專利名稱：一種水平井隨鉆測井地質(zhì)導向方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油、天然氣等鉆井勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于水平 井水平段鉆進過程中的隨鉆測井地質(zhì)導向方法。
背景技術(shù)：
目前，在石油、天然氣等鉆井勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，水平井作業(yè)中，使用隨鉆測井工 具、隨鉆測量工具和現(xiàn)場綜合錄井工具。隨鉆測量工具、隨鉆測井工具位于離鉆頭不遠的地 方，在鉆機鉆進的同時獲取地層的各種資料和井眼軌跡資料，包括井斜、方位、自然伽馬、深 淺側(cè)向電阻率等?，F(xiàn)場綜合錄井工具獲取鉆時、巖屑、熒光、氣測錄井等，這樣利用隨鉆測量 工具、隨鉆測井工具測得的鉆井參數(shù)、地層參數(shù)和現(xiàn)場綜合錄井資料推導出目的層實際海 拔深度和鉆頭在目的層中實際位置，并及時調(diào)整鉆頭軌跡，使之順著目的層沿層鉆進，盡量 提高砂巖鉆遇率。但是地下地質(zhì)條件復雜，地層并不是非常穩(wěn)定和平坦的，存在不確定性，還經(jīng)常出 現(xiàn)垂深和井斜角與我們的認識存在偏差的情況。當完全根據(jù)設(shè)計書和地質(zhì)構(gòu)造圖控制井眼 軌跡時，經(jīng)常會出現(xiàn)鉆頭偏離目的層的情況。另一方面，由于現(xiàn)在的技術(shù)所限，在實際鉆井作業(yè)中，每一種工具也都有其不足 一)隨鉆測井工具到鉆頭有一段距離，所以隨鉆測井工具存在一個滯后井底的測量盲區(qū)， 只能測到儀器所在位置的自然伽馬、深淺側(cè)向電阻率；隨鉆測量工具測到鉆頭也有一段距 離，所以隨鉆測量工具存在一個滯后井底的測量盲區(qū)，只能測到儀器所有位置的井斜、方 位；二)現(xiàn)場綜合錄井資料也存在一個遲到時間和其它一些不確定性因素，儀器無法及時、 準確的反映井底相關(guān)情況。綜上所述，水平井現(xiàn)場受諸多因素影響，加之地下地層的不確定性，因此，如何利 用滯后的隨鉆測量、隨鉆測井資料、現(xiàn)場綜合錄井資料和已有的區(qū)域地質(zhì)資料判斷在不完 全確定的地層中鉆頭位置的巖性、含油情況和鉆頭在目的層中的實際位置，是地質(zhì)導向人 員必需解決的問題。開發(fā)一種判斷井眼軌跡鉆入和鉆出目的層情況，確定鉆頭在目的層中 實際位置，對鉆頭在目的層中的鉆入鉆出趨勢進行判斷的方法是現(xiàn)實的需要。《水平井隨鉆自然伽馬地質(zhì)導向方法》(公開號CN101476463A)專利提出了 一個解決方法，但該專利存在不足1)《水平井隨鉆自然伽馬地質(zhì)導向方法》(公開號 CN101476463A)專利要求前期地形勘測能準確掌握施工井所處位置的詳細地層情況，這很 難達到，實踐中，設(shè)計中的施工井所處位置的地層情況是根據(jù)鄰井資料和地震資料推算出 來，經(jīng)常與實際情況存在偏差，垂深偏高或偏低，地層傾角偏大或偏??；2)由于地下地質(zhì)條 件的復雜性，現(xiàn)場受諸多因素影響，自然伽馬并不總是反應(yīng)真實的地層情況，需要通過與多 種地質(zhì)導向方法相結(jié)合來確定地層。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種水平井隨
4鉆測井地質(zhì)導向方法，其能根據(jù)實鉆數(shù)據(jù)的解釋重構(gòu)目的層，對井眼軌跡鉆入和鉆出目的 層進行準確判斷，確定鉆頭在目的層中實際位置，對鉆頭在目的層中的鉆入鉆出趨勢進行 準確判斷，指導現(xiàn)場地質(zhì)導向，且判識方法步驟簡單、操作簡易、行之有效，能有效解決鉆頭 在水平段的可靠穿行問題，尤其是在目的層存在不確定性的情況下。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種水平井隨鉆測井地質(zhì)導向方 法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一制作測井曲線圖和井眼軌跡剖面圖，鉆頭在目的層水平鉆進過程中，井下 隨鉆測量工具、隨鉆測井工具將測得數(shù)據(jù)包括井斜、方位、自然伽馬、深淺側(cè)向電阻率，實時 無線傳輸?shù)降孛嬖O(shè)備，進入專業(yè)軟件，應(yīng)用專業(yè)軟件將所得到的實時數(shù)據(jù)進行資料解釋，制 作測井曲線圖和井眼軌跡剖面圖。步驟二定義測井曲線標志點，對隨鉆測井曲線圖測井曲線變化特征進行分析解 釋，在有明顯變化特征位置定義為測井曲線標志點(如圖1)，制作標志點統(tǒng)計表，標志點統(tǒng) 計表包括標志點序號和測深兩列，把測井曲線標志點數(shù)據(jù)記入標志點統(tǒng)計表中。步驟三定義對稱標志點，根據(jù)在地層同一位置的測井曲線具有相似性這一特征， 對所有測井曲線標志點進行分析，找出測井曲線值相近，變化趨勢具有對稱性的兩個測井 曲線標志點，定義為對稱標志點，其中第二個測井曲線標志點為第一個測井曲線標志點在 地層的同一位置重復出現(xiàn)點，依此類推，定義其它對稱標志點。步驟四制作地層平行線，一對對稱標志點從第一個測井曲線標志點到第二個測 井曲線標志點經(jīng)過了井眼軌跡的一段，在井眼軌跡剖面圖上連接這一段的首尾，其連接線 就是地層平行線(如圖2)；連接每一對對稱標志點經(jīng)過井眼軌跡的一段，都將得到一條地 層平行線。步驟五確定各段地層傾角和地層傾角變化趨勢，地層平行線兩端的對稱標志點 反映鉆頭從一地層鉆出后又鉆回同地層，所以，地層平行線的傾角與此段地層傾角平均值其中，a是地層平行線的傾角，arctan是反正切公式諷是對稱標志點的第一個測 井曲線標志點的海拔深度；H2是對稱標志點的第二個測井曲線標志點的海拔深度A1是對 稱標志點的第一個測井曲線標志點的橫坐標A2是對稱標志點的第二個測井曲線標志點的 橫坐標J1是對稱標志點的第一個測井曲線標志點的縱坐標J2是對稱標志點的第二個測 井曲線標志點的縱坐標。制作地層平行線傾角統(tǒng)計表，地層平行線傾角統(tǒng)計表包括地層平行線對應(yīng)的對稱 標志點和地層平行線傾角兩列，把各地層平行線傾角數(shù)據(jù)記入地層平行線傾角統(tǒng)計表中。在某些地層中鉆頭從地層頂部鉆入再從底部鉆出或者從底部鉆入再從頂部鉆出 時，隨鉆測井曲線也具有一定對稱性，由此作出的地層平行線并不與地層平行，需要過慮 掉，方法是1)用該地層平行線與設(shè)計書的地質(zhì)構(gòu)造圖對比，如果明顯有違地質(zhì)解釋，則過 慮掉；2)用該地層平行線與地震剖面圖對比，如果明顯有違地震解釋，則過慮掉；3)目的層 上部巖性與下部巖性不一樣，用現(xiàn)場錄井資料對比，如果明顯有違錄井解釋，則過慮掉。過慮后剩余的地層平行線的傾角反映了地層平行線所在段地層的平均傾角，相鄰 多條地層平行線的傾角變化反映了地層傾角變化趨勢。
致；一條地層平行線的傾角為α = arc
至此，各測井曲線標志點在地層中的位置都可以解釋，制作標志點解釋表，把各測 井曲線標志點解釋數(shù)據(jù)記入標志點解釋表中，標志點解釋表包括標志點序號、測深和標志 點解釋結(jié)果描述三列。步驟六確定目的層頂界和底界鉆遇點，根據(jù)測井曲線圖中自然伽馬探測值和深 淺側(cè)向電阻率值的變化趨勢和其門檻值，結(jié)合標志點解釋表的解釋結(jié)果，確定目的層頂界 和底界鉆遇點。步驟七重構(gòu)目的層頂面和目的層底面，根據(jù)步驟六確定的目的層頂界和底界鉆 遇點和標志點解釋表的解釋結(jié)果，結(jié)合步驟五所確定的各段平均地層傾角和地層傾角變化 趨勢，重構(gòu)目的層頂面和底面(如圖3)；設(shè)計書中的目的層主要根據(jù)鄰井數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù) 擬合的，反映的是區(qū)域地質(zhì)特征，重構(gòu)的目的層考慮了實鉆數(shù)據(jù)的影響，更能反映局部地質(zhì) 特征，所以設(shè)計書中的目的層與重構(gòu)的目的層有一定偏差，但形態(tài)和傾角又有一定的相似 性(如圖4)。步驟八計算鉆頭位置相對最后一個測點的水平位移和鉆頭位置海拔深度， 鉆頭位置相對最后一個測點的水平位移D = D0+sin(a) XL鉆頭位置海拔深度H = H0+cos (a) XL其中，D是鉆頭位置相對最后一個測點的水平位移；H是鉆頭位置海拔深度；Dtl是 最后一個測量點的視平移，是已知的；Htl是最后一個測點海拔深度，是已知的；L是最后一 個測點到鉆頭位置的長度也就是測量儀測量點到鉆頭端部的距離，是已知的；a是最后一 個測點位置井斜角到井底井斜角的平均值，井底井斜角需要導向人員綜合最后一個測點井 斜角、最后一個測點到鉆頭這段距離的定向情況和該區(qū)地質(zhì)情況進行估算。步驟九確定鉆頭與地層的關(guān)系，根據(jù)步驟八計算的鉆頭的水平位移和海拔深度， 將鉆頭位置井眼軌跡投影到井眼軌跡剖面圖中(如圖5)，結(jié)合步驟七在井眼軌跡剖面圖中 劃出的目的層界面，確定鉆頭位置目的層頂界和底界的海拔深度，確定鉆頭與地層的關(guān)系， 其關(guān)系有三種1)鉆頭處于目的層中，2)鉆頭處于目的層之上，3)鉆頭處于目的層之下。步驟十根據(jù)步驟九確定的鉆頭與地層的關(guān)系，作下一步導向決策，1)當鉆頭處 于目的層中，如果地質(zhì)設(shè)計書有要求，應(yīng)使井眼軌跡處于設(shè)計書中要求的目的層中的位置， 如果地質(zhì)設(shè)計書沒有要求，應(yīng)使井眼軌跡處于目的層砂巖顯示最好的位置，然后使井斜角 與地層傾角保持一致，穩(wěn)斜鉆進；2)當鉆頭處于目的層之上，應(yīng)向下定向，使鉆頭盡快回到 目的層；3)當鉆頭處于目的層之下，應(yīng)向上定向，使鉆頭盡快回到目的層。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明所用硬件和軟件設(shè)備都是基于現(xiàn)有硬件和軟件之上，易于實現(xiàn)。2、本發(fā)明能對鉆頭鉆入和鉆出進行準確判識且方法步驟簡單、操作簡易，在水平 鉆進中，本發(fā)明能夠?qū)︺@機鉆頭鉆出和鉆入目的層的情況進行準確辨識，同時結(jié)合井斜角 變化情況，能夠?qū)λ姐@進過程中鉆頭在目的層中的鉆進鉆出趨勢進行可靠把握，指導定 向人員。3、本發(fā)明通過應(yīng)用現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)分析地層變化情況，重構(gòu)了目的層頂面和目的層 底面，能夠解決實鉆地層深度，地層傾角與設(shè)計有偏差的情況，保證鉆頭在目的層可靠穿 行。4、本發(fā)明著重分析了測井曲線在目的層內(nèi)不同部位的變化特征，明確了井眼軌跡在目的層中的位置，為地質(zhì)導向的決策提供了可靠依據(jù)。5、實踐中，本發(fā)明通過與其它地質(zhì)導向方法相結(jié)合，對鉆頭鉆進的全過程進行分 析判識。綜上所述，本發(fā)明能夠有效解決現(xiàn)今由于水平井現(xiàn)場隨鉆測量工具和隨鉆測井工 具存在一個滯后于井底的測量盲區(qū)、綜合錄井受諸多因素影響、地層存在不確定性、地質(zhì)導 向難度大等實際問題，本發(fā)明允許設(shè)計地層與實際地層存在偏差，能夠根據(jù)實時自然伽馬、 深淺側(cè)向電阻率的變化特征作出解釋，重構(gòu)目的層，對井眼軌跡鉆入和鉆出目的層進行準 確判斷，確定鉆頭在目的層中實際位置，對鉆頭在目的層中的鉆入鉆出趨勢進行準確判斷， 指導現(xiàn)場地質(zhì)導向；且判識方法步驟簡單、操作簡易、行之有效，能有效解決鉆頭在水平段 的可靠穿行問題，尤其是在地層存在不確定性的情況下。
圖1測井曲線測深圖。圖2包含地層平行線的剖面圖。圖3重構(gòu)目的層的剖面圖。圖4重構(gòu)目的層與設(shè)計目的層對比剖面圖。圖5重構(gòu)目的層井層部分剖面圖。參見圖1至圖5，1是測井曲線標志點，2是井眼軌跡(實線是隨鉆測工具已測量 段，虛線是未測量段)，3是地層平行線，4是設(shè)計書中的目的層頂面，5是設(shè)計書中的目的層 底面，6是重構(gòu)的目的層頂面，7是重構(gòu)的目的層底面，8是最后一個井斜、方位測量點，9是 最后一個深淺側(cè)向電阻率測量點，10是最后一個自然伽馬測量點，11是井底。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明所述的一種水平井隨鉆測井地質(zhì)導向方法，其特征在于該方法包括以下步
馬聚ο步驟一制作測井曲線圖和井眼軌跡剖面圖，鉆頭在目的層水平鉆進過程中，井下 隨鉆測量工具、隨鉆測井工具將測得數(shù)據(jù)包括井斜、方位、自然伽馬、深淺側(cè)向電阻率，實時 無線傳輸?shù)降孛嬖O(shè)備，進入專業(yè)軟件，應(yīng)用專業(yè)軟件將所得到的實時數(shù)據(jù)進行資料解釋，制 作測井曲線圖和井眼軌跡剖面圖。本實施列中，隨鉆測井工具的自然伽馬探測量點距鉆頭端部9米，深淺側(cè)相測量 點距鉆頭端部12米，隨鉆測量工具的井斜、方位測量點距鉆頭端部16米。步驟二定義測井曲線標志點，對隨鉆測井曲線圖測井曲線變化特征進行分析解 釋，在有明顯變化特征位置定義為測井曲線標志點(如圖1)，并記入標志點統(tǒng)計表中，如 (表一)所示，本實施列中，所述測井曲線標志點為16個。(表一)標志點統(tǒng)計表
權(quán)利要求
1. 一種水平井隨鉆測井地質(zhì)導向方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟一制作測井曲線圖和井眼軌跡剖面圖，鉆頭在目的層水平鉆進過程中，井下隨鉆 測量工具、隨鉆測井工具將測得數(shù)據(jù)包括井斜、方位、自然伽馬、深淺側(cè)向電阻率，實時無線 傳輸?shù)降孛嬖O(shè)備，進入專業(yè)軟件，應(yīng)用專業(yè)軟件將所得到的實時數(shù)據(jù)進行資料解釋，制作測 井曲線圖和井眼軌跡剖面圖；步驟二 定義測井曲線標志點，對隨鉆測井曲線圖測井曲線變化特征進行分析解釋，在 有明顯變化特征位置定義為測井曲線標志點，制作標志點統(tǒng)計表，標志點統(tǒng)計表包括標志 點序號和測深兩列，把測井曲線標志點數(shù)據(jù)記入標志點統(tǒng)計表中；步驟三定義對稱標志點，根據(jù)在地層同一位置的測井曲線具有相似性這一特征，對所 有測井曲線標志點進行分析，找出測井曲線值相近，變化趨勢具有對稱性的兩個測井曲線 標志點，定義為對稱標志點，其中第二個測井曲線標志點為第一個測井曲線標志點在地層 的同一位置重復出現(xiàn)點，依此類推，定義其它對稱標志點；步驟四制作地層平行線，一對對稱標志點從第一個測井曲線標志點到第二個測井曲 線標志點經(jīng)過了井眼軌跡的一段，在井眼軌跡剖面圖上連接這一段的首尾，其連接線就是 地層平行線；連接每一對對稱標志點經(jīng)過井眼軌跡的一段，都將得到一條地層平行線；步驟五確定各段地層傾角和地層傾角變化趨勢，地層平行線兩端的對稱標志點反映 鉆頭從一地層鉆出后又鉆回同地層，所以，地層平行線的傾角與此段地層傾角平均值一致； 一條地層平行線的傾角為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井隨鉆測井地質(zhì)導向方法，其特征在于步驟三根 據(jù)在地層同一位置的測井曲線具有相似性這一特征，對所有測井曲線標志點進行分析，找 出測井曲線值相近，變化趨勢具有對稱性的兩個測井曲線標志點，定義為對稱標志點，其中 第二個測井曲線標志點為第一個測井曲線標志點在地層的同一位置重復出現(xiàn)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井隨鉆測井地質(zhì)導向方法，其特征在于步驟四的 一對對稱標志點從第一個測井曲線標志點到第二個測井曲線標志點經(jīng)過了井眼軌跡的一 段，在井眼軌跡剖面圖上連接這一段的首尾，其連接線就是地層平行線；連接每一對對稱標 志點經(jīng)過井眼軌跡的一段，都將得到一條地層平行線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井隨鉆測井地質(zhì)導向方法，其特征在于步驟七根 據(jù)步驟六確定的目的層頂界和底界鉆遇點和標志點解釋表的解釋結(jié)果，結(jié)合步驟五所確定 的各段平均地層傾角和地層傾角變化趨勢，重構(gòu)目的層頂面和底面。
全文摘要
一種水平井隨鉆測井地質(zhì)導向方法，涉及石油、天然氣等鉆井勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于水平井水平段鉆進過程中的隨鉆測井地質(zhì)導向方法。其特征是，應(yīng)用隨鉆測井和隨鉆測量所得到的實時數(shù)據(jù)解釋制作測井曲線圖和井眼軌跡剖面圖，在測井曲線圖上定義測井曲線標志點并標注到井眼軌跡剖面圖上，并進一步定義對稱標志點，分析解釋對稱標志點得到井眼軌跡各段的平均地層傾角和地層傾角變化趨勢，結(jié)合目的層頂界和底界鉆遇點，重繪目的層頂界和目的層底界；然后，根據(jù)最后一個測點預測鉆頭位置的海拔深度，確定鉆頭在目的層中的實際位置，為下一步地質(zhì)導向決策提供依據(jù)。
文檔編號E21B47/09GK102140889SQ20111005531
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者邱世軍 申請人:邱世軍