地质导向技术在水平井钻探中的应用研究
一、前言
（一）项目的意义与来源
水平井是大幅度提高采收率、加快资金回收、降低油田开发综合成本的有效途径。它被国内外油田广泛应用到多种类型油气藏的开发生产中，取得了显著经济效益。
随着地震资料品质的提高和油藏精细描述工作的深入，冀东油田于2002年开始大力推广应用水平井技术，水平井的数量快速增长。油田首先在柳赞油田柳102区块第三系边底水油藏成功实施了不同目的层的水平井5口；随后，相继开展了高104-5、高63、庙101等区块浅层油藏水平井开发，同时还在高78、高5等区块实施了穿层大斜度水平井、高29区块多油层分支水平井、高含水区小井眼开窗侧钻水平井作业。已实施的水平井在提高单井产量、提高油藏采收率和降低成本方面均取得了较好的效果，为近几年油田产能建设、较大幅度提高区块原油产量打下了基础，使油田开发工作取得了重要进展。可以认为，水平井技术是复杂断块油田提高采收率、提高产量，最终提高勘探开发整体效益的最有效途径之一。
地质、工程设计完成后，在水平井施工中，地质导向技术必不可少，是指导现场定向施工，及时引导钻头走向、最大限度地钻遇油层的关键技术，直接影响水平井成功实施。冀东油田自2001年在开发生产中实施水平井技术以来，截止到2005年12月31日，已钻各类水平井111口。地质导向技术通过这些大量的实践和研究，逐步发展为成熟的技术，形成了一套适合油田地质特点的导向技术。
为了进一步推广地质导向技术，系统总结以往经验，为今后不同井况、不同地层水平井施工提供最优方案，2004年冀东油田设立了《地质导向技术在水平井钻探中的应用研究》应用性科研项目，由勘探开发工程监督中心承担，研究时间为二年（2004年1月-2005年12月），课题编号2003-8-3。
（二）立项目的及主要研究内容
1、立项目的
该项目立项目的是通过对完钻水平井地质导向技术的应用效果进行总结分析，尤其是对钻探失败的水平井进行原因分析，结合实际工作中遇到的困难，寻求解决方案，
1
建立切实可行的地质导向思路。在此基础上，归纳出不同区块、不同层位水平井地质导向方法的特点，优选合理的地质导向技术方法，提高地质导向技术在油田广泛应用效果，使该项技术更好的指导水平井钻探，尽可能把井眼轨迹控制在油层的较高部位，为油田上产服务。
2、主要研究内容
（1） “油层着陆点”的研究 ①选择合适的靶前距
②利用地层对比法指导水平井着陆 （2）LWD曲线响应特征研究
①着陆前LWD电阻率曲线对钻头位置的预判 ②着陆前后LWD曲线特征分析 ③利用LWD曲线判断钻头出层部位 ④引导钻头二次着陆 （3）气测显示响应特征
①不同区块油层的全烃响应值分析 ②着陆前后气体组分显示特点分析
③利用水平段全烃及组分变化判断钻头在油层中的相对部位 （4）地质导向过程中的难点与对策研究 （5）地质导向方法优选
（三）技术难点和主要研究思路
1、技术难点
（1）LWD曲线分析技术。如何利用LWD三条曲线，分析钻头相对位置，实施导向是本项工作的一个技术难题。
（2）常规录井技术。针对水平井岩屑细碎、钻井液混入原油的实际，如何利用
2
常规录井手段识别岩性和油层是又一技术难题。
（3）二次着陆。探索钻头出层后尽快达到二次着陆的有效方法和途径，同时要考虑到二次着陆后，后续下套管、固井、射孔、采油等施工的难度。
2、主要研究思路
调研国内各油田水平井地质导向技术应用情况，并根据冀东油田水平井的施工状况和过程，分析冀东油田不同层位水平井地质特征、轨迹特点、地质导向措施及效果，利用随钻录井资料，研究地质信息在LWD资料上的响应特征，分析对比邻井资料，优选地质导向技术方法，并进行推广应用，更好地实现水平井地质目的。具体研究路线是：
（1）利用已钻水平井成果，初步摸索规律； （2）开展大规模调研工作，学习好的做法和思路； （3）开展室内研究；
（4）与研究同步实施单井试验； （5）总结、提高、推广； （6）技术成型，完成科研报告。
（四）完成的主要工作量
该项研究在统计分析历年来所钻水平井资料的基础上，按区块、地质导向方法等进行分类研究，总结出冀东油田水平井地质导向方法的适应性，编制完成了《地质导向技术在水平井钻探中的应用研究》科研报告，全面完成了项目要求的各项研究内容。该项目研究将对以后进一步推广应用水平井地质导向技术，提高水平井钻探成功率方面发挥重要作用。
1、根据油田先期在柳南实施的五口水平井的实钻资料，总结油层着陆时LWD曲线、气测显示、以及岩屑显示特点，初步摸索水平井的油层在各种地质信息上的响应规律；
2、收集了油田水平井主要开发区块的地质、测井及试油资料，了解各区块油气类型和油质特点；
3、先后到胜利油田、大港油田等水平井技术开展较早的油田进行地质导向技术
3
调研工作，获取了许多宝贵的间接经验；
4、根据调研成果和冀东油田地质特点展开室内研究：
①根据构造形态重新设计水平井着陆点水平位移和入窗井斜角；
②根据LWD深浅电阻率曲线测深的差别研究电阻率曲线特征和钻头相对于油层位置的相互联系；
③对着陆后如何利用和分析LWD曲线，进而控制井眼轨迹进行了研究； ④研究了混油前提下气测识别油层方法，分析气体比值法； ⑤地质导向存在的实际困难和相应对策。
5、在高104-5、高63、庙101等区块，先后实施了各种不同的导向方法，与本项研究同步，对正钻水平井进行了导向，效果明显。
6、针对单井所处区块地质特点，将研究成果推广应用到冀东油区的每口水平井。在水平井钻探中，研究人员深入现场，指导施工发现新情况，解决新问题。在推广应用中，不断总结经验，深入探索，完善理论研究，最后比较系统和全面地提出了适合冀东油田的水平井导向技术及方法。
7、以如何更好的完成水平井地质导向任务为主线，形成了《地质导向技术在水平井钻探中的应用研究》科研报告。
4
二、水平井概述和冀东油田地质导向技术应用概况
（一）水平井概述
水平井是指钻入储集层部分的井眼轨迹呈近水平状态的井。与常规生产井相比，它的优势在于有效地增加油气层的泄露面积，提高油气采收率，提高单井产量，并且可以解决以下难题：
1、解决高稠油、超稠油的开发问题；
2、解决地层致密和低渗透层采油产量低的问题；
3、有效的开发断层遮挡剩余油藏及构造高点油气富集区。
（二）国内外各油田水平井地质导向技术的发展
水平井最早出现于美国二十世纪20～30年代，40～70年代美国、前苏联等国实施了一批水平试验井。80年代，随着新技术发展，加上一些特殊油藏用直井的方法已无法开发，或经济效益很低等原因，使得水平井技术又得到了进一步发展。美国、加拿大、法国等国开展了利用水平井技术开发油气藏的研究，在水平井油藏工程、钻井、完井、测井、射孔、增产措施、井下工具以及井下作业等方面均有重大突破。尤其是80年代中期因油价较低水平井技术得到迅速发展，水平井开采技术逐步配套。90年代开始大规模推广应用，已作为成熟的常规技术应用于几乎所有类型的油藏。水平井钻井成本已降至直井的1.5～2倍，甚至有的水平井成本只是直井的1.2倍 ，产量是直井的4～8倍。
我国在二十世纪60年代开始初步应用大斜度井和水平井技术，1965年在四川磨溪钻成第一口水平井—磨3井，但限于当时的技术水平，未取得应有的经济效益。“八五”期间，我国将水平井技术列为重点攻关技术，相继在胜利、新疆、辽河等油田开展攻关，率先进行了水平井的研究和实践，二十世纪90年代中后期，该项技术开始得到了快速发展和广泛应用。
Anadrill公司1992年首次提出地质导向概念并于1993年研制出了第一套地质导向工具。此后Halliburton,Baker Hughes INTEQ和挪威国家石油公司（Statoil）也相继研制出了他们各自的地质导向工具。目前，Anadrill公司的地质导向工具已经在钻井中得到广泛应用。到1996年底，仅在欧洲和非洲就有13家公司应用该项技术在6个国家钻井近50口，总进尺超过32000米，并取得了良好的效果。Halliburton公司在1995年研制出了取名叫PZST(Pay Zone Steering)的地质导向工具，将它直接装
5