水平井錄井技術探索

董文海

摘要：隨著水平井施工的日益增多，地質錄井工作在施工人員充分認識地層和油層情況的基礎上，為指導鉆井施工起到了重要的作用。但由于在水平井布井過程中對目的層空間展布認識上的失誤或目的層發生變化，導致部分水平井的施工質量達不到預期目的。為了將其損失降到最低，獲得較長的產液井段，達到水平井最大限度地開采剩余油，提高采收率的目的，對水平井施工有必要做進一步的探索。本文闡述了目前水平井錄井存在的問題，并對水平井錄井技術及方法進行了探討，旨在規范水平井錄井工作，提高綜合效益。

關鍵詞：水平井錄井；存在問題；技術探索

一、水平井錄井存在的問題

目前在水平井現場地質錄井中進行綜合錄井的為數頗少，而僅僅進行巖屑、鉆時、熒光錄井項目。筆者從施工的200多口水平井的錄井實踐中看出，水平井錄井過程中存在著以下問題和困難。

1.鉆時的真實性受到影響

目前在水平井鉆井施工中普遍采用了代納鉆具（DN），即螺桿鉆具（渦輪鉆具因性能不穩定已很少使用）。165mm螺桿鉆具的使用技術參數為：鉆壓50-70KN、排量1800L/min，泵壓12MPa時，轉速120r/min，穩定地采用這些參數有利于提高螺桿鉆具的使用壽命。

影響鉆時的因素有：巖性、鉆壓、轉速、泵壓、鉆井液性能、壓差一井底壓力與地層壓力之差、鉆頭的磨損程度、井底凈化程度、鉆具磨阻——起鉆拉力或下鉆阻力、人為因素。

鉆進過程中造斜段采用滑動鉆進方式（轉盤不動），穩斜時采用復合鉆進方式（滑動鉆進+轉盤轉動），而滑動鉆進主要是依靠泵壓的穩定來實現的。

在大井斜或水平段中鉆進時，指重表所指示的鉆壓大于鉆具施加在鉆頭上的壓力.指重表所指示的鉆壓與真實的鉆壓不存在函數關系。故水平井錄井中收集的指重表所指示的鉆壓數值無多大意義。

這就給巖性分層帶來困難。巖屑描述一般方法之一——“參考鉆時，分層定名”在此已不能使用，在巖屑返出不正常時勢必造成巖屑錄井剖面嚴重失真。

2.巖屑的代表性和正常返出受到影響

水平井所錄取的巖屑由于受到井身軌跡、返出方式、鉆頭類型、鉆井液性能及其他諸多因素的影響，變得更細、更容易混雜、代表性更差，這給巖屑的準確描述帶來較大的不便?；謴偷貙悠拭婢蜁兊美щy起來。

水平段易形成“砂床”，“砂床”的不穩定使巖屑返出更加復雜化，有時甚至不返巖屑。

3.遲到時間測量精度受到限制

目前，在水平井施工中的巖屑遲到時間的測量是采用常規實測法或理論計算法。這些方法雖然在理論上講較為準確，但都存在著許多干擾因素：

（1）在震動篩前觀察指示物的出現存在較大的人為因素。

（2）排量計算不準：接單根后開泵時斷時續、排量時小時大。

（3）鉆具內容積計算不準，原因是：一口井上的鉆桿往往存在壁厚不一致的現象。

（4）由于井眼原因，時常做不成功。在水平井中，造斜段、增斜段由于鉆進速度較慢、頻繁起下鉆具、使用動力鉆具等原因易形成“大肚子”，這對巖屑遲到時間的測量極為不利。

（5）在水平段中鉆進時，巖屑返出不正常，“砂床”的存在也給遲到時間測量帶來困難。

4.常規熒光錄井在混油條件下難以區分真假顯示

在水平井鉆進過程中，為了改善鉆井液性能、潤滑鉆具、處理鉆井事故，在鉆井液中加入有機添加劑如原油、柴油、機油、磺化瀝青等已在所難免。這樣，現場錄取的資料（巖屑、槽面顯示），不同程度的受到污染。遭污染的巖石樣品會發出熒光顯示，現場地質人員只能憑經驗，借助熒光燈簡易工具，難以準確識別和及時發現真的油氣顯示。

5.目的層的變化直接影響到鉆探目的

水平井鉆探的成功與否90%依賴于人們對目的層在埋深、空間展布、厚度、含油性、物性、油水界面等方面認識的準確程度。如稍有失誤，就有可能導致達不到設計要求的鉆探目的。

（11目的層的埋深發生變化

以下兩種情況都將對設計的井身軌跡進行修正，才能達到預期的鉆井目的。

a 中所示：目的層變淺。即使現場地質人員通過卡取鄰近目的層之上的標志層（該標志層的變淺或變深預示著目的層的隨之變化）、隨鉆地層對比及隨鉆預測已準確地預測出了目的層的埋深，因提前鉆遇目的層，將對井身軌跡的調整造成困難。

b 中所示：目的層變深?，F場地質人員可以通過卡取鄰近目的層之上的標志層、隨鉆地層對比及隨鉆預測工作，準確地預測出目的層的埋深，然后通過延長造斜段來修正井身軌跡，以便正常進入目的層，以完成鉆探目的。

（2）目的層的空間展布、厚度、物性發生變化

在進入水平段之后，目的層空間展布、厚度、物性與預測的情況有較大變化.可能造成多次鉆出目的層.導致完鉆時獲得的水平段中產液段太短，從而達不到設計要求的鉆探目的。

（3）目的層的油水界面、含油性發生變化

當目的層為上油下水時，井身軌跡一旦進入底水，就會導致鉆探成功率降低：當整個目的層含油性發生變化時，勢必影響鉆探效果。

二、水平井錄井技術探索

1.綜合錄井儀在水平井錄井中的作用

（1）應用微鉆時進行巖層頂底界劃分

A15-2綜合錄井儀的瞬時鉆時（微鉆時）與常規鉆時比較具有精度高、響應速度快、受干擾小等特點。它可以準確反映0.1m的鉆進速度，同時利用ALS-2內部報警系統，能有效地對鉆時變化進行實時監測。微鉆時是把單位長度分割成若干份，并使每份的距離盡可能小，即對單位長度微分求導而求得的這一點的真實速率。應用微鉆時，對卡準層位及巖層劃分有很大幫助。

微鉆時在各類巖層劃分中有明顯的優勢，并能夠盡量消除“偽鉆時”。從而減輕水平井施工中常規鉆時錄井不準確對巖屑描述帶來的干擾。

（2）及時判斷含油性的變化

綜合錄井儀有靈敏度和穩定性的特點，而且是連續測量，比其他錄井儀都有較大優越性。該類儀器組分、全烴最小檢知濃度提高到10ppm，組分分析由原來的C1-C4提高到C1-C5，且分析周期縮短為3分鐘可調，進一步保證了油氣顯示的及時發現。

在目的層水平段鉆進過程中，油氣顯示的變化，表示已鉆出目的層或鉆遇了夾層或鉆遇了目的層中的不均質層。從而提醒地質人員及時進行地層分析，配合工程人員及時進行井身軌跡調整，以獲得較長的油層段。

（3）準確計算巖屑遲到時間

遲到時間是一個非常重要的現場錄井參數。它的正確與否關系到其他資料的可靠性。以往測量方法誤差較大，操作起來不方便，在水平井施工中時常測不成功。而ALS-2系統依靠其強大Playback（曲線回放）功能，利用投入電石的方法，能準確、方便地計算遲到時間。其優點是：科學、方便、準確，減少人為誤差；有效排除了剛開泵時排量不穩的影響：不受時間、井型的限制：便于保存、查閱。

（4）地質導向性作用的發揮

水平井地質導向技術是當今石油工業中的尖端技術之一。綜合錄井儀利用隨鉆錄井技術所錄取的資料進行綜合分析，特別是根據氣測基值或顯示值變化，在一定條件下、一定程度上可以起到地質導向的作用。

利用多井對比功能進行區域地層及油氣層顯示對比，卡準各種層位，及時進行油氣顯示預測。

2.熱解地化錄井技術在水平井錄井中的作用

巖石熱解錄井技術不但能定量檢測巖樣中的含烴量，而且能定量檢測巖樣中烴類不同組分的含量及相互關系，較好的確定原油的性質和組分特征。

與之配套的技術——熱解氣相色譜技術，可以將S1組分進一步細分，并可利用熱蒸發烴正烷烴碳數分布及含烴量結合儲集層孔滲飽資料，有助于區分生產層、凝析油層、細菌降解油層、氣層、水淹層、非生產層。

（1）可以識別混油鉆井液條件下巖屑的真假油氣顯示。

不同性質的原油加入，必將引起巖樣中烴類不同組分的含量及相互關系的變化，從而可以有效的區分真假油氣顯示。近年來，巖石熱解地化錄井從室內實驗到現場應用，提出判別真假油氣顯示的三種方法，即：污染基值判別法、圖版判別法、熱解參數直接判別法，在現場應用有較好的效果。

（2）可以通過檢測混油前后鉆井液烴類組分的含量，確定混油鉆井液顯示基值。當鉆遇目的層后即使巖屑返出不正?；驘o巖屑時。也可通過固定的測量間距檢測到地層的真顯示。從而確定目的層的出現。

（3）熱解氣相色譜技術能測量更多的組分，根據譜圖對比，可區分不同地區、不同性質的原油。在水平段鉆進時通過應用該技術，使判斷真假顯示更為便捷，并可判斷混油條件下是否鉆遇底水。由此可提醒定向隊及時調整井身軌跡。

3.水平井錄井中的關鍵技術點

（1）鉆前分析預測與隨鉆預測分析并重、嚴格落實保障措施

在充分吃透設計精神和區域地質概況的基礎上，對所鉆井進行認真細致地鉆前分析預測，并制定出施工保障措施。在施工過程中，我們根據施工進度及時進行隨鉆預測分析。旨在讓現場地質負責人對該井有一個較全面的認識，讓管理人員有從下手。隨鉆預測分析是鉆前預測的有力補充.它與鉆前分析預測構成確保順利施工的“雙保險”。地質四隊一直堅持這一生產管理方法，取得了較好的成效。

對與鉆前預測分析結果相差較大或不符的井.在完井后根據實鉆資料進行該區塊的完井總結分析，目的是提高我們對本區塊地層發育情況的認識，更有效地指導本區塊的現場錄井工作。

面1-平1井的成功預測引起了清河地科院負責人的重視，他曾勉勵我們：繼續努力工作，我們愿提供一切所需資料。純47塊目前已鉆成功4口水平井，我們所做的鉆前分析預測、隨鉆預測分析及所制定的施工保障措施，對指導鉆進起到了應有的作用。

（2）巖屑、鉆時錄井井段的確定

上級規定，一般水平井要求巖屑、鉆時錄井井段：A靶前100m一，完鉆。這項規定不夠準確，若在這100m內有較好的標志層，該規定可行，否則毫無意義。

應根據地層的實際情況，找出一個或多個鄰近目的層的標志層，確定錄井井段。

（3）巖屑遲到時間間距

井斜角>45°后巖屑返出方式發生變化、鉆具不居中、開始容易產生“砂床”。

一般水平井要求：A靶前100m開始巖屑錄井、A靶定在進目的層斜深30m左右（距目的層頂1～2m）、進入目的層后的對比測井就定在進目的層30m處。所以水平井開始巖屑錄井時井斜角一般情況下在50°以上。即水平井巖屑遲到時間應每50m為一個測量間距。

（4）尋找確定鄰近目的層之上的卡層標志

在鉆前分析預測時，要在目的層之上盡量找出平面上分布穩定、厚度不大、有別于上下巖性的“標志層”，作為卡取目的層的標志。它的提前或拖后能夠直接反應目的層的提前或拖后。在錄井過程中，通過準確卡取“標志層”的垂深，可直接預測目的層的垂深。以及時調整井斜數據，確保井身軌跡達到設計要求。

由于水平井開始巖屑錄井時斜深處的井斜角一般為60～70°。且至目的層頂的斜深只有70m，換算成垂深一般在30m左右。所以最好在目的層之上30m內居中位置尋找確定卡層標志。

所選標志層距目的層垂深≥25m時。要考慮提前錄井，盡量把標志層捕捉到，以便進行對比。

（5）充分利用A靶處對比測井資料

A靶附近的對比測井的目的是準確落實目的層埋深、油氣顯示，指導下一步鉆進。測井后我們利用測井、巖屑資料對目的層進行準確評價，進一步確定下一步施工措施。這在水平井施工中是重要的一環。

（6）充分了解目的層頂底巖性及含油性的變化，及時指導井身軌跡的調整

通過鉆前預測分析，了解到目的層頂底巖性、物性變化及上油下水等信息后，在水平段鉆進時可以通過巖屑錄井及時調整井身軌跡，以獲得較長的油層段，它的實時性指導作用非常重要。

當進入水平段后，在a中如見到灰色灰質砂巖預示將進入目的層，應穩斜或下調井身軌跡；見到灰色泥巖（下泥巖）應立即上調井身軌跡。在b中如見到灰色泥巖應立即下調井身軌跡；目的層物性變差應立即上調井身軌跡。在c中如見到灰色泥巖應立即下調井身軌跡；目的層粒度變粗應立即上調井身軌跡。在d中如見到灰色泥巖應立即下調井身軌跡：目的層含油性變差應立即上調井身軌跡。在e中如見到灰色泥巖應立即停鉆，分析確定是上泥巖，還是下泥巖，并制定具體的施工措施。

以上幾例是很典型的例子，實際地層情況要復雜得多，要根據實際情況，確定相應的措施。

（7）在錄井項目的選取方面

①對目的層預測沒有足夠把握的水平井，必須上錄井儀及熱解地化錄井，充分發揮綜合錄井和地化錄井在水平井錄井中的作用。將認識上的失誤降到最低，減少填井事故的發生。

②對目的層認識已相當清楚的水平井可只進行常規巖屑、鉆時、熒光錄井及熱解地化錄井。

特別要指的是熱解地化錄井技術是水平井錄井工作所必須的，應當引起我們足夠的重視。

不可因節約投資而刪減設計錄井項目，各項錄井項目各有側重點，它們組成一個了有機的整體。水平井錄井項目選擇、確定后不可因種種原因而加以刪改，否則錄井指導性作用無法充分發揮。

（8）建議在A靶前200m處盡量下技套

A靶前200m處下技套后可提高巖屑錄井的真實性、實時性，減小井壁對巖屑在返出方式上的影響，有利于保護目的層。完井后下尾管還可節約投資。

三、結束語

水平井錄井工作是一種有別于其他井型、地質錄井任務相對單一的新型工作。目前水平井鉆井施工技術已趨于成熟，但其錄井工作還處于探索階段，一些新問題、新困難還需要做更細致地研究和更多地實踐，來提高地質錄井在鉆井施工中的指導性作用，進一步完善、規范水平井錄井方法，為油田開發做出我們應有的貢獻。