基于LWD电阻率测井的碎屑岩水平井轨迹调整方法与流程

基于lwd电阻率测井的碎屑岩水平井轨迹调整方法
技术领域
1.本发明涉及水平井随钻跟踪油层技术领域，是一种基于lwd电阻率测井的碎屑岩水平井轨迹调整方法。


背景技术：

2.一九六五年至一九七五年，随钻测井技术在国外开始出现，但发展较为缓慢，零星的几个专利表明，这一时期还处在随钻测井的探索阶段。1975年至1995年随钻测井专利申请数量较为稳定，国际众多测井公司均相继推出了代表性的随钻测井产品，如：1978年teleco公司推出了第一支可靠的商用随钻测井仪器，采用钻井液压力脉冲传输测量数据；1984年随钻电磁波电阻率测井仪上市，1993年斯伦贝谢anadrill公司推出第一代集地层评价和地质导向为一体的ideal地质导向系统，等等。1995年至今，国外的随钻测井专利申请从整体上来看呈现出了井喷式的发展。我国随钻测井技术的研究起步较晚，直至2000年左右才有该领域的专利申请出现，但自2005年开始，我国在该领域的技术有显著增长。从上述调研发现，随钻测井跟踪技术绝大部分属于行业内的专利技术，属于企业核心资产，复杂程度和技术门槛很高，普通专业技术人员都无法接触。
3.从专业发展历程看，随着成功地发现越来越多的油藏，石油勘探开发工业已转向开发那些更困难和更边缘的油藏(油藏更小、油层更薄、裂缝性油藏和物性差的油藏等)，以前这些油藏的地质评价结论都很差而被忽视。如今技术和经济两个方面都对钻井方案设计提出挑战。深水环境、大位移井、水平井和多底井这些15年前还是很少见或根本不存在的情况，现在已常规用于提高油藏的产量和储量而被愈来愈广泛地得到重视（allenf,1997）。uvd技术发展的第二个阶段出现在九十年代中期，其代表性的进展是发展了方位测量技术、井眼成像技术、带仪器的导向马达和正演模拟程序，通过地质导向来实现准确确定井位（bonners,1998）。最初实时导向使用钻速参数，以后根据电阻率曲线来判断井下流体和地质情况，现在使用实时方位测量(包括井眼图像、地层倾角和密度测量结果)来寻找油藏位置并使井眼轨迹保持在油藏的有利部位（rsmusj,1999）。如今钻井效率、风险管理和精确确定井眼位置是降低勘探开发成本的关键因素。钻井效率意味着成本最小化或通过避免出现如钻柱损坏、卡钻、流体涌入井眼或漏失等问题所导致的损失，并且钻井效率同样也涉及管理钻井过程中的相关风险问题(例如井壁不稳定性问题)。大地力学模型(mem)可用来综合获得全部资料（aldredw,1998）。精确确定井位意味着在目的储层中将井眼轨迹沿最佳方向进行导向，达到井产量最大化的目标。与此同时，由于发现油藏成本高的经济方面的约束，常常要求一口井能钻到多个目标，典型的情况就是通过钻很长的水平井段来实现这一目的。如果对于地质和构造方面不可预见的变化不能迅速作出正确校正的话(例如断层水平、断距或者地层倾角变化)，将导致斜井或水平井价值不高。实侧钻头附近倾斜和方位数据(特别是井眼图像)，可为达到理想的目标提供最佳手段。目前上述仪器一般能达到绝对垂直深度变化小于2m，相对深度变化小于0.35m的偏差范围。井眼不仅能保持在很薄的产层内，而且也避免了与在同一层中的其它井眼相冲突（pogsonm,1999）。通讯技术的飞速发展，
特别是以因特网为基础的解决方案，使得实时向世界任何地方传送解决方案变为现实（brownt,2000）。实时uwd测井产品现在包括测高分辨率电阻率、孔隙度、声波传播时间、井眼图像、地层倾角、环空压力、泄漏和地层综合测试等项目（rezmer-cooperl,2000）。利用随钻测井技术可大大提高井位的准确性。将新型的钻头处倾斜测量(ami)模块与vision模块的连续井眼侧量进行组合可以优化钻井控制，提高钻井效率（vareom,1999）。
4.从目前技术掌握的主要对象可见，随钻测井技术门槛高，技术难度较大，普通钻井跟踪技术人员无法涉及，无形中给现场钻井监督人员造成跟踪困难，跟踪过程中主观能动性较低等问题。
5.总之，目前现有技术中仍存在以下问题亟待解决：（1）钻井速度很快，需要现场跟踪地质人员准确判别油气层的钻遇情况，但是lwd测井门槛较高，现场专业技术人员缺乏。（2）现场水平井钻揭地层厚度越来越薄，调整频率越来越高，难度越来越高，对专业技术能力要求越来越高，急需一种可以快速培训现场技术人员的技术和方法。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种基于lwd电阻率测井的碎屑岩水平井轨迹调整方法，克服了上述现有技术之不足，其能快速建立一条有效的判别曲线，结合rt数据建立钻头调整判别机制，在水平井开钻前可以给现场跟踪人员制定简单快速的跟踪方案，以在钻进过程中，根据所述判别机制实时调整钻头钻进方向。
7.本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于lwd电阻率测井的碎屑岩水平井轨迹调整方法，包括以下步骤：步骤一：收集现场设计水平井的相邻直井的测井资料；步骤二：读取步骤一中收集到的测井资料中目的层段及其上下围岩的gr和rt数值；步骤三：利用目的层段和上下围岩的gr和rt数值计算调整因子，tzyz=1.05
gr
*rt/100
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(1)公式（1）中，tzyz为调整因子；步骤四：根据步骤三计算得到的调整因子建立调整因子（tzyz）的曲线；步骤五：将调整因子的曲线与rt曲线数据做交汇图，以确定目的层（即油层）、上围岩和下围岩的判别界限；步骤六：根据确定的目的层、上围岩和下围岩的判别界限制定对水平井跟踪轨迹控制的钻头调整响应机制；步骤七：根据公式（1）在钻井过程中随钻测井实时计算连续的调整因子数值；步骤八：根据制定的钻头调整响应机制和计算的连续调整因子数值进行判断，并根据判断结果做出响应，对钻头方向进行实时控制。
8.下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：上述钻头调整响应机制的启动条件为rt小于阈值a。
9.上述进一步地，钻头调整响应机制的启动条件为lwd测井曲线8米内至少80% rt数值小于阈值a。
10.上述钻头调整响应机制启动后，当调整因子数值大于或小于阈值b时，启动相应的
响应，实时控制钻头方向。
11.上述进一步地，当调整因子数值大于阈值b，下调钻头；当调整因子数值小于阈值b，上调钻头。
12.上述进一步地，当随钻测井数据连续8m的调整因子数值中至少有80%大于阈值b，下调钻头；当随钻测井数据连续8m的调整因子数值中至少有80%小于阈值b，上调钻头。
13.本发明根据目标层的岩性曲线gr和含油性曲线rt建立调整因子模型，并快速建立一条有效的判别曲线，结合rt数据建立判别机制。利用简单的判别机制确定钻头在薄目标层中的钻进方向是上倾钻出还是下倾钻出。本发明在水平井开钻前就可以给现场跟踪人员制定简单快速的跟踪方案。
14.本发明是随钻测井手段在随钻地质跟踪中的重要拓展，它具有成本低，成果明显，效果指向性明确的特点。为创新开发和进一步开发随钻跟踪仪器提供了帮助。
15.在水平井的钻井过程中，利用随钻测井资料实时跟踪地质目标（油气层），需要从已钻邻井的各种测井资料及其解释结果中归纳总结概括出目标层的测井地质特征，以此为比较参照模式，从目标层岩性、物性和含油气性在随钻测井中的反应方面考虑，建立随钻地质跟踪参数的预警模型，由此模型相应的预警曲线，判断钻头是否钻达要求的地质目标层。
附图说明
16.附图1为本发明的流程图。
17.附图2为本发明实施例tzyz与rt交汇图。
18.附图3为本发明实施例m001井水平井tzyz现场跟踪轨迹调整示意图。
具体实施方式
19.本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
20.测井资料中，gr是指常规gr测的总伽马值，rt是指4米底部梯度电阻率。
21.下面结合实施例对本发明作进一步描述：实施例：一种基于lwd电阻率测井的水平井轨迹调整方法，如图1所示，包括以下步骤：1 收集待钻水平井的相邻直井的测井资料，并选取目的储层及其围岩gr和rt数据：以新疆某油田百口泉组薄储层水平井跟踪应用为例，水平井开钻前收集相邻直井（最好是导眼井）储层段及其相邻围岩的测井资料，如待钻水平井为m001，临井（导眼井）为m1823井，储层（油层）段在2458.5m至2462.5m深度范围，上围岩段在2450m至2458.5m深度范围，下围岩段在为2462.5m至2471m深度范围，拾取储层段和上下围岩的gr和rt数值，具体数据见表1；2 参数重构（结合rt数据求得tzyz参数）2.1 利用tzyz计算模型求取调整因子tzyz数值（见表1）：计算方法如下式（1）所示：tzyz=1.05
gr
*rt/100
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(1)
2.2根据标2.1中得到的系列tzyz数值建立调整因子“tzyz”的曲线；3 确定判别界线参数：将2.2绘制的曲线投入横坐标是“rt”参数、纵坐标是“tzyz”参数图版中得到交汇图（如图2所示），利用数据的分异性可见，交汇图中，原始rt数据对油层及其上下围岩分异性较差，tzyz对上下围岩的分异性好，初步分异界限定位，rt》34ω.m（34ω.m为阈值a）时钻头钻入油层不需要调整，当rt《34ω.m时且tzyz》5.0(（5.0为阈值b）时为钻头钻入上围岩层，当rt《34ω.m时且tzyz＜5为钻头钻入下围岩（图2）；4 确定现场跟踪响应机制：根据4得到的分异界限确定具体判别时的响应机制为：当随钻测井数据连续8米（64个数据）中，rt数值80%以上小于34ω.m时，启动响应机制；响应机制启动后，若64个数据中，80%数据属tzyz＜5.0，则说明钻头下翘钻入下围岩，需调整钻头角度往上钻入油层；若64个数据中，80%数据属tzyz》5.0，则说明钻头上翘钻入上围岩，需调整钻头角度往下钻入油层。
22.本发明的现场应用案例：2020年现场进行了m001井的现场钻探，钻井过程中m001随钻测井跟踪中tzyz响应机制启动3次，3次调整钻头后均再次进入油层（图3），油层钻遇率提高到91.2%，明显高于区域内的62.3%的油层钻遇率，跟踪结果显示在不依赖导向钻井前提下，仅利用rt和tzyz参数就可实现现场的水平井轨迹调整和动态跟踪，使用成本低廉，可在区域内进行大规模推广。
23.综上所述，本发明根据目标层的岩性曲线gr和含油性曲线rt建立调整因子计算模型，并确定目的层（即油层）、上围岩和下围岩的判别界限，再根据目的层、上围岩和下围岩的判别界限制定对水平井跟踪轨迹控制的钻头调整响应机制；在钻进过程中，根据钻头调整响应机制和实时计算的调整因子数数据，对钻头方向进行实时控制，该方案简单有效，使现场跟踪人员易于掌握和使用，现场跟踪人员根据本发明可制定简单快速的跟踪方案。
24.以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。