一定的效果，但该方法捞砂工作量大，有时每钻进2m地层需捞 好几次样，操作工比较辛苦。砂样清洗和烘晒：小水压下搅洗，不宜使用高压冲洗，尽可能地保存细小颗粒岩屑。砂样在烘晒过程中岩屑颗粒表面水分未干前不能搅动砂样，防止颗粒表面污染和相互粘结，给岩屑描述带来困难。描述：观察小于2mm颗粒岩性含量的变化，借助放大镜识别定名。

(2)荧光泡照：取2g细沫状岩屑混合样（比正常的四氯化碳荧光浸泡照样品量多1倍），步骤同正常四氯化碳浸泡照一样，该法早已经推广应用，是针对无法挑样的补救措施，但受混油随钻影响较大，操作时可从相邻认为无显示的砂层浸泡作比较适当扣除。

(3)荧光喷(雾)照：方法同滴照相似，关键是把四氯化碳喷成雾均匀喷洒在岩屑上，适宜对粉沫状岩屑采用，滤纸不湿透为宜，凉干后观察滤纸荧光显示，喷(雾)照 的优势：一是喷(雾)照均匀、面积大，比滴照更易发现油气显示；二是还可以根据显示产状间接判断岩屑中含油岩屑含量。该方法理论上是可行的，但在试验中遇 到了困难，只对XW33-257井少数的样品试验。该方法试验中遇到的困难：一是四氯化碳（特别是三氯甲烷）对塑料喷雾器有强溶解性，寻找体积小性能好的 全铁喷雾器是关键；二是四氯化碳用量大、有毒性，不宜在空气不流动的房间使用。

四、结 束 语

快速色谱录井技术和校正水平井井眼 轨迹技术，是解决水平井地质导向，指导钻井工程沿目标油层水平钻进的有效手段，但目前还有待进一步的完善。大位移定向井的随钻层位对比有其独特的作用。不 同的录井方法受钻井因素影响程度不同，各有长处与不足，在实际生产应用中应充分结合，相互补充。