水平井調(diào)研工作匯報(bào)

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自20世紀(jì)80年代初具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的水平井在歐洲誕生后，水平井技術(shù)就迅速席卷石油鉆采行業(yè)。水平井技術(shù)在新油田開(kāi)發(fā)和老油田調(diào)整挖潛上成效顯著，它可降低勘探開(kāi)發(fā)成本、大幅度提高油氣單井產(chǎn)能和采收率等，以其投資回收率高、適用范圍廣泛的優(yōu)點(diǎn)得到了全世界的青睞。然而水平井無(wú)論在鉆井、測(cè)井還是開(kāi)采諸方面都是一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域。就測(cè)井而言，井的類型和完井方式直接影響測(cè)井儀器的輸送方法，而水平井中重力與井軸方向相垂直以及井周圍空間的非對(duì)稱性使井下流動(dòng)狀態(tài)與垂直井極不相同，造成常規(guī)測(cè)井儀器在水平井中性能指標(biāo)下降、響應(yīng)機(jī)理發(fā)生變化、測(cè)井解釋模型也隨井眼位置不同而復(fù)雜化，這些都對(duì)測(cè)井提出了新的要求，同時(shí)也孕育著新的研究方向和課題。

1水平井與直井測(cè)井環(huán)境的差異

水平井不同于垂直井，其井眼也并非完全水平，井眼或地層也不會(huì)恰好位于設(shè)計(jì)所在位置。在這個(gè)較為特殊的環(huán)境里，測(cè)井環(huán)境與垂直井有很大的差別，要充分考慮需要考慮井眼附近地層的幾何形狀、測(cè)量方位、重力引起的儀器偏心、井眼底部聚集的巖屑、異常侵入剖面、以及地層各向異性等的影響。

1.1泥餅的差異

在水平井中，井眼下側(cè)的泥餅比較容易與固相滯留巖屑混層，形成相對(duì)較厚的巖屑泥餅層，該巖屑泥餅層對(duì)徑向平均測(cè)井儀器影響不大；但對(duì)定向聚焦測(cè)井儀器影響較大，該類儀器沿井眼下測(cè)讀數(shù)時(shí)，不能準(zhǔn)確有效地反映出地層的真實(shí)響應(yīng)。

1.2侵入的差異

在直井中，將侵入剖面簡(jiǎn)化為以井眼為軸心線的圓柱體；在水平井中，由于地層的各向異性存在，侵入剖面比較復(fù)雜，主要呈非對(duì)稱侵入分布，需區(qū)別分析。以原生孔隙為主的儲(chǔ)層中，因原始沉積在平面上和垂向上存在明顯的差異性，一般情況下，儲(chǔ)層平面上滲透率大于垂直方向上的滲透率。因此，水平方向最初的侵入比垂直方向的侵入要深，其侵入剖面可簡(jiǎn)化為以井眼為中心線的橢球體。以次生孔隙為主的地層中，比如裂縫孔隙性孔隙型儲(chǔ)層，井眼周圍的地層滲透性存在著各向異性，形成更為復(fù)雜的侵入剖面。

1.3層界面的差異

垂直井眼與地層界面都是正交或近似于正交，測(cè)井探測(cè)的徑向范圍沒(méi)有鄰層及界面的影響，地層界面易劃分。在水平井中，層界面與井眼以比較小角度相交，儲(chǔ)層特性在水平方向變化很小，水平井測(cè)井曲線難以識(shí)別地層界面和流體界面，測(cè)井曲線所顯示的界面與測(cè)量分辨率、探測(cè)深度、測(cè)量偏差和儀器讀值方向有關(guān)。因此，測(cè)井曲線可能顯示出相互之間的深度偏移。水平井與地層界面的相交關(guān)系則有以下幾種可能：

1）與井眼相交的層面：層面以非常低的角度與井眼相交，很難在水平井的測(cè)井曲線上指示地層與流體界面，反映出的地層界面不再是一個(gè)點(diǎn)，而是延滯為一個(gè)“區(qū)間”，測(cè)井分層時(shí)應(yīng)先找出這個(gè)“區(qū)間”，再找出界面點(diǎn)分層；

2）層面：層界面離井眼較近，在儀器探測(cè)范圍內(nèi)，測(cè)量結(jié)果受界面影響嚴(yán)重；

3）遠(yuǎn)離井眼的層面。不在儀器探測(cè)范圍之內(nèi)，測(cè)井曲線不受鄰層及層界面的影響。

1.4各向異性地層

垂直井具有良好定義的水平層狀分布且假定侵入為軸對(duì)稱，而水平井則不然。水平井井眼并非完全水平的，無(wú)論井眼或地層也不會(huì)恰好位于設(shè)計(jì)所在位置，由于常規(guī)的井下儀器的設(shè)計(jì)是假設(shè)井眼周圍地層是對(duì)稱的，而在水平井中，這一假定的關(guān)系不再成立，由于地層與井眼是斜交或者近似平行的關(guān)系，圍巖對(duì)探測(cè)器各邊的影響是不同的，侵入也不對(duì)稱，儲(chǔ)層顯示出非常明顯的電阻率各向異性，因此，在水平井測(cè)井解釋中，必須充分考慮到地層各向異性的影響。

2水平井與直井在測(cè)井響應(yīng)上的差異測(cè)井儀器分為兩大類。徑向平均測(cè)量與定向聚焦測(cè)量。

徑向平均測(cè)量取的是垂直于井眼并從井眼向外呈放射狀的平面上的平均讀數(shù)。只要這個(gè)平面上的地層是均勻的，它就會(huì)給出極好的讀數(shù)。在垂直井中，由于探測(cè)是以井筒為中心，與井筒垂直的一個(gè)“地層圓盤”的平均讀數(shù)，所以測(cè)量平面是均勻的，當(dāng)?shù)貙泳|(zhì)、徑向同性時(shí)，能很好的反映真實(shí)情況；在水平井中，徑向平均測(cè)量是在垂直于層理面的平面上的讀值。因此，儀器是在非均質(zhì)、各向異性的介質(zhì)上的讀值，不能準(zhǔn)確地反映地層實(shí)際特征。感應(yīng)測(cè)井、側(cè)向測(cè)井、自然伽馬測(cè)井、自然電位、電極電阻率測(cè)井、聲波測(cè)井等是徑向平均測(cè)井，是目前油田水平井測(cè)井的主要項(xiàng)目。

定向聚焦測(cè)量?jī)x通常是一種極板型儀器，它從特定的一側(cè)井眼讀數(shù)。密度測(cè)量?jī)x是從井眼一側(cè)讀值的定向聚焦的一個(gè)例子。而地層傾角儀是從井眼的不同側(cè)面進(jìn)行四個(gè)不同方向的定向聚焦測(cè)量?jī)x器，相臨極板互成90°夾角，可使這些電阻率讀數(shù)近似于淺電阻率，其探測(cè)深度類似于球形聚焦測(cè)井儀。因此，地層傾角儀器可以提供井眼上、下及兩側(cè)的電阻率信息。這種定向電阻率測(cè)井可指示地層界面的位置。沿水平軸的曲線可看作是“正常的”曲線，而將井上、下側(cè)的曲線與之對(duì)比以顯示其差異。在記錄對(duì)應(yīng)的電阻率讀數(shù)時(shí)，下井儀的旋轉(zhuǎn)是很重要的。用地層傾角儀很容易識(shí)別與井眼相交的地層界線。在水平井中定向聚焦儀器能比徑向平均測(cè)量?jī)x器更清楚的識(shí)別地層界面。

由于很多測(cè)井儀器是專為探測(cè)垂直井地層而設(shè)計(jì)的，在水平井測(cè)井解釋時(shí)必須分析其測(cè)井響應(yīng)與垂直井測(cè)井響應(yīng)的差異。

2.1自然伽馬測(cè)井

自然伽馬儀器不具備方向性。在水平井中，儀器一般靠近井眼下方，探測(cè)下部地層比探測(cè)上部地層的靈敏度高，儀器響應(yīng)的90%來(lái)自井眼周圍8in（20cm）以內(nèi)的地層。在儀器經(jīng)過(guò)地層界面，并與層面交角較小時(shí)，自然伽馬測(cè)井響應(yīng)會(huì)受鄰層影響有些拖長(zhǎng)。

2.2補(bǔ)償中子測(cè)井

補(bǔ)償中子儀器本身不具有方向性，但由于儀器在測(cè)井過(guò)程中靠井眼的下方，其上方到井壁之間充滿泥漿，它對(duì)中子探測(cè)起了屏蔽作用——使中子減速并大部分被吸收。所以補(bǔ)償中子測(cè)井實(shí)際上是向下聚焦，測(cè)量值主要反映下方地層。中子測(cè)井響應(yīng)90%來(lái)自井壁30cm以內(nèi)的地層中。由于重力分異作用：泥漿濾液將集中在井眼的低部位，泥漿向井眼下方侵入更甚。一般情況下泥漿的含氫量比純水低，會(huì)使中子測(cè)量值偏低。

2.3補(bǔ)償密度測(cè)井

補(bǔ)償密度測(cè)井儀器具有方向性，在水平井中，儀器在探測(cè)過(guò)程中貼靠下方井壁，向下聚焦。在井眼不規(guī)則或是彎曲井眼段，探測(cè)器靠井壁不好。從定性角度考慮，補(bǔ)償密度測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)很好，沒(méi)有明顯特征指示孔隙度可疑，但考慮井眼垮塌、井眼底部低密度的巖屑、井周儀器響應(yīng)取平均值、探測(cè)器偏移以及侵入剖面異常等因素。一般情況下，水平井中的密度孔隙度值大于或等于近似垂直井中的孔隙度值。

2.4補(bǔ)償聲波測(cè)井

在水平井中，聲波測(cè)井可以認(rèn)為沒(méi)有方向性。聲波測(cè)井對(duì)井眼附近的高速地層敏感，通常在遇到高速地層前幾米和離開(kāi)高速地層后幾米都受到高速地層的影響，這使得聲波孔隙度比中子密度的孔隙度小。另外，鉆井時(shí)由于應(yīng)力作用在井壁產(chǎn)生的裂縫、井壁的泥漿侵入、儀器的偏心以及井底部沉積的泥餅巖屑均會(huì)使聲波測(cè)井產(chǎn)生異常。研究表明，在同一地層，由于視傾角誤差，孔隙度值偏差可達(dá)6p.u。

2.5感應(yīng)測(cè)井

感應(yīng)測(cè)井測(cè)量時(shí)電流圍繞井眼呈環(huán)行，屬于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱測(cè)量，測(cè)井無(wú)方向性，受井斜影響十分嚴(yán)重。在水平井和大斜度井中，感應(yīng)測(cè)井曲線幾乎面目全非。水平井和大斜度井中感應(yīng)測(cè)井響應(yīng)的正演計(jì)算是正確認(rèn)識(shí)這種復(fù)雜環(huán)境中感應(yīng)測(cè)井響應(yīng)特征的重要手段，是進(jìn)行井斜環(huán)境影響校正的必要準(zhǔn)備，是研究用感應(yīng)測(cè)井曲線探測(cè)水平井井眼與界面距離的基礎(chǔ)，同時(shí)也是感應(yīng)測(cè)井理論的新發(fā)展。

2.6雙側(cè)向測(cè)井

在水平井和大斜度井中，影響雙側(cè)向測(cè)井響應(yīng)的主要因素有井眼、侵入帶、圍巖、儀器偏心和井斜等。在水平井和斜井情況下，雙側(cè)向測(cè)井受井斜影響體現(xiàn)于薄層和中厚層以及厚層間的分界面附近：隨著視井斜角增大，圍巖影響增大，視電阻率幅度降低，深側(cè)向的井斜影響大于淺側(cè)向的井斜影響；雙側(cè)向測(cè)井測(cè)量響應(yīng)受上下圍巖的影響：且深側(cè)向較淺側(cè)向所受的影響大，測(cè)量響應(yīng)對(duì)電導(dǎo)鄰層比電阻鄰層敏感。

2.7隨鉆測(cè)井

隨鉆測(cè)井是比較理想的水平井測(cè)井方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)不用考慮侵入等問(wèn)題，但其響應(yīng)與儀器測(cè)量方位、儀器與井壁間距、井眼與地層夾角有關(guān)。隨鉆測(cè)井可提供地層評(píng)價(jià)所需的曲線有井下鉆壓和扭矩、自然伽馬、電阻率（成像）、聲波（成像）、中子、密度、核磁共振等。解釋時(shí)必須考慮的因素有泥餅影響、地層的各向異性等。

3水平井測(cè)井綜合解釋

水平井測(cè)井解釋是綜合應(yīng)用地質(zhì)、測(cè)井、油藏和軟件等方面知識(shí)和技術(shù)解決油田生產(chǎn)實(shí)踐的過(guò)程。水平井測(cè)井解釋的主要任務(wù)是水平井井筒軌跡及地層剖面咨詢（水平井咨詢）和地層評(píng)價(jià)等。其處理原則是先把水平井測(cè)井資料轉(zhuǎn)換為井眼軌跡信息和儲(chǔ)層特性參數(shù)信息.并根據(jù)這些信息繪制井眼軌跡橫向空間展布圖和垂深的測(cè)井組合成果圖；然后在此基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用直井的測(cè)井解釋經(jīng)驗(yàn)對(duì)地層進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

3.1水平井咨詢

水平井咨詢即是根據(jù)測(cè)井資料解決水平井鉆井、地質(zhì)、采油工程師提出的一系列問(wèn)題，指導(dǎo)水平井鉆進(jìn)和檢查水平井鉆進(jìn)效果，而且對(duì)于水平井地層評(píng)價(jià)工作也具有指導(dǎo)作用。在水平井鉆進(jìn)過(guò)程中，水平井咨詢工作可以幫助和指導(dǎo)鉆井工程師和地質(zhì)家實(shí)時(shí)修正實(shí)際井眼軌跡和修正設(shè)計(jì)井眼軌跡；在水平井完鉆以后，水平井咨詢可檢驗(yàn)水平井的實(shí)際效果，既能檢查實(shí)鉆井眼軌跡與設(shè)計(jì)井眼軌跡的吻合程度，又可檢驗(yàn)水平井井跟軌跡的地質(zhì)設(shè)計(jì)是否正確。

3.2地層評(píng)價(jià)

水平井地層評(píng)價(jià)的任務(wù)是搞清目的儲(chǔ)集層的巖性、物性和含油性及其沿井筒的變化。水平井工作重點(diǎn)與垂直井略有不同：在垂直井中，測(cè)井解釋的主要任務(wù)是進(jìn)行地層評(píng)價(jià)，即劃分儲(chǔ)集層的孔隙度、滲透率、飽和度等參數(shù)，進(jìn)而確定油、氣、水層；在水平井中，其工作重點(diǎn)是與垂直井對(duì)比，找到相應(yīng)的儲(chǔ)集層，分析該儲(chǔ)層平面上的展布和物性變化情況。按照此目的，根據(jù)繪制出的斜深和垂深的測(cè)井組合成果圖，測(cè)井分析家和地質(zhì)分析家可以方便地對(duì)斜井和周圍直井進(jìn)行地層對(duì)比，分析儲(chǔ)層層段的垂直厚度及斜厚度，從而對(duì)水平井做出更全面、更準(zhǔn)確的地質(zhì)評(píng)價(jià)。

3.3井眼軌跡與油藏的空間關(guān)系

無(wú)論是鉆井地質(zhì)導(dǎo)向完井方案的優(yōu)化，還是水平井測(cè)井解釋綜合評(píng)價(jià)與采油工程優(yōu)化研究，都涉及到一個(gè)核心問(wèn)題：水平井井眼軌跡與油藏的空間關(guān)系問(wèn)題，主要包括：1）水平井井眼軌跡與以油藏為核心的地層之間的關(guān)系；2）水平井井眼軌跡與儲(chǔ)層流體分布之間空間的關(guān)系；3）水平井井眼軌跡與油藏儲(chǔ)層物性空間分布的關(guān)系。4水平井測(cè)井解釋技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

水平井鉆井在國(guó)內(nèi)的發(fā)展非常迅速，水平井的解釋技術(shù)也相應(yīng)取得了較大進(jìn)展。1993年9月由石油測(cè)井學(xué)會(huì)主辦的“水平（大斜度）井測(cè)井射孔（取心）資料解釋技術(shù)交流會(huì)”，標(biāo)志著我國(guó)各大油田及科研院所已開(kāi)始全面深入地調(diào)研分析和引進(jìn)消化水平井技術(shù)了。多年來(lái)國(guó)內(nèi)水平井測(cè)井解釋在理論成果、解釋方法與應(yīng)用軟件方面取得了豐碩成果。歸結(jié)起來(lái)，其研究思路有兩個(gè)：①以儀器響應(yīng)的計(jì)算機(jī)模擬研究為基礎(chǔ)，通過(guò)制作理論圖版尋求合理的解釋方法；②以巖石各向異性研究為基礎(chǔ)，認(rèn)為儀器在大斜度井和水平井中的響應(yīng)異常是由于地層的各向異性引起的。盡管大斜度井、水平井測(cè)井響應(yīng)特征與解釋方法研究得到了一定的發(fā)展，但與國(guó)外現(xiàn)有水平井測(cè)井解釋技術(shù)對(duì)比，國(guó)內(nèi)油田在水平井的測(cè)井解釋中還落后很多。首先，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集技術(shù)的滯后制約著隨鉆測(cè)井地質(zhì)導(dǎo)向的解釋技術(shù)、單一水平井的綜合地層評(píng)價(jià)技術(shù)、多（水平）井的油藏描述等的發(fā)展；第二，垂直井所固有的解釋方法在水平井解釋中仍然占主導(dǎo)地位，具水平井特點(diǎn)的解釋方法還須系統(tǒng)化和綜合化；第三，水平井測(cè)井響應(yīng)的校正特別是各向異性地層中的校正還沒(méi)有走向?qū)嵱没?，水平井測(cè)井響應(yīng)的反演方法與實(shí)用化也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)；最后，水平井的成圖系統(tǒng)在儲(chǔ)層的幾何形狀描述和油藏動(dòng)態(tài)特征統(tǒng)計(jì)顯示、儲(chǔ)層垂向上描述與橫向變化的巖石物性參數(shù)的結(jié)合以及三維可視化顯示等方面還需要進(jìn)行不斷完善?，F(xiàn)在，水平井已不僅僅只用于油田的開(kāi)發(fā)，它在油田的勘探特別是XX縣區(qū)的地層評(píng)價(jià)中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。因此，提高數(shù)據(jù)采集技術(shù)水平、發(fā)展和完善水平井測(cè)井方法進(jìn)而提升水平井測(cè)井解釋技術(shù)水平是中國(guó)測(cè)井屆所面臨的艱巨的任務(wù)。

水平井技術(shù)有著廣闊的發(fā)展前景，而水平井測(cè)井解釋的進(jìn)展已經(jīng)落后于鉆井技術(shù)，展望未來(lái)，水平井的解釋技術(shù)有必要從以下幾方面加以關(guān)注：

1）針對(duì)存在的問(wèn)題發(fā)展新的水平井測(cè)井技術(shù)，包括隨鉆測(cè)井技術(shù)、超遠(yuǎn)距高分辨率測(cè)井技術(shù)，而新的水平井測(cè)井解釋技術(shù)必須跟上腳步；

2）開(kāi)展復(fù)雜條件下各種測(cè)井方法的高效數(shù)值模擬研究，以模型井中的仿真實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究?jī)x器對(duì)侵入、圍巖、各向異性、偏心的敏感性，認(rèn)識(shí)復(fù)雜條件下測(cè)井響應(yīng)特征；

3）開(kāi)展復(fù)雜條件下測(cè)井方法的反演技術(shù)研究，三維條件下地球物理參數(shù)的反演需要高效數(shù)值模擬方法作支撐；

4）精細(xì)研究水平井