遠距離隨鉆探邊技術在渤海油田調(diào)整井中的應用

王寶軍，譚紹栩，林家昱，張彬奇，羅 鵬，李佳旭

（1.中海石油（中國）有限公司 天津分公司，天津300459；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術分公司，天津300452）

隨著渤海油田整裝大型構(gòu)造的減少，把“碎、小、邊、深”為特點的油藏作為重點開發(fā)目標，通過大規(guī)模實施調(diào)整井，利用打領眼井、過路井加大潛力油藏探明力度，夯實儲量基礎。此外受多種因素限制，渤海油田大部分礦區(qū)屬于受限區(qū)，多個前期項目難開展，傳統(tǒng)方法難以奏效，因此亟待突破隨鉆探測技術瓶頸，以完善開發(fā)方案的設計[1?2]。

針對復雜的儲層地質(zhì)，要求實鉆時充分利用地質(zhì)導向技術探測各相介質(zhì)邊界。目前主流的探邊工具都是隨鉆方位電磁波探測技術，國際三大油田服務公司擁有各自的探邊工具，在南海、渤海、新疆和大慶等油田均有使用，其中貝克休斯與哈里伯頓分別采用四發(fā)/四收與六發(fā)/三收，探測距離僅為5.18 m和5.49 m。目前探邊技術在國內(nèi)尚處于研發(fā)初級階段，陸地暫無自主研發(fā)的成果報道，中海油服務油田有限公司推出了DWPR探邊技術，探測深度可達6.41 m。但均無法同時滿足探測精度及深度這對矛盾體[3?6]。超深探邊技術目前僅在渤海油田引進，并最先使用。探邊測井工具探邊越早越可以及早優(yōu)化定向井和水平井軌跡，使其更平滑，更適合儲層空間位置，同時大幅降低完井施工風險；探邊越精細越可以避免邊底水影響，對儲層精準調(diào)控，可獲得優(yōu)質(zhì)儲層段[7?10]。本文針對渤海油田調(diào)整井的特點，進行了遠距離隨鉆探邊技術的研究與應用，能夠超前地錄取和識別油水邊界、巖性邊界，看清探測儲層結(jié)構(gòu)，快速真實地描繪出油藏結(jié)構(gòu)和流體分布，進而大幅提升鉆井時效，改善油田開發(fā)方案，降低老油田開發(fā)成本，提高油田效益。

1 遠距離隨鉆探邊工具

1.1 遠距離隨鉆探邊工具結(jié)構(gòu)和特點

遠距離隨鉆探邊工具包括兩部分：高清多邊探測工具PeriScope（PS）和超深多邊探測工具GeoSphere（GS），這是實現(xiàn)“遠探測與精細刻畫”的地質(zhì)導向的核心[11?13]（見圖1）。

圖1 探測工具Fig.1 Exploration technology

高清多邊探測工具采用傳統(tǒng)的集成式儀器設計，發(fā)射器及接收器位于同一儀器本體，提供三個主測量頻率2 MHz、400 kHz及100 kHz，間距單一。在探測范圍內(nèi)，可以達到識別地層邊界，實現(xiàn)多種地質(zhì)導向目的，最高測深6.1 m且不依賴于地層傾角及各向異性的方位測量，對地層和流體界面敏感度高。它的高清多邊探測工具HD的升級技術具有先進的反演方法，硬件及軟件進一步處理升級，可提供多邊界檢測，信噪比更高，可解決更復雜的地層導向問題。

超深多邊探測工具由多個短節(jié)靈活組合而成，發(fā)射器及接收器采用分體式，多達三個接收器。測量系統(tǒng)是一組傾斜天線，基本測量是提取振幅和相位信號的線性組合，模塊化鉆井組合設計為多頻（2、6、12、24、48、96 kHz）、多間距。多種探測深度，可超過30.5 m，其升級款斯倫貝謝超深多邊探測工具HD最高可到76.2 m，遠大于國內(nèi)外10 m以內(nèi)常規(guī)探測深度，并能自動實時多層反演。

高清多邊探測工具和超深多邊探測工具均通過電阻率的方法識別地層邊界，從而實現(xiàn)地質(zhì)導向目的?，F(xiàn)場根據(jù)欲探測的地層和鉆井液電導率范圍、探測深度和地層厚度等要求，按照高清多邊探測工具和超深多邊探測工具不同的特性來選擇最適于該地層狀況的儀器，滿足調(diào)整井復雜的地質(zhì)導向要求。

超深多邊探測工具采用分體式和多頻率（低頻）的方式，結(jié)合更先進的儀器設計及解釋方法，實現(xiàn)了遠距離超深探測。但在儀器精度上，高清多邊探測工具的一體式和高頻率設計方式在靠近儀器區(qū)間有精細的刻畫能力，是超深多邊探測工具的有利補充。在尺度要求較高，精度要求不高的情況下，更多使用超深多邊探測工具，反之更多使用高清多邊探測工具。本文將兩者結(jié)合運用，實現(xiàn)了高精度和深探測的隨鉆探邊要求，對油藏地質(zhì)進行快速和精細刻畫。

1.2 遠距離隨鉆探邊測量原理和方法

遠距離隨鉆電磁波探測儀由多個不同參數(shù)的發(fā)射線圈發(fā)出多頻率和多傾角電磁波信號，再由接收線圈測量出感應電壓和相位差的變化。當儀器經(jīng)過或接近多相區(qū)域時，各相邊界的不同電阻率就會產(chǎn)生各種強弱不同的感應突變信號，再對這些突變信號進行處理，結(jié)合地震資料、鄰井資料及其他井下測量數(shù)據(jù)，利用反演算法確定儲層構(gòu)造，準確勾勒出各相邊界的深度和方位，從而有助于了解地層的階躍變化并優(yōu)化油田開發(fā)策略。

遠距離隨鉆電磁波探測儀由發(fā)射和接收線圈組成，通過調(diào)整線圈間距、發(fā)射頻率和源距三者參數(shù)，調(diào)節(jié)探測薄油層分辨率和徑向探測深度。然而，薄油層分辨率與探測深度是一對矛盾體，研究表明，降低發(fā)射頻率可以增加徑向探測深度，但會減小薄層分辨率；縮小線圈間距能夠提高薄層分辨率，但間距過小又會影響儀器對相位差的分辨；源距影響探測深度，適當增大源距能增加徑向探測深度，也能保證接收信號質(zhì)量。

常規(guī)隨鉆探測成像的測量儀器探測深度有限，必須非?？拷鼉舆吔绮拍艿玫接行黠@的響應信號，留給鉆井地質(zhì)導向判斷和決策的時間太短，導致軌跡出層的風險較大，特別是在復雜構(gòu)造層位、薄油層、多夾層及靠近水層的軌跡中，很難控制鉆遇率和開發(fā)效果。面對這種挑戰(zhàn)，增大隨鉆探測深度，提前預判，將是提高鉆井效率，降低開發(fā)風險的關鍵。因此，高精度和深探測都是隨鉆探邊追求的目標，體現(xiàn)了隨鉆地質(zhì)導向的最高水平。而遠距離隨鉆探邊技術成功地解決了這對矛盾體，實現(xiàn)了地質(zhì)導向鉆井技術的飛躍。

2 現(xiàn)場應用

2.1 調(diào)整井背景

渤海某油田C13H1井經(jīng)過多年生產(chǎn)，產(chǎn)量嚴重降低，含水率增高，出砂嚴重，氯根化驗水的來源是注入水。優(yōu)化中的井位、軌跡（見圖2）及產(chǎn)能預測是依據(jù)當前的地質(zhì)認識設計的，隨鉆過程中，井位、井型等將根據(jù)隨鉆地質(zhì)研究進行優(yōu)化調(diào)整。該區(qū)巖性組合復雜，C13H1井側(cè)鉆點位于斷點以下，同時水平段二靶與斷層平面最近距離170 m，在鉆井及測井過程中遇卡、井漏、井涌等風險較高。鑒于對C13H1井軌跡在1?1380砂體鉆遇較多泥巖段的認識，為保證砂巖鉆遇率，決定C13H1井在隨鉆過程中增加探邊工具。

圖2 C13H1地震軌跡設計Fig.2 C13H1 seismic trajectory design

另一油田H4井區(qū)井網(wǎng)不完善，為提高儲量動用程度，改善油田開發(fā)效果，利用低產(chǎn)低效P6井動用NmⅣ?3小層剩余油，通過對預探P6P1井及開發(fā)井儲層的精細地層對比，結(jié)合地震資料及相關屬性分析，對井位進行優(yōu)化調(diào)整。該區(qū)域儲層夾層多，分散破碎，邊底水較多，為加深儲層認識，提高鉆遇率，決定P6P1井增加探邊工具。

2.2 遠距離隨鉆探測實施

調(diào)整井中，針對老油田油水界面變化、砂體碎片化的問題，需要對油藏重新認識和完善。剩余潛力油藏的各界面深度與前期預測可能會存在較大差異。實施前對比地震資料和鄰井資料，從圖2中可以看出，C13H1井部署井位于斷裂附近，構(gòu)造和儲層均存在較大不確定性；目的層上部無標志層，存在大段泥巖發(fā)育，且厚度不穩(wěn)定。

C13H1井實施中，為保證建模、反演和成像質(zhì)量，遠距離隨鉆探測需保持鉆速小于36 m/h?，F(xiàn)場鉆進至距離目的層設計垂深之上25 m處時，可清晰看到目的層頂，且顯示目的層垂深可能比預測要淺，因此要對之后的測井曲線響應進行密切關注。

圖3 為C13H1井遠距離隨鉆超深多邊探測著陸時實時顯示。由圖3可以看出，隨著鉆進深入，探測儀技術已提前23 m發(fā)現(xiàn)地層，實時反演對儲層和構(gòu)造有很好的展示。鉆進過程中鉆遇此砂層時，實時隨鉆四條曲線響應疑似為目的層特征，此時分析現(xiàn)場巖屑撈取及探邊成圖為不同層，從而認定還未鉆遇目的層，成功排除了干擾層。著陸實鉆海拔比設計深12.6 m，斜深2 278 m，提前18 m看到下部儲層，避開干擾層后，最終通過成圖判斷于2 430 m進入目的層頂，垂深為1 406 m，比預測垂深淺5 m左右，精準著陸在2 508 m?？梢钥吹?，實鉆軌跡順滑，且緊貼儲層上邊緣，鉆遇率達90%以上，有利于提高采收率。

圖3 C13H1井遠距離隨鉆超深多邊探測著陸時實時顯示Fig.3 Real time display during landing of ultra deep multilateral exploration while drilling in well C13H1

對于該砂體復雜疊置、連續(xù)性極差、儲層橫向變化大、夾層發(fā)育等問題，可以通過遠距離隨鉆探邊技術的精細刻畫功能實現(xiàn)。在一趟鉆完成的112 m水平段中，成功探測和刻畫出儲層內(nèi)的非均質(zhì)性，同時夾層的發(fā)育狀況及砂體的空間疊置關系也被清晰描述出來。精細刻畫油藏形態(tài)，能及早調(diào)整軌跡精準著陸，同時能夠?qū)^(qū)域地震進行標定。

P6H1井原設計目的層位于明下段3小層，參照平面相距50 m臨井資料，鉆前該井目的層穩(wěn)定，儲層垂厚6 m。圖4為P6H1井遠距離隨鉆高清多邊探測目的層鉆進實時顯示。由圖4可知，實際鉆井過程中，在1 950 m前按照設計線鉆進，探測到儲層在設計線下部，與設計一致。鉆進至2 005 m探測到上部儲層與下部儲層不連續(xù)，全力增斜至88°。在2 051 m探測到上部儲層連續(xù)，垂厚5 m左右，同時探測到下部儲層，連續(xù)降斜鉆穿下部儲層，發(fā)現(xiàn)下部兩個儲層連續(xù)性差，同時有底水，于是決定側(cè)鉆上部油層。

圖4 P6H1井遠距離隨鉆高清多邊探測目的層鉆進實時顯示Fig.4 Real time display of high definition multilateral detection while drilling in well P6H1

2.3 應用效果

針對渤海油田的C13H1和P6H1兩口調(diào)整井，利用遠距離隨鉆探邊工具快速準確地更正了原先的設計軌跡，避免了錯過上部儲層的失誤，同時也有效避開了底水，提高了采收效果，結(jié)果如圖5所示。

圖5 鉆前與鉆后產(chǎn)油量對比Fig.5 Comparison of production before and after drilling

C13H1井設計著陸深度2 508 m，實際鉆入油層頂深為2 400 m，相當于增加了108 m水平段，超深探邊的創(chuàng)新應用使該井增加了20%的儲層有效開發(fā)長度，產(chǎn)油量達120 m3/d，是鉆前配產(chǎn)的2.4倍，含水率僅15%，比預期低約70%。

P6H1井經(jīng)過P6P1井的評價重新認識儲層，產(chǎn)量達到鉆前配產(chǎn)的3倍，含氣量9 000 m3/d，含水率僅0.1%。對儲層清晰地認識和準確地調(diào)控，有利于更高效地開發(fā)該井區(qū)的剩余油。

3 遠距離隨鉆探邊工具應用前景

油藏地質(zhì)的認識是一個不斷完善和變化的過程，對調(diào)整井來說，經(jīng)多年生產(chǎn)，儲層各系統(tǒng)和界面都有所改變。開發(fā)初期的油藏地質(zhì)資料已經(jīng)無法滿足調(diào)整井的改善需求。遠探測探邊技術不僅解決了井位布局，井眼軌跡和鉆井風險等實際操作難題，還可以準確貫通不連續(xù)砂體，增大泄油面積，更為老油田整體開發(fā)和綜合調(diào)整找到了突破口。

隨著調(diào)整井持續(xù)增加，該技術應用前景廣泛，預計今后將有數(shù)百口調(diào)整井具備運用該技術的條件，經(jīng)濟效益可達數(shù)十億元。未來，在提高鉆速，提高反演速度上還有發(fā)展空間，朝著與鉆速同步反演、自動識別、自動導向的方向發(fā)展。超遠距離探測可以實現(xiàn)對油藏摸底，快速準確地追蹤優(yōu)質(zhì)砂體，提高鉆井效率，增加調(diào)整井產(chǎn)量，延長生產(chǎn)周期，對低產(chǎn)低效井進行降本增效。

4 結(jié)論

（1）遠距離隨鉆探邊技術創(chuàng)新性地將斯倫貝謝的高清多邊探測技術和超深多邊探測技術合二為一，探測距離大幅度提升，可達76.2 m，分辨率更高，著陸導向更為精準，油藏描述更精細。

（2）對渤海油田調(diào)整井C13H1井和P6H1井的實際資料錄取、分析和綜合對比，成功引導著陸，并提前約20 m清晰探到儲層邊界，大幅提高了儲層鉆遇率和開發(fā)生產(chǎn)效果。

（3）超遠距離探測可以實現(xiàn)對油藏摸底，可快速準確地追蹤優(yōu)質(zhì)砂體，提高鉆井效率，增加調(diào)整井產(chǎn)量，延長生產(chǎn)周期。

（4）遠距離探邊工具為油田中后期的綜合調(diào)整提供了新方法，隨著調(diào)整井數(shù)量的增加，該技術應用前景廣泛。