制本井与邻井海拔对比图。选用标准层,标志层,利用电性、岩性组合特征进行地层对比,提高预测精度,以确保准确着陆。地层对比结果跟设计没有误差是最好的结果,这种情况下,只要严格按照设计提供的轨迹控制好就能顺利着陆。但这种情况比较少见,一般情况下,由于深度测量系统误差,实钻深度与设计深度总是存在着或大或小的误差。
(1)通过地层对比,预判油层顶低于设计垂深的情况
①通过地层对比,预判油层顶低于设计垂深不超过2米的情况下,采用比设计井斜角小6度左右的入射角探油层顶。发现钻时变小、气测出现异常、捞取的砂岩明显或LWD曲线深、浅电阻率值开始抬升,自然伽马值下降等情况时,可以判断钻头进入目的层。在工程施工条件允许的前提下,应全力增斜至设计井斜角。如果发现及时,判断准确,定向控制得当,井深轨迹会保持在距油层顶1.5米范围内。
②通过地层对比,预判油层顶低于设计垂深超过2米时,同样可以采用①的方式探油层顶,但是,这样不能保证在A靶点前着陆,会损失水平段,进而影响水平井开发效果。为了减少水平段的损失,要求准确进行地层对比,采用“倒推法”进行预测。所谓“倒推法”,就是根据地层对比的高低关系首先确定好着陆点的海拔深度,然后再根据实际情况确定最合理的井身轨迹剖面,制定这个轨迹的过程是:首先降斜钻进,在相同的水平位移内使垂深尽快增加,同时保证在钻遇目的层后,井斜角全力增斜至设计井斜角时,钻头位置控制在距离油层顶面1.5米范围之内,最大限度的减少水平段损失。
高63- 平1井是部署在高63区块的第一口水平井(图3),目的层为NmⅡ5,设计A靶点前50米海拔为-1716米,当钻至斜深1850米,海拔-1704米时(图4),与邻井高63-12井对比,地层比设计深了6米,现场监督人员及时调整轨迹,降低增斜速度,校正井斜角,稳斜钻进30多米。钻至1955米(海拔-1722米,井斜角85度),找到目的层,与地层对比的结果基本吻合。由于轨迹控制及时,井斜角适合,减少了水平段的损失,确保了准确着陆。
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图3 高63区块NmⅡ顶界构造图 高63-平1井海拔对比图高63-11高63-平1高63-125图4 高63-平1井海拔对比图
(2)通过地层对比,预判油层顶高于设计垂深的情况
①通过地层对比,预判油层顶高于设计垂深,但不超过2米的情况下,采用比设计井斜角小4度左右的入射角探油层顶是可行的。要求稳斜钻进,当钻时变小、气测出现异常、捞取的岩屑明显见砂岩或LWD曲线的深、浅电阻率曲线开始抬升,自然伽马曲线下降,可判断钻头已进入目的层,应当增斜至设计井斜角,进行“软着陆”。
②通过地层对比,预判油层顶高于设计垂深,且大于2米的情况下,如果发现较早,可以根据地层对比的高低关系确定好着陆点的海拔深度,全力增斜至比设计井斜角小4度左右的着陆角探油层顶;如果地层提前很多且突然出现,即使全力增斜也不能达到设计要求时,则只能填眼侧钻、重新设计井身轨迹剖面,或在损失数十米水平段后追回到油层。
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2、钻时、气测、岩屑综合分析法
钻至水平井目的层时,要格外重视钻时资料,发现钻时变小,及时停钻循环。利用气测、定量荧光资料来确定油层。在高104-5平11井施工过程中,钻至2075米时发现钻时下降,由4.9分/米降至1.0分/米;机械钻速增大,由20米/小时升至60米/小时;现场导向监督通知钻井人员循环,发现岩屑中砂岩含量明显增多,气测全烃由0.89%升至1.09%,组份齐全,资料显示已钻遇了油层,于是调整井斜角定向钻进,随后的LWD测量曲线显示为油层。 3、LWD资料验证法
LWD仪器电阻率、自然伽马曲线能准确反映钻遇地层的参数信息,从而确定着陆。一般的油层砂岩电阻率高(5欧姆米以上),自然伽马在50-75API之间;泥岩自然伽马高,一般大于90API;玄武岩自然伽马在35API以下;水层砂岩自然伽马也在50-75API之间,但是电阻率相对偏低。现场根据实钻自然伽马和电阻率值,结合邻井油层自然伽马和电阻率情况,判断是否钻遇油层----着陆。LWD曲线特点将在报告第四部分详述。
(四)水平段地质导向技术
1、LWD地质导向方法的原理及实例 (1)LWD仪器串、测量原理及曲线简介
为了适应突飞猛进的水平井钻井工艺的需要,国外新的录井方法和录井技术不断涌现。目前在水平井钻井中的主要技术是用于定向的MWD和用于地层评价的LWD(随钻录井或FEMWD—地层评价随钻测量系统)。随钻测量系统由井下传感器组件、数据传输或井下记录装置与地面检测处理设备组成。所有随钻系统应用紧靠钻头上部的传感器来测量钻井参数与地层参数。钻进过程中测量的数据能够实时传输到地面。MWD一般能测量井斜、方位及工具面方向。LWD除上述测量项目外,还可以测量电阻率,自然伽马,岩性密度、中子、声波等地层参数。另外,还可用钻具振动分析技术来指导定向钻进。
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水平井成功钻进的基础是LWD数据和MWD方向数据。LWD工具提供能评价井眼所钻遇地层的信息。这些数据将决定如何改变井眼的方向,并且使之达到所希望的目标。
图5 水平井施工钻具组合
地质导向技术包括可靠的导向系统(MWD)、改进的新型地层物理测量、测井数据模型,近钻头传感器和测传马达。以下是地质导向钻井中使用的典型的井底组合和钻柱组合:钻头 + 地质导向系统(测传马达,电阻率,伽玛和井斜,发射至接收短节)+ 地质导向工具接收短节(用于接收来自导向系统的数据,LWD测井质量,电阻率和伽玛数据)+ MWD测斜仪(测量的心脏,
供电测斜和数据传输)+ 无磁钻铤(是为把MWD的方位误差减至最小或安装LWD的中子孔隙度仪器)+ 钻杆(图5)。由于LWD测量电阻率采用补偿电磁波电阻率测
量方法,由4个发射圈和2个接收圈组成探测接收单元,在图中T1、T4属于深探测发射圈,测得地层真电阻率(Rt),T2、T3属于浅探测发射圈,测得冲洗带电阻率(Rxo)。
图6 LWD线圈分布图
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双发射圈构成补偿原理,双接收圈使得测量中即使一个线圈出现故障,也不会导致电阻率读数发生大的偏差(图6)。仪器的GR单元测量地层的自然伽马强度,与地层泥质含量成正比。因此,它的测量值不受泥浆混油影响,砂、泥岩及过渡性岩性在曲线上都有明显反应,我们通过曲线形态变化判断是否钻入油层从而进行井眼轨迹控制。图7即为某井实测LWD曲线图。目前国内使用的LWD仪器只能测量自然伽马、电阻率、中子孔隙度和岩石密度等四道地质参数,但我油田考虑成本,目前只有自然伽马和电阻率两道地质参数。
(2)LWD曲线形态分析
通过大量的水平井资料分析,LWD曲线形态反映着钻头后8-12米处油层情况。即将着陆时,由于深浅侧向测深的差异和测量项目距钻头距离的差别,表现为深电阻率曲线首先缓慢升高,这时浅电阻率几乎没有响应;钻头钻入油层,仪器测量单元也相继靠近,并将进入油层,由于自然伽马测量单元更靠近钻头,所以这时自然伽马曲线首先做出反映,浅电阻率曲线突然快速升高并超过深电阻率值;当钻头进入油层中部时,深浅电阻率曲线趋于稳定并几乎重合(图7)。如钻进过程中发现深电阻率值缓慢下降,则说明钻头可能偏离油层中部直至即将出层,这时必需根据现场资料和油井所在区块构造形态认真分析,采取必要的措施增斜或降斜,快速修正井深轨迹,以保证钻遇更多的油层段。因此,LWD是水平井地质导向不可缺少的测量手段,应用于
深电阻浅电阻图7 某井LWD曲线图
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