辽河油田曙光区块薄油层水平井地质导向技术应用
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摘 要：辽河油田曙光区块油藏具有稠油、多层、非均质、油层薄、低渗等特性，为了解决当今低油价、开采成本高等技术难题，长城钻探采用随钻测井技术并结合方位电阻率探边地质导向钻井技术，实现测量8个轴向电阻率、8个径向边界感应电压参数，设计了四发三收对称加不对称的“交联天线”结构，采用复镜像理论进行正反演三维模拟分析，根据电压数值的变化，实时提供钻遇地层井眼到边界的距离和方位，结合方位探边和随钻测量伽马、电阻率等地层参数，准确判断在油层旋转钻进，提高了薄油层水平井单井钻遇率，顺利完钻30余口，降低了钻井成本，证明了长城钻探地质导向钻井在曙光区块的适用性和必要性。
关键词：薄油层 地质导向 方位探边 钻遇率
中图分类号：TE355.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）09（c）-0051-03
辽河油田重点区块曙光采油厂目前处于开采中后期，某些地区已经处于三次采油，采出原油含水率高，产量衰减明显。为了油田稳定和可持续发展，采用直井开采经济效益差，甚至经济效益亏损，因此需要采用水平井提高低渗薄油层区块的产量和效益[1-2]。长城钻探一直致力于水平井钻井技术的发展，为辽河油田曙光采油厂后期开采和维持产量提供了重要的保证。随着水平井技术的不断发展，长城钻探水平井钻井工艺和技术的发展，水平井轨迹控制准确稳定在垂向上在1m以内，横向1m以内，为今后的薄油层区块开采提供了重要的技术支持。
1 曙光区块低渗油藏钻井思路
辽河油田重点区块曙光区块油藏具有稠油、多层、非均质、储层渗透率低、裂缝发育等特性，开采成本高，通过研究分析，确定了GW-LWD地质导向钻井技术，总体钻井思路，在降低开采成本的基础上，增加油层的泄油面积。
2 水平井技术施工难点
辽河油田重点区块曙光区块地层稳定性差，断层位置方位不确定;造斜段设计狗腿大，从泥岩进入砂岩地层井眼轨迹控制难度大;水平段油层厚度小，油层中夹层多，对油层垂深的预测和轨迹入靶难度大;防碰难度大，防碰井中心距最近的不到1m，对水平井钻井工艺设备要求高[4]。
3 地质导向技术特点
长城钻探自主研发的随钻测量仪器主要由伽马随钻测井仪、方位电阻率随钻测井仪、中子孔隙度随钻测井仪、探管、脉冲、发电机等组成，設备结构如图1所示，该仪器不仅可以准确地测量井斜、方位、井深、钻压等钻井工程参数，而且可以获得电阻率、伽马、孔隙度等地层参数，与测井曲线对比，测量精确。
另外，目前研发的随钻方位电磁波电阻率测井仪，可以实现探测油层与泥岩边界[5-6]，该仪器主要采用两种测量频率（2MHz和500kHz），测量天线采用四发三收电磁波电阻率测量方法，能够提供8个轴向电磁波电阻率测量参数和8个井眼周向（方位）电磁波电压测量参数，如图2。仪器T1、T2、T3、T4发射固定频率的电磁波信号（2MHz或500kHz）到地层，电磁波信号通过地层后，由接收天线R1、R2、RXRZ来接收信号，测量的信号是每个发射天线到每个接收天线的绝对或原始测量值，采用复镜像理论进行正反演计算，提高边界测量精度。嵌入式软件计算补偿相位差和幅度比，将计算结果传输到地面，通过地面软件将相位差与幅度比转化为地层电阻率值。
采用三维正演模型进行仿真，分别模拟上层是低阻油层和下层是低阻油层，进行旋转钻进，模拟结果如图3、如图4。左图：T1、T2为轴向发射线圈、R1、R2为轴向接收线圈、R3、R4为横向接收线圈。其中，R1与R3、R2与R4具有相同中心点。右图：横轴表示仪器与地层边界垂直距离，纵轴表示仪器横向天线旋转角度，颜色区分R3与R1感应电压的比值。
从模拟结果可以看出，随着测井仪器旋转360°，R3/R1感应电压之比在靠近分界面时，都呈现余弦变化。接近上层泥岩时R3/R1感应电压之比是负余弦;接近下层泥岩时R3/R1感应电压之比是正余弦。地质导向工程师可以根据通过观察R3/R1感应电压之比的变化规律，就可以判断是接近上部泥岩还是下部泥岩。
4 LWD地质导向技术应用
根据杜84某井自下而上地层为新生界古近系沙河街组的沙三段、沙一+二段，新近系馆陶组、明化镇组和第四系平原组。钻至井深1100.00m后（垂深：1011.12m，井斜：88.15°，真方位：231.15°），钻时4.50～7.40min/m，近电阻为25.09Ω·m，远电阻为28Ω·m，伽马为48API，此时根据上返的岩屑判断该处岩性为灰色泥岩与砂岩混层，此时将井斜角调整到89.5°，井深到1175m（垂深：1013m，井斜：89.5°，真方位：231.15°） ，远、近电阻突破100Ω·m，通过方位电阻率发现“尖端”，判断准确进入油层。钻至1230m处（垂深：1014m，井斜：90.1°，真方位：231.25°），远近电阻率值突然下降，但伽马数值没有明显波动，岩性灰色泥岩居多，通过随钻方位电阻率探边，结合电阻率数值，判断进入泥岩夹层。钻至1250m（垂深：1014m，井斜：90°，真方位：231.17°）处，钻时3.50～4.40min/m，远、近电阻率开始上升，在井深1275m处达到最大，近电阻值为200Ω·m，远电阻值为142Ω·m，伽马值下降，伽马值在40～70API之间波动，结合综合录井和岩屑砂样判断钻头在油层中钻进，钻至1335m（垂深：1013m，井斜：89.5°，真方位：231.15°），电阻率值缓慢下降、伽马值逐渐变大，砂岩较少泥岩含量较多，根据轨迹判断，从油层下部穿出。 从水平段进出油层的电阻率和伽马变化规律分析，如图5，油层厚度大概在4m左右，电阻率出现两次明显的波动变化，伽马也有一次明显的上下波动，证实沙砾岩中出现泥岩夹层，通过综合录井等资料的证明，随钻测量数据与电测数据基本符合，油层钻遇率94.26%，说明长城钻探地质导向技术对薄油层水平井钻井技术具有重要的指导作用。
5 GWLWD地质导向技术的推广
长城钻探在辽河油田曙光区块钻成了30余口薄油层水平井，均采用GWLWD地质导向钻井技术，解決了测井周期长、施工风险大等技术难题，降低了钻井成本，提高了钻井效率，建立了随钻测井地质导向快速评价系统，不断完善仪器，提高测量精确程度，针对复杂地层快速定位储层方位，及时调整水平井井眼轨迹，提高油层钻遇率。
杜84-兴H604井采用地质导向技术，完钻井深1381.00m，垂深818.49m。本井闭合位移695.57m，闭合方位230.93°。该井使用通过GWLWD地质导向钻井技术，实钻情况较好，水平段内砂岩连续，油气显示均一。通过伽马和电阻率曲线分析，水平段入靶发生局部砂体变化，目的层整体下降2.86m，油层钻遇率97.58%。
6 结论和建议
（1）针对辽河油区薄油层水平井开发难点，采用GWLWD地质导向技术，具有近钻头、测量数据多的技术优势，满足设计开发要求。
（2）GW-LWD方位电阻率仪器能够测量8个轴向电阻率、8个径向边界感应电压参数，实时提供钻遇地层井眼到边界的距离和方位，设计了四发三收对称加不对称的“交联天线”结构，采用复镜像理论进行正反演三维模拟，可提高边界测量精度。
（3）GW-LWD地质导向技术采用随钻方位电阻率探边技术，配合随钻测量伽马、电阻率等地层参数，准确判断在油层旋转钻进，提高了薄油层水平井单井钻遇率，降低了钻井成本，加快辽河油田薄油层水平井的开发。
参考文献
[1] 丁永浩，李舟波，马宏宇.随钻测井技术的发展[J].世界地质，2004（3）：270-274.
[2] 张辛耘，王敬农，郭彦军.随钻测井技术进展和发展趋势[J].测井技术，2006（1）：10-15.
[3] 张忠志，丁红，刘院涛.夏92-H井复杂地层地质导向钻井技术[J].石油钻采工艺，2014，36（4）：6-9.
[4] 李杉. 薄油层多底井井眼轨迹中调整点的确定及应用[J].石油钻采工艺，2012，34（6）：10-13.
[5] 苏义脑，窦修荣.随钻测量、随钻测井与录井工具[J].石油钻采工艺，2005，27（1）：1-3.
[6] 邹晓萍，陈恭洋.边际油田薄油层开发中的地质导向技术[J].西南石油大学学报：自然科学版，2013，35（5）：65-72.
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