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)在新油田開發(fā)和老油田調(diào)整挖潛上成效顯著，它可降低勘探開發(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。然而水平井無論在鉆井、測井還是開采諸方面都是一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域。就測井而言，井的類型和完井方式直接影響測井儀器的輸送方法，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、測井解釋模型也隨井眼位置不同而復(fù)雜化，這些都對(duì)測井提出了新的要求，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)徑向平均測井儀器影響不大；但對(duì)定向聚焦測井儀器影響較大，該類儀器沿井眼下測讀數(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，測井探測的徑向范圍沒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，水平井測井曲線難以識(shí)別地層界面和流體界面，測井曲線所顯示的界面與測量分辨率、探測深度、測量偏差和儀器讀值方向有關(guān)。因此，測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，在儀器探測范圍內(nèi)，測量結(jié)果受界面影響嚴(yán)重；

3）遠(yuǎn)離井眼的層面。不在儀器探測范圍之內(nèi)，測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水平井與直井在測井響應(yīng)上的差異測井儀器分為兩大類。徑向平均測量與定向聚焦測量。

徑向平均測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)測井、側(cè)向測井、自然伽馬測井、自然電位、電極電阻率測井、聲波測井等是徑向平均測井，是目前油田水平井測井的主要項(xiàng)目。

定向聚焦測量儀通常是一種極板型儀器，它從特定的一側(cè)井眼讀數(shù)。密度測量儀是從井眼一側(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量儀器，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，其探測深度類似于球形聚焦測井儀。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量儀器更清楚的識(shí)別地層界面。

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

2.1自然伽馬測井

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，探測下部地層比探測上部地層的靈敏度高，儀器響應(yīng)的90%來自井眼周圍8in（20cm）以內(nèi)的地層。在儀器經(jīng)過地層界面，并與層面交角較小時(shí)，自然伽馬測井響應(yīng)會(huì)受鄰層影響有些拖長。

2.2補(bǔ)償中子測井

補(bǔ)償中子儀器本身不具有方向性，但由于儀器在測井過程中靠井眼的下方，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)償中子測井實(shí)際上是向下聚焦，測量值主要反映下方地層。中子測井響應(yīng)90%來自井壁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)使中子測量值偏低。

2.3補(bǔ)償密度測井

補(bǔ)償密度測井儀器具有方向性，在水平井中，儀器在探測過程中貼靠下方井壁，向下聚焦。在井眼不規(guī)則或是彎曲井眼段，探測器靠井壁不好。從定性角度考慮，補(bǔ)償密度測井響應(yīng)特征表現(xiàn)很好，沒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)償聲波測井

在水平井中，聲波測井可以認(rèn)為沒有方向性。聲波測井對(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)測井

感應(yīng)測井測量時(shí)電流圍繞井眼呈環(huán)行，屬于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱測量，測井無方向性，受井斜影響十分嚴(yán)重。在水平井和大斜度井中，感應(yīng)測井曲線幾乎面目全非。水平井和大斜度井中感應(yīng)測井響應(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)測井曲線探測水平井井眼與界面距離的基礎(chǔ)，同時(shí)也是感應(yīng)測井理論的新發(fā)展。

2.6雙側(cè)向測井

在水平井和大斜度井中，影響雙側(cè)向測井響應(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)向測井測量響應(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，測量響應(yīng)對(duì)電導(dǎo)鄰層比電阻鄰層敏感。

2.7隨鉆測井

隨鉆測井是比較理想的水平井測井方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)不用考慮侵入等問題，但其響應(yīng)與儀器測量方位、儀器與井壁間距、井眼與地層夾角有關(guān)。隨鉆測井可提供地層評(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水平井測井綜合解釋

水平井測井解釋是綜合應(yīng)用地質(zhì)、測井、油藏和軟件等方面知識(shí)和技術(shù)解決油田生產(chǎn)實(shí)踐的過程。水平井測井解釋的主要任務(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井組合成果圖；然后在此基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用直井的測井解釋經(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井組合成果圖，測井分析家和地質(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

無論是鉆井地質(zhì)導(dǎo)向完井方案的優(yōu)化，還是水平井測井解釋綜合評(píng)價(jià)與采油工程優(yōu)化研究，都涉及到一個(gè)核心問題：水平井井眼軌跡與油藏的空間關(guān)系問題，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水平井測井解釋技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

水平井鉆井在國內(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月由石油測井學(xué)會(huì)主辦的“水平（大斜度）井測井射孔（取心）資料解釋技術(shù)交流會(huì)”，標(biāo)志著我國各大油田及科研院所已開始全面深入地調(diào)研分析和引進(jìn)消化水平井技術(shù)了。多年來國內(nèi)水平井測井解釋在理論成果、解釋方法與應(yīng)用軟件方面取得了豐碩成果。歸結(jié)起來，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，但與國外現(xiàn)有水平井測井解釋技術(shù)對(duì)比，國內(nèi)油田在水平井的測井解釋中還落后很多。首先，測井?dāng)?shù)據(jù)采集技術(shù)的滯后制約著隨鉆測井地質(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，水平井測井響應(yīng)的校正特別是各向異性地層中的校正還沒有走向?qū)嵱没?，水平井測井響應(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。現(xiàn)在，水平井已不僅僅只用于油田的開發(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)展和完善水平井測井方法進(jìn)而提升水平井測井解釋技術(shù)水平是中國測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，而水平井測井解釋的進(jìn)展已經(jīng)落后于鉆井技術(shù)，展望未來，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)存在的問題發(fā)展新的水平井測井技術(shù)，包括隨鉆測井技術(shù)、超遠(yuǎn)距高分辨率測井技術(shù)，而新的水平井測井解釋技術(shù)必須跟上腳步；

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

3）開展復(fù)雜條件下測井方法的反演技術(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