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【技术】塔里木深井旋转地质导向钻井技术文/张程光吴千里王孝亮吕宁，中国石油钻井工程技术研究院中国石油塔里木油田公司中国石化石油工程公司胜利分公司引言对于埋藏深、地质构造复杂的油藏，应用弯壳体导向螺杆钻具通常无法有效引导井身轨迹准确达到或穿越储集层，而旋转地质导向钻井因其技术优势被越来越广泛地应用，目前已成为一项主流技术。
近年来全球范围内的地质导向与旋转导向服务井数快速增长：以斯伦贝谢公司为例，地质导向作业井由2006年的近300 口上升至2009 年的700 口，旋转导向系统进尺则从2006 年的5 898 km 提高至2011 年的19 740km；2004—2010 年在国内各种复杂、难动用油气藏应用地质导向技术的水平井超过345 口。
塔里木油田某区块的薄砂层油层埋藏深、厚度小，且构造边缘横向发育不稳定。
为了更高效地开发该类油层，引入旋转地质导向技术，并通过不断摸索试验使该技术更好地适应区块地层条件，确保井眼轨迹始终处于油层中最佳位置。
1 塔里木油田深井薄油层钻井技术难点及对策①的层埋藏深、厚度薄。
目的层垂深超过5 000m，完钻井深5 500～6 000 m，采用传统滑动钻进方式会因井深增加造成摩阻扭矩的增加，对MWD（随钻测量）信号传输的要求也会提高；目的层为两套砂岩，油层薄，厚度仅为1～2 m。
为获得较好的开发效果，需采用双台阶水平井钻井。
旋转地质导向钻井技术的旋转钻进方式有利于岩屑运移和井眼清洁，能降低摩阻，从而提高水平井段延伸能力。
②裸眼井段长、岩性变化大。
二开裸眼井段长达5 000 m 左右，易出现托压和黏卡现象，渗漏层和垮塌层均处于同一井眼内，地层砂泥岩互层多，钻时不均匀，地层研磨性强。
因此，需控制合适的钻井液黏度和切力、根据导向工具的作业特点选择钻头型号，同时在旋转钻进的基础上加强短程起下钻协助带砂。
③构造边缘储集层横向展布不均、地层对比困难。
油藏构造边缘的砂体发育不稳定、地层倾角变化大，地层对比困难，增加了着陆位置判断和油层追踪的难度。
地质导向技术在水平井钻探中的应用研究一、前言（一）项目的意义与来源水平井是大幅度提高采收率、加快资金回收、降低油田开发综合成本的有效途径。
它被国内外油田广泛应用到多种类型油气藏的开发生产中，取得了显著经济效益。
随着地震资料品质的提高和油藏精细描述工作的深入，冀东油田于2002年开始大力推广应用水平井技术，水平井的数量快速增长。
油田首先在柳赞油田柳102区块第三系边底水油藏成功实施了不同目的层的水平井5口；随后，相继开展了高104-5、高63、庙101等区块浅层油藏水平井开发，同时还在高78、高5等区块实施了穿层大斜度水平井、高29区块多油层分支水平井、高含水区小井眼开窗侧钻水平井作业。
已实施的水平井在提高单井产量、提高油藏采收率和降低成本方面均取得了较好的效果，为近几年油田产能建设、较大幅度提高区块原油产量打下了基础，使油田开发工作取得了重要进展。
可以认为，水平井技术是复杂断块油田提高采收率、提高产量，最终提高勘探开发整体效益的最有效途径之一。
地质、工程设计完成后，在水平井施工中，地质导向技术必不可少，是指导现场定向施工，及时引导钻头走向、最大限度地钻遇油层的关键技术，直接影响水平井成功实施。
冀东油田自2001年在开发生产中实施水平井技术以来，截止到2005年12月31日，已钻各类水平井111口。
地质导向技术通过这些大量的实践和研究，逐步发展为成熟的技术，形成了一套适合油田地质特点的导向技术。
为了进一步推广地质导向技术，系统总结以往经验，为今后不同井况、不同地层水平井施工提供最优方案，2004年冀东油田设立了《地质导向技术在水平井钻探中的应用研究》应用性科研项目，由勘探开发工程监督中心承担，研究时间为二年（2004年1月-2005年12月），课题编号2003-8-3。
（二）立项目的及主要研究内容1、立项目的该项目立项目的是通过对完钻水平井地质导向技术的应用效果进行总结分析，尤其是对钻探失败的水平井进行原因分析，结合实际工作中遇到的困难，寻求解决方案，建立切实可行的地质导向思路。
地质导向工艺及方法近年来，随着油气开采速度的加快和产量的不断增加，钻井过程中地质条件也变得越来越复杂，常規钻井方法所获得的数据信息通常都是不精确、模糊、不确定以及非数值化的，给钻井工作带来了许多不确定因素。
而地质导向钻井技术的应用，能够使钻井过程走所获取的大量的来源不同钻井信息通过经常数据库和模型数据库进行实时处理，对井眼轨迹进行实时动态跟踪监测和调整，为薄油层、厚油层顶部剩余油藏以及复杂油气储层的地质钻井提供了技术支持，本文对此进行分析。
标签：地质导向;钻井工艺;随钻测量;应用研究1 引言地质导向钻井（Geo-Steering Drilling）工艺技术是具有高科技含量的和现代化水平的钻井技术，该项技术是以油藏储层为目标，通过对钻井过程中的各项随钻地质、工程参数测量及随钻控制手段，对各项数据进行实时动态跟踪采集、分析、研究并指导井下钻具钻进姿态，使井眼轨迹能够精准钻入油藏储层[1]。
地质导向钻井技术对死油区中或者厚油层顶部剩余油藏、边际油田、较薄的油藏储层的开采具有重要意义，能有效提高油田产量和采收率。
2 地质导向钻井工艺技术地质导向钻井技术是以井眼轨迹精准钻入油藏储层为目标，包括测量、传输以及导向三项功能。
（1）测量。
主要对电阻率、自然伽马等近钻头参数及井斜角等工程参数进行随钻测量。
（2）传输。
使用MWD（随钻测量仪器）和LWD（随钻测井仪器）将井下实时动态测量数据传送至地面处理系统，作为地质导向钻井决策的依据。
（3）导向。
应用井下导向马达（或钻盘钻具组合）作为井眼轨迹导向执行工具，使用无线短传技术将近钻头测量数据不通过导向马达直接传送至MWD和LWD并上传至地面数据处理系统[2]。
（4）软件系统。
软件系统包括地面信息处理系统和导向决策系统，主要对井下上传的实时动态数据进行处理、解释、分析、判断和决策并指挥导向钻井工具精准钻入油藏储层的最佳位置[3]。
3 地质导向钻井技术的应用2016年6-7月，江汉测录井公司地质研究中心辅助甲方完成了平桥区块焦页188-2HF井、焦页182-6HF井、焦页184-2HF静的地质导向工作，取得了预期的效果。
地质导向方法地质导向方法是勘探工作中常用的一种技术手段。
它通过对地质特征的观察、研究和分析，结合物探数据进行综合判断，以达到找矿的目的。
本文将介绍10种关于地质导向方法的技术手段，并对其进行详细描述。
1. 地质调查地质调查是一种了解地球表层结构和矿产资源分布的方法。
通过对地质地貌、矿床地质、矿床储量和分布等方面的调查，确定矿产资源的类型和分布规律，为后续的工作提供依据。
2. 地球物理勘探地球物理勘探是通过地球物理方法获取地下和地表的物理信息，来推测地下结构、矿床存在和分布的方法。
如重力法、电磁法、地震法、磁法等。
3. 钻探技术钻探技术是通过钻取地下岩层，获取岩石样品来分析地下构造特征、岩石类型、矿物成分等信息。
常用的钻探方法有钻孔、工程钻井、岩心钻取等方法。
4. 地球化学勘探地球化学勘探通过对地球表层和地下矿体周边物质的化学分析，寻找有矿质点的分布规律和矿体性质。
常用的地球化学方法有土壤丈量、水样分析、岩石分析、矿物测定等。
5. 矿物学分析矿物学分析是通过对地质样品中的成分和结构进行分析，寻找矿物和矿床的特征和规律。
矿物学分析方法可以包括矿物形态分析、EBSD(电子背散射衍射)分析等。
6. 地质雷达勘探地质雷达勘探是通过测定地下介质内的物理对象的电磁波反射、折射等现象，获取地下岩石结构等信息。
常用的地质雷达勘探有单频雷达、多频带雷达等。
7. 计算机辅助矿产普查计算机辅助矿产普查是基于计算机技术和地理信息系统的手段，在数字化数据收集、管理和分析方面比传统普查方法更有效。
技术包括数据收集、数据分析与可视化、智能模型等。
8. 地形地貌分析地形地貌分析是通过对地形地貌特征的研究，确定矿床的分布规律和形成条件，从而推测矿源所在地。
分析方法包括地形测量、数字高程模型分析、三维可视化等。
9. 遥感技术遥感技术是通过对卫星图像等无人机获取的地表信息的处理，来推测地表相应的岩层构造信息以及影响加成等因素。
遥感技术包括光学遥感、雷达遥感等。
162当前，最常用的技术方法是最小二乘法。
LWD技术是一种基于钻探过程中的地质条件（井眼轨迹、钻头位置、井眼角度等）与地层电阻率之间的相互影响，实现对油气层进行有效的定位和定向的一种新兴的测井技术，可实现对油气层位置和岩性的动态监测。
在此基础上，提出了一种基于 LWD技术的新型测井方法。
水平井是一口高产量、低廉的油田，其钻探成功率与油气藏的钻探工艺密切相关。
随钻测井技术具有指导地质导向和实时评价储层物性等优点，对改善储层钻进速度、缩短完井周期和降低水平井测井风险具有重要意义。
在大斜度井和水平井的勘查和开发中，采用了随钻测井技术。
1 发展概况当前，在水平井中使用的随钻测井技术有：一是识别岩性，测定地层倾角，测定水平段长度；二是利用已有的地层岩性和构造信息，对水平剖面进行轨道控制；三是利用地层的岩性和结构信息，对水平线的航迹进行了动态修正。
从国内外的研究进展来看，随着随钻测井技术的不断发展，随着随钻测井技术的不断深入，人们对该技术的认识也越来越深入。
在水平井技术、随钻测井技术等方面取得长足进步的同时，也使随钻测井技术在今后的研究中占有越来越重要的地位。
基于岩性、断裂、沉积相、气顶等特征，对岩性及岩性进行识别，而上述特征均受外部环境的制约，其识别效果会有很大的改变。
另外，常规的地质方向法在实际运用中也面临着诸多问题，如：因勘探设备与岩层间的间距较小，不能对岩层的变形情况进行准确的判定；但在实际应用中，因检波器与地层相距太近，不能准确判别出含油层；但在实际应用中，因检测仪与岩层相距很近，不能对岩层的地质变形做出精确的判定。
随着我国石油资源的日益丰富，石油资源的日益丰富，采用常规的地质导引方式已难以适应石油资源的需求。
为此，必须对现有的地质导引技术进行改进与创新。
随着随钻录井技术的不断发展，随钻录井的地导技术也在不断发展。
地质导向技术在水平井钻井中的应用将形成一套完整的水平井测量工艺、轨迹控制与安全钻井的技术体系，可有效保障钻井轨迹在油层中的最优穿越，提升油层的钻井效率，推动水平井钻井技术的发展与提升。
水平井随钻地质导向方法的应用摘要：地质导向技术是水平井在钻进过程中，根据油层地质资料和随钻的测量数据，实时地调整井眼轨迹的测量控制技术。
该技术是先在水平井钻前建立地质导向模型，并根据测井资料，对随钻测井曲线及可能钻遇的地层岩性进行预测；然后在钻进过程中，建立好地层模型，利用随钻的测井和测量资料，以及地质导向软件，在水平井的钻进过程中不断调整最初的设计，调整优化选进的方向，将井眼轨迹调整到油藏最佳的位置，在高效开发复杂油藏方面具有极大的优势。
关键词：水平井；地质导向；钻井轨迹；地层预测；1 随钻地质导向的重要性地质导向钻井技术是在世界范围内的勘探开发形势面临复杂地质条件的背景下和随钻测量技术日趋成熟的基础上发展起来的，是20世纪90年代国际钻井界发展起来的前沿钻井技术之一，该钻井技术以实时测量多种井底信息为前提，利用随钻测量数据和随钻地层评价测井数据与没定的储层地质特征进行实时评价和分析，根据评价结果来精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。
实时测得的井底信息包括两类:一类是地质参数，包括电阻率、自然伽玛、岩性密度、声波、地层倾角等;另一类是工程参数，包括井斜、方位、工具面角、井底钻压、井底扭矩和井底压力等。
无线随钻测量系统是地质导向钻井技术的主要组成部分，可以在随钻测量井眼轨迹几何参数的同时实时测取地质参数，绘制出电阻率、自然伽玛等测井曲线，并以此作为地层分析对比的依据。
地质导向技术的优越性有以下几个方面:（1）连续的井眼轨迹控制，减少了起下钻次数。
(2)钻头处的井斜传感器减少了大斜度井、水平井的井斜误差，减少了井眼的曲折度，增强了井眼位移延伸能力，减少了摩阻对钻柱的磨损。
(3)钻头钻速传感器能使司钻最佳使用导向马达，由此可提高机械钻速，延长马达的使用寿命，减少起下钻换钻具的时间。
(4)近钻头传感器使钻头处参数测量的滞后时间接近于零，能使井眼最大限度地保持在油藏内。
(5)方位伽玛射线测量能在钻头处进行地层对比，这对探测标志层、确定套管下深和取心层位是非常有用的，同时还可使司钻确知是否钻穿地层的顶部或者底部。
水平井随钻地质导向方法及应用探讨摘要：随钻地质导向技术在提高水平井钻井成功率和水平段有效率方面发挥重要作用，近年来，随着水平井在油气田开发中应用越来越普遍，地质导向技术也得到了广泛应用。
为了提升地质导向技术应用效果，对随钻地质导向工作方法进行了总结，并着重探讨了水平段钻头出层位置判断、地层倾角计算、地层视厚度分析等，具有一定参考意义。
关键词：水平井；地质导向；工作方法；应用1前言国内外统称的地质导向技术, 主体是LWD仪器本身。
导向工程师先是结合油藏特点, 建立地层模型, 再利用LWD测量的各项参数, 不断修正模型, 以期达到和实现地质目的。
随钻地质导向对水平井钻井而言是十分重要的, 不能将其等同于常规直井的跟踪录井工作, 这是油田的地质认识精度和水平井钻井的特殊性所决定的。
水平井钻井相比与直井钻井有其特殊性。
水平井在钻进过程中, 当钻头在到达靠近油层的深度时, 井斜达到90度左右, 几乎与油层平行。
此时,钻头在垂向上变动的能力很小。
这种情况下, 即使构造的变化幅度很小, 为进入油层而浪费的水平进尺也会很长, 而且还会增加钻井风险。
为了弥补地质认识精度方面的不足, 适应水平井钻井的特殊性, 在水平井钻井实施过程中, 加强了水平井随钻地质导向工作, 通过系统而正确的随钻地质导向, 做到了尽可能提前发现地下情况的变化, 及时对水平井的设计参数做出修正, 指导调整钻井轨迹, 减少无效进尺, 从而提高钻井成功率和水平段有效率则显得尤为重要。
2 水平井地质导向工作方法把水平井随钻地质导向工作总体分为两各阶段。
第一阶段包括钻导眼和造斜到进入油层以前的过程, 即钻导眼和造斜段过程。
这一阶段地质导向工作主要是循环进行“预测-验证-修正”三项步骤;第二阶段包括进入油层继续钻进到井底并完钻的过程, 即钻水平段过程。
这一阶段地质导向工作主要是持续进行“寻找-确认-追踪”三项步骤。
图1 水平井地质导向工作流程图在进行第一阶段地质导向工作时, 重点把握两个环节。
地质导向系统
随钻实时地质导向系统是华油阳光公司开发的一套集实时数据接入、导向建模、实时地层调整、井轨迹
预测、各种曲线综合对比、模型正演和反演等功能为一体的系统平台。该平台以强大的WITSLML实时数
据库为依托，采用非常先进的GEF标准MVC和虚拟继承技术，实现了基于静态数据和动态实时数据相结
合的地质导向功能。
地质导向系统能够随时“报告”钻进情况，让钻探目标不再固定不变，而是根据油（气）层的位置随时调
整，将原先预测固定的“几何靶”变成了实际的不确定“移动靶”，实现了油（气）层钻遇率最大化。
该系统集合国外各种成熟系统的优势功能，并结合国内业务需求和中国人的操作习惯，弥补了国外主流
软件功能上的一些不足，更符合国内用户的需求，在国内的一些大中型油田得到近20口井的实际应用，平
均钻遇率在93%以上，得到了用户的一致好评，打破国外专业公司对地质导向系统的技术封锁。
