水平井录井技术难点及对策
作者：郑俊杰 转贴自：本站原创 点击数：875 更新时间：2004-10-8 文章录入：zoushilei
摘要：本文就水平井录井过程中存在的技术难点加以分析和研究，结合钻井新工艺的应用探讨出一种有别于传统地质录井技术的水平井录井方法和对策，旨在充分发挥水平井现场录井的地质导向作用。 关键词：水平井，录井，地质导向，钻井新工艺，着陆点，符合率，对策
一、引 言
随着油田勘探程度的不断加深，勘探对象由简单构造变为复杂断块构造，油田开发中后期，主要油区含水量上升，开发难度大、成本高，加之好多地区（包括深层地层）岩性致密，储层薄、夹层多，等等，想有效解决这些难题，最好的办法应该是钻水平井或大位移井。而在老油区为完善开发井网，愈来愈多的地面绕障井也逐渐被提到钻井日程上来，同时，由于直井受储层裸露面积和地层非均质性的影响，油层单井产量受到一定限制，因此为提高单井利用率，尽可能地多发现或多钻穿油气层，扩大产层裸露面积、提高油层采收率的水平井越来越多的被利用。
然而，水平井的钻井施工与直井相比有较大的风险性，如钻井事故增多、达到地质目的的难度增大等，所以水平井地质导向技术和工程预报是水平井成功钻探的关键。同时水平井钻井也给现场地质录井工作带来了极大的困难，如工程需要使用PDC钻头来提高钻井时效以及钻具结构、井眼复杂所带来的岩屑运移方式的改变形成的岩屑细小混杂，代表性差等等，造成岩屑描述困难，油气显示落实和归位难度增加，钻时不能准确反映地层岩性和物性，而且水平井钻井为减少钻具\"磨阻\"往往要使用有机和混油钻井液，这又会极大的影响荧光录井、气测录井的作用等等。所有这些因素都会在降低录井资料的采集品质、岩性和油气层符合率的同时，削弱现场录井对钻井施工的地质导向作用。
结合我们在水平井录井过程中遇到的实际问题和技术难点，现加以认真分析研究，探讨出一种水平井地质录井方法，有望在水平井钻井过程中尽可能的发挥其应的作用。
二、技术难点
1、受水平井固有的特点和钻井新工艺的影响，钻井岩屑变得十分细小，甚至呈粉末状，由于PDC钻头的使用，被钻头破碎的岩屑在井底返出井口的过程中，不断受到钻头与井壁、套管壁的碰撞、研磨而多次破碎，岩石变得更加细小，特别是螺杆驱动的反复研磨使细小的岩屑呈粉末状悬浮在环空，这些因素的综合作用使录井中的岩屑细小，甚至捞不到真岩屑。进而增加了岩屑描述的难度，直接影响了岩屑描述的准确性，使岩屑录井工作根本无法按常规方法进行。
2、岩屑荧光显示微弱。特别是对于一些轻质油藏，细小的岩屑在井眼中经过长时间的冲刷和浸泡，油气散失严重，用常规的荧光录井方法较难发现和落实油气显示。
3、井深大、井眼结构复杂，使得迟到时间长，岩屑失真，难以准确恢复地层真实剖面。
4、由于欠平衡液气分离器的使用，使气测录井变得复杂化。欠平衡钻井技术的应用，一方面使井底油气层流体压力大于钻井液柱压力，有利于油气渗入钻井液；另一方面，井眼返出的钻井液先流经液气分离器进行初步\"脱气\"，然后才经过录井仪的脱气器，使得色谱分析检测到的气测值整体变低，不能准确反映钻井液中的气体含量。当打开新的油气层（尤其是较差的油层）时，气测异常特征往往变化不明显。同时在施工过程中，因测斜或接单根等工程原因引起的停泵现象，造成井底压力动态平衡的改变也可形成\"气测异常\"假象，这些因素的共同影响使气测录井的解释工作变得困难。
5、钻时资料的真实性下降。在钻井参数相对稳定的情况下，钻时的变化主要与岩性有关，因而钻时资料是岩屑描述工作中定性判断岩性和进行岩性分层的重要参考资料。在普通直井钻进中，一定井段的钻井参数是相对稳定的，因此钻时能够比较真实地反映地层的可钻性，但在水平井的钻进过程中，钻具易紧帖井壁，稳定器基本与井壁四周接触，使得部分钻压施加在井壁上，传至钻头上的钻压减少，钻时相对明显升高，同时为满足造斜、增斜、降斜等定向施工的需要，时常要进行钻压、转盘转数和排量等工程参数的调整，钻时已难以真实的反映地层的可钻性。
6、在水平井的钻进过程中，卡准着陆点、保证钻头在顶、底板之间运行是关键，诸多因素的影响，造成资料失真，分析判断困难致使保证无力。
7、井下情况的复杂化使得综合录井仪的工程参数检测和异常预报难度加大。这就要求综合录井人员应以高度的责任心和准确的判断能力及时进行工程异常预报，保证钻探施工的安全性。
三、录井施工对策
在大位移超深井、水平井的录井过程中，由于上述一些技术难点，致使一般的综合录井方法和技术得不到充分的发挥和应用，另一方面甲方未要求钻井取心、岩屑薄片坚定、定量荧光分析及地化录井技术等项目的服务，给现场录井人员的综合分析和解释带来难度。通过我们深入分析传统综合录井方法和特点，结合这类井的特殊情况，对录井工作流程进行改进，主要对策如下：
1、熟悉工区的构造、地层及岩性特征，结合设计要求做到心中有数。通过收集工取的实钻资料，熟悉工区内的地层岩性特征，了解油层及标志层在横向及纵向上的分布及变化特征，及时进行分析对比，在保证资料录取质量的前提下，卡准油层顶、底板深度。
2、加密测定迟到时间，并对综合录井仪迟到时间及时修正，保证岩屑准确取样。综合录井仪的迟到时间是计算的理论值，实际上由于井眼复杂不规则、泥浆泵工作效率及钻井液排量等因素的影响，实测迟到时间与理论计算时间往往存在较大差异，有时相差十分钟左右，所以在岩屑捞取的过程当中，通过加密实测迟到时间，不断的修正岩屑的上返时间，保证岩屑捞取的时间尽可能准确。
3、确保细小岩屑的捞取质量。细小岩屑的接样、捞取、洗样应严格按照岩屑录井操作规程进行，首先接样盆放置位置眼适当，以能连续接到从震动筛上滤出的新鲜细小真岩屑为宜，并根据震动筛实际返砂情况，灵活调整接样盆的位置。其次接样盆接满后应尽快取样，岩屑采集、取样应严格按照二分法或四分法均匀采集，确保岩屑样品的代表性，并取样后多余的岩屑清理干净。在洗样的过程中应采用小水流、轻搅拌，稍微沉淀后倒混水换清水的办法，从而保证岩屑样品的数量和代表性。
4、改进传统的\"大段摊开\"的观察描述法。首先镜下观察，岩样洗出后取20 g洗净的细小岩样和20g原样分别置于直径10cm的白瓷碟（其他方便工具均可）内，作深度标记后放到双目镜下进行仔细观察对比描述。刚洗净未干的细小岩屑因其表面清洁，容易观察其岩性组合特征，晒干后，砂岩岩屑表面变得模糊而难以观察，因此对于细小岩屑的描述要重点进行湿样描述。其次是对细小岩屑进行宏观观察描述，将大段的盛有岩屑的白瓷碟（百格盒既可）整齐排开进行观察、分析对比。另外对于装袋用的细小岩屑在晒样时应避免过多翻动，以免造成岩屑表面模糊，影响岩屑复查工作。
5、岩屑描述中的两个结合。首先，描述应结合工区地层岩性特征，细小岩屑多是经二次破碎造成，粒级比邻井砂粒要细，因此在观察描述时应注意认识岩屑的磨光面和破碎面，进行必要的估计恢复，以提高岩性剖面符合率。其次描述应结合工程情况，由于水平井井况复杂，井眼极不规则，常规井的岩屑描述规则不再适用，实践表明：钻遇新岩层，其岩屑并不一定在相应的井段中返出；持续在该岩层中钻进，其岩屑百分含量在对应的井段内不一定明显增加；该层结束时，其岩屑百分含量不一定在对应的井深减少。因此在描述岩屑时应参考工程参数的变化，分析岩屑含量的变化是由于地层变化引起的还是由于工程因素引起的。在钻井参数相对稳定的井段，钻时资料还有一定的使用价值。
6、油气显示的落实坚持挑样与混样结合，干样与湿样相结合的原则。岩屑荧光实验表明：由于混合湿样颗粒表面有水膜存在，荧光滴照实验仅为微弱光圈，经微波炉快速烤干后，其荧光滴照实验特征明显，相反若使用电吹风方式烤干的岩屑其荧光滴照实验特征要差得多；另外对比发现，用环己烷作有机溶剂的岩屑荧光特征比用四氯化碳作有机溶剂要明显得多。
7、气测录井与岩屑录井互补，进行油气显示综合解释。气测录井是发现和评价油气的直接有效手段，理论上讲，岩屑细小、浸泡时间长更有利于气测录井对油气的发现，但由于钻井施工中应用了欠平衡钻井技术，欠平衡液气分离器的使用使脱气器搅拌脱出的气体仅是井眼流体内的残余气，使检测到的气测值失真，不能真实反映井眼中的气体含量。油迹钻井液对气测录井的影响无需质疑，但通过分析真假气测显示的不同特征可以准确评价油层。水平井钻井中使用的油基钻井液使得气测全烃基值升高，但基值相对稳定，组激将法值分一般只有少量甲烷和重组分，在未进目的层之前可以以此作为整体气测基值。但钻井液中无论加入何种有机物在充分循环均匀后，组分中的甲烷等轻组分将降低致至消失。在水平钻进中，一旦甲烷、乙烷等轻组分出现或升高时，则可判断进入油气层。同时有非烃参数变化时，参考非烃参数变化，也可判断是否在同一油层内钻进。这就要求录井人员要对气体检测系统进行细致准确的刻度校验、维护保养、巡回检查等，以降低气体检测系统造成的误差。在综合分析过程中，气测异常需要岩屑荧光实验来证实，同时岩屑荧光实验因气测异常而更有针对性，两者综合分析可落实油气显示情况。
8、监控钻头位置，确保在目的层中钻进是水平井的目的所在。利用综合录井仪实时井斜监控软件，输入设计的轨道数据及根据区域邻井地质资料预测的地层数据，可以绘出设计井眼轨迹和预测地层剖面。实钻过程中，通过及时输入或提取LWD测量的井斜数据，绘出实时井眼轨迹的同时，可以预测钻头的实际位置。结合岩性的变化情况，及时调整地层数据以获得真实的地层剖面。
（1）：从开始造斜起，要绘制 1：200 的\"深度校正录井图\"与邻井进行对比。要求在造斜段、增斜段的钻进过程中随时把单层厚度及深度换算为真厚度，同时以厚层为目标层与邻井进行对比，忽略薄层。换算方法如下：（忽略地层倾角）：
TVT=MD*COS α
式中:TVT-真实垂向厚度，米
MD-地层视厚度（斜深），米
α-井斜角，度
如下图为TVD、TVT、TST区别的图解。
（2）：在对地层及砂层组进行大段对比的基础上，要坚持小层对比。因为，水平井的目的层最后要落实到一个小层上。
（3）：及时绘制\"地质轨迹跟踪图\" 。根据地层对比结果，结合实际轨迹，及时绘制轨迹运行图与设计轨迹进行对比。
（4）：在岩性描述及挑样上做到去伪存真，提高所描述岩屑的代表性、正确性。
（5）：结合与邻井中目的层的岩性、物性、含油性及分析和化验资料的分析和对比判断着陆点（A点）的位置。
（6）：另外：在水平井钻井中，地质人员必须熟悉当前目标层的合理的地质构造解释。必须了解构造解释的三维特征。同时应善于通过分析井身的几何结构来指导下步的井身轨迹，通过对构造的分析并结合井身轨迹，随时了解钻头所处的断块、地层，分析与设计是不是一致。
（7）：利用邻井资料，结合气测、定量荧光分析技术解决油气层的归属问题，为地层对比提供依据。
9、提高录井仪的工程服务能力。录井人员应密切观察录井参数的变化，尤其是立管压力、套管压力、扭矩、悬重、钻井液等参数的变化，及时提供事故预报，确保安全施工，逐步使工程人员由经验判断改为更多的依赖于录井参数的分析应用。
