水平井调研工作汇报

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自20世纪80年代初具有工业应用价值的水平井在欧洲诞生后，水平井技术就迅速席卷石油钻采行业。水平井技术在新油田开发和老油田调整挖潜上成效显著，它可降低勘探开发成本、大幅度提高油气单井产能和采收率等，以其投资回收率高、适用范围广泛的优点得到了全世界的青睐。然而水平井无论在钻井、测井还是开采诸方面都是一个新的技术领域。就测井而言，井的类型和完井方式直接影响测井仪器的输送方法，而水平井中重力与井轴方向相垂直以及井周围空间的非对称性使井下流动状态与垂直井极不相同，造成常规测井仪器在水平井中性能指标下降、响应机理发生变化、测井解释模型也随井眼位置不同而复杂化，这些都对测井提出了新的要求，同时也孕育着新的研究方向和课题。

1水平井与直井测井环境的差异

水平井不同于垂直井，其井眼也并非完全水平，井眼或地层也不会恰好位于设计所在位置。在这个较为特殊的环境里，测井环境与垂直井有很大的差别，要充分考虑需要考虑井眼附近地层的几何形状、测量方位、重力引起的仪器偏心、井眼底部聚集的岩屑、异常侵入剖面、以及地层各向异性等的影响。

1.1泥饼的差异

在水平井中，井眼下侧的泥饼比较容易与固相滞留岩屑混层，形成相对较厚的岩屑泥饼层，该岩屑泥饼层对径向平均测井仪器影响不大；但对定向聚焦测井仪器影响较大，该类仪器沿井眼下测读数时，不能准确有效地反映出地层的真实响应。

1.2侵入的差异

在直井中，将侵入剖面简化为以井眼为轴心线的圆柱体；在水平井中，由于地层的各向异性存在，侵入剖面比较复杂，主要呈非对称侵入分布，需区别分析。以原生孔隙为主的储层中，因原始沉积在平面上和垂向上存在明显的差异性，一般情况下，储层平面上渗透率大于垂直方向上的渗透率。因此，水平方向最初的侵入比垂直方向的侵入要深，其侵入剖面可简化为以井眼为中心线的椭球体。以次生孔隙为主的地层中，比如裂缝孔隙性孔隙型储层，井眼周围的地层渗透性存在着各向异性，形成更为复杂的侵入剖面。

1.3层界面的差异

垂直井眼与地层界面都是正交或近似于正交，测井探测的径向范围没有邻层及界面的影响，地层界面易划分。在水平井中，层界面与井眼以比较小角度相交，储层特性在水平方向变化很小，水平井测井曲线难以识别地层界面和流体界面，测井曲线所显示的界面与测量分辨率、探测深度、测量偏差和仪器读值方向有关。因此，测井曲线可能显示出相互之间的深度偏移。水平井与地层界面的相交关系则有以下几种可能：

1）与井眼相交的层面：层面以非常低的角度与井眼相交，很难在水平井的测井曲线上指示地层与流体界面，反映出的地层界面不再是一个点，而是延滞为一个“区间”，测井分层时应先找出这个“区间”，再找出界面点分层；

2）层面：层界面离井眼较近，在仪器探测范围内，测量结果受界面影响严重；

3）远离井眼的层面。不在仪器探测范围之内，测井曲线不受邻层及层界面的影响。

1.4各向异性地层

垂直井具有良好定义的水平层状分布且假定侵入为轴对称，而水平井则不然。水平井井眼并非完全水平的，无论井眼或地层也不会恰好位于设计所在位置，由于常规的井下仪器的设计是假设井眼周围地层是对称的，而在水平井中，这一假定的关系不再成立，由于地层与井眼是斜交或者近似平行的关系，围岩对探测器各边的影响是不同的，侵入也不对称，储层显示出非常明显的电阻率各向异性，因此，在水平井测井解释中，必须充分考虑到地层各向异性的影响。

2水平井与直井在测井响应上的差异测井仪器分为两大类。径向平均测量与定向聚焦测量。

径向平均测量取的是垂直于井眼并从井眼向外呈放射状的平面上的平均读数。只要这个平面上的地层是均匀的，它就会给出极好的读数。在垂直井中，由于探测是以井筒为中心，与井筒垂直的一个“地层圆盘”的平均读数，所以测量平面是均匀的，当地层均质、径向同性时，能很好的反映真实情况；在水平井中，径向平均测量是在垂直于层理面的平面上的读值。因此，仪器是在非均质、各向异性的介质上的读值，不能准确地反映地层实际特征。感应测井、侧向测井、自然伽马测井、自然电位、电极电阻率测井、声波测井等是径向平均测井，是目前油田水平井测井的主要项目。

定向聚焦测量仪通常是一种极板型仪器，它从特定的一侧井眼读数。密度测量仪是从井眼一侧读值的定向聚焦的一个例子。而地层倾角仪是从井眼的不同侧面进行四个不同方向的定向聚焦测量仪器，相临极板互成90°夹角，可使这些电阻率读数近似于浅电阻率，其探测深度类似于球形聚焦测井仪。因此，地层倾角仪器可以提供井眼上、下及两侧的电阻率信息。这种定向电阻率测井可指示地层界面的位置。沿水平轴的曲线可看作是“正常的”曲线，而将井上、下侧的曲线与之对比以显示其差异。在记录对应的电阻率读数时，下井仪的旋转是很重要的。用地层倾角仪很容易识别与井眼相交的地层界线。在水平井中定向聚焦仪器能比径向平均测量仪器更清楚的识别地层界面。

由于很多测井仪器是专为探测垂直井地层而设计的，在水平井测井解释时必须分析其测井响应与垂直井测井响应的差异。

2.1自然伽马测井

自然伽马仪器不具备方向性。在水平井中，仪器一般靠近井眼下方，探测下部地层比探测上部地层的灵敏度高，仪器响应的90%来自井眼周围8in（20cm）以内的地层。在仪器经过地层界面，并与层面交角较小时，自然伽马测井响应会受邻层影响有些拖长。

2.2补偿中子测井

补偿中子仪器本身不具有方向性，但由于仪器在测井过程中靠井眼的下方，其上方到井壁之间充满泥浆，它对中子探测起了屏蔽作用——使中子减速并大部分被吸收。所以补偿中子测井实际上是向下聚焦，测量值主要反映下方地层。中子测井响应90%来自井壁30cm以内的地层中。由于重力分异作用：泥浆滤液将集中在井眼的低部位，泥浆向井眼下方侵入更甚。一般情况下泥浆的含氢量比纯水低，会使中子测量值偏低。

2.3补偿密度测井

补偿密度测井仪器具有方向性，在水平井中，仪器在探测过程中贴靠下方井壁，向下聚焦。在井眼不规则或是弯曲井眼段，探测器靠井壁不好。从定性角度考虑，补偿密度测井响应特征表现很好，没有明显特征指示孔隙度可疑，但考虑井眼垮塌、井眼底部低密度的岩屑、井周仪器响应取平均值、探测器偏移以及侵入剖面异常等因素。一般情况下，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补偿声波测井

在水平井中，声波测井可以认为没有方向性。声波测井对井眼附近的高速地层敏感，通常在遇到高速地层前几米和离开高速地层后几米都受到高速地层的影响，这使得声波孔隙度比中子密度的孔隙度小。另外，钻井时由于应力作用在井壁产生的裂缝、井壁的泥浆侵入、仪器的偏心以及井底部沉积的泥饼岩屑均会使声波测井产生异常。研究表明，在同一地层，由于视倾角误差，孔隙度值偏差可达6p.u。

2.5感应测井

感应测井测量时电流围绕井眼呈环行，属于旋转对称测量，测井无方向性，受井斜影响十分严重。在水平井和大斜度井中，感应测井曲线几乎面目全非。水平井和大斜度井中感应测井响应的正演计算是正确认识这种复杂环境中感应测井响应特征的重要手段，是进行井斜环境影响校正的必要准备，是研究用感应测井曲线探测水平井井眼与界面距离的基础，同时也是感应测井理论的新发展。

2.6双侧向测井

在水平井和大斜度井中，影响双侧向测井响应的主要因素有井眼、侵入带、围岩、仪器偏心和井斜等。在水平井和斜井情况下，双侧向测井受井斜影响体现于薄层和中厚层以及厚层间的分界面附近：随着视井斜角增大，围岩影响增大，视电阻率幅度降低，深侧向的井斜影响大于浅侧向的井斜影响；双侧向测井测量响应受上下围岩的影响：且深侧向较浅侧向所受的影响大，测量响应对电导邻层比电阻邻层敏感。

2.7随钻测井

随钻测井是比较理想的水平井测井方法，进行数据处理时不用考虑侵入等问题，但其响应与仪器测量方位、仪器与井壁间距、井眼与地层夹角有关。随钻测井可提供地层评价所需的曲线有井下钻压和扭矩、自然伽马、电阻率（成像）、声波（成像）、中子、密度、核磁共振等。解释时必须考虑的因素有泥饼影响、地层的各向异性等。

3水平井测井综合解释

水平井测井解释是综合应用地质、测井、油藏和软件等方面知识和技术解决油田生产实践的过程。水平井测井解释的主要任务是水平井井筒轨迹及地层剖面咨询（水平井咨询）和地层评价等。其处理原则是先把水平井测井资料转换为井眼轨迹信息和储层特性参数信息.并根据这些信息绘制井眼轨迹横向空间展布图和垂深的测井组合成果图；然后在此基础上，灵活运用直井的测井解释经验对地层进行定量评价。

3.1水平井咨询

水平井咨询即是根据测井资料解决水平井钻井、地质、采油工程师提出的一系列问题，指导水平井钻进和检查水平井钻进效果，而且对于水平井地层评价工作也具有指导作用。在水平井钻进过程中，水平井咨询工作可以帮助和指导钻井工程师和地质家实时修正实际井眼轨迹和修正设计井眼轨迹；在水平井完钻以后，水平井咨询可检验水平井的实际效果，既能检查实钻井眼轨迹与设计井眼轨迹的吻合程度，又可检验水平井井跟轨迹的地质设计是否正确。

3.2地层评价

水平井地层评价的任务是搞清目的储集层的岩性、物性和含油性及其沿井筒的变化。水平井工作重点与垂直井略有不同：在垂直井中，测井解释的主要任务是进行地层评价，即划分储集层的孔隙度、渗透率、饱和度等参数，进而确定油、气、水层；在水平井中，其工作重点是与垂直井对比，找到相应的储集层，分析该储层平面上的展布和物性变化情况。按照此目的，根据绘制出的斜深和垂深的测井组合成果图，测井分析家和地质分析家可以方便地对斜井和周围直井进行地层对比，分析储层层段的垂直厚度及斜厚度，从而对水平井做出更全面、更准确的地质评价。

3.3井眼轨迹与油藏的空间关系

无论是钻井地质导向完井方案的优化，还是水平井测井解释综合评价与采油工程优化研究，都涉及到一个核心问题：水平井井眼轨迹与油藏的空间关系问题，主要包括：1）水平井井眼轨迹与以油藏为核心的地层之间的关系；2）水平井井眼轨迹与储层流体分布之间空间的关系；3）水平井井眼轨迹与油藏储层物性空间分布的关系。4水平井测井解释技术现状与发展趋势

水平井钻井在国内的发展非常迅速，水平井的解释技术也相应取得了较大进展。1993年9月由石油测井学会主办的“水平（大斜度）井测井射孔（取心）资料解释技术交流会”，标志着我国各大油田及科研院所已开始全面深入地调研分析和引进消化水平井技术了。多年来国内水平井测井解释在理论成果、解释方法与应用软件方面取得了丰硕成果。归结起来，其研究思路有两个：①以仪器响应的计算机模拟研究为基础，通过制作理论图版寻求合理的解释方法；②以岩石各向异性研究为基础，认为仪器在大斜度井和水平井中的响应异常是由于地层的各向异性引起的。尽管大斜度井、水平井测井响应特征与解释方法研究得到了一定的发展，但与国外现有水平井测井解释技术对比，国内油田在水平井的测井解释中还落后很多。首先，测井数据采集技术的滞后制约着随钻测井地质导向的解释技术、单一水平井的综合地层评价技术、多（水平）井的油藏描述等的发展；第二，垂直井所固有的解释方法在水平井解释中仍然占主导地位，具水平井特点的解释方法还须系统化和综合化；第三，水平井测井响应的校正特别是各向异性地层中的校正还没有走向实用化，水平井测井响应的反演方法与实用化也面临着前所未有的挑战；最后，水平井的成图系统在储层的几何形状描述和油藏动态特征统计显示、储层垂向上描述与横向变化的岩石物性参数的结合以及三维可视化显示等方面还需要进行不断完善。现在，水平井已不仅仅只用于油田的开发，它在油田的勘探特别是XX县区的地层评价中将发挥越来越重要的作用。因此，提高数据采集技术水平、发展和完善水平井测井方法进而提升水平井测井解释技术水平是中国测井届所面临的艰巨的任务。

水平井技术有着广阔的发展前景，而水平井测井解释的进展已经落后于钻井技术，展望未来，水平井的解释技术有必要从以下几方面加以关注：

1）针对存在的问题发展新的水平井测井技术，包括随钻测井技术、超远距高分辨率测井技术，而新的水平井测井解释技术必须跟上脚步；

2）开展复杂条件下各种测井方法的高效数值模拟研究，以模型井中的仿真实验为基础，研究仪器对侵入、围岩、各向异性、偏心的敏感性，认识复杂条件下测井响应特征；

3）开展复杂条件下测井方法的反演技术研究，三维条件下地球物理参数的反演需要高效数值模拟方法作支撑；

4）精细研究水平井