摘要：水平井技術(shù)在給油氣田開發(fā)帶來巨大效益的同時，也給測井等工程技術(shù)帶來了新的難題。水平井隨鉆測井和直井電纜測井具有較大差別，不同的測井響應特征對已比較成熟的電纜測井解釋方法提出了挑戰(zhàn)。在比較了水平井中隨鉆測井和電纜測井感應電阻率曲線之間的區(qū)別后，得出以下結(jié)論：兩者在儲層內(nèi)部相差較?。辉诮缑嫣幖捌涓浇捻憫卣魇艿貙咏缑姹砻骐姾?、鉆井液侵入深度大小及井眼與地層夾角大小的影響較大。在測井解釋中以電阻率資料為主時，應結(jié)合其他測井資料綜合分析井眼軌跡與地層界面之間的關(guān)系和夾角大小，從而正確地劃分儲層界面。

關(guān)鍵詞：水平井；感應測井；響應；特征；井眼軌跡；地層界面

    水平井技術(shù)已經(jīng)成為油氣勘探開發(fā)的熱點技術(shù)，給油氣田開發(fā)帶來巨大效益，同時也給測井等工程技術(shù)帶來了新的課題^[1]。水平井隨鉆測井和直井電纜測井具有較大差別，不同的測井響應特征對已比較成熟的電纜測井解釋方法提出了挑戰(zhàn)。

    水平井中電阻率數(shù)值大小是判斷是否鉆入油氣層最直接的證據(jù)，測井解釋和地質(zhì)解釋過程中常把電阻率數(shù)值升高作為進入油氣層的主要依據(jù)，并以此進行開發(fā)，但有時候開發(fā)結(jié)果不太理想，這是因為電阻率數(shù)值升高不一定是進入了油氣層的內(nèi)部造成的，有可能是沿界面處鉆進，由于界面上的表面電荷引起電阻率數(shù)值的升高^[2]。

    水平井和大斜度井在界面處對感應測井電阻率數(shù)值的影響前人做過許多工作。肖加奇、張庚驥通過數(shù)值模擬證明當井斜角小于45°時，界面附近的響應特征與直井基本相同；當井斜角大于45°時，感應測井曲線上出現(xiàn)犄角狀的尖峰，且尖峰隨井斜角的增大而增高，中感應也存在同樣的問題，但中感應電極存在不對稱性，隨著井斜角的增大，中感應曲線上的不對稱性越明顯，而且中感應比深感應受井斜影響小，中感應響應曲線上犄角狀的尖峰低很多^[3]。

    汪功禮等分別模擬了感應測井響應在無井無侵、有井無侵、有井有侵3種傾斜地層的響應，由于地層邊界上的表面電荷引起曲線上出現(xiàn)所謂的“極化角”，沒有井眼時，“極化角”更尖銳，有井眼和侵入存在時，“極化角”逐漸變小，以至被平滑掉，沒有井眼時，“極化角”對應于地層界面，有井眼時，“極化角”對應偏向高阻層內(nèi)部^[4]。

    史曉鋒等通過模擬隨鉆測井中高頻電磁波電阻率測井表明界面處的電阻率峰值遠遠大于實際的電阻率值，當儀器離界面有一定距離時，測井儀器就受到地層界面的影響^[5]。

    筆者通過比較水平井中隨鉆測井電阻率和電纜測井電阻率曲線，分析了在儲層內(nèi)部和界面上的曲線特征^[5～6]，提出了水平井中界面劃分的方法，并結(jié)合其他資料可進一步確定儲層界面是上界面還是下界面。

在儲層內(nèi)部電阻率響應，當儀器沒有探測到界面位置時，隨鉆電阻率數(shù)值和電纜測井電阻率數(shù)值相差不大，它們都沒有受到界面和上下圍巖的影響，探測到的是地層真電阻率。但隨鉆電阻率測井可以基本不考慮鉆井液侵入或鉆井液侵入較淺，而電纜測井時鉆井液侵入有一定深度，因此電纜測井電阻率數(shù)值比隨鉆測井要小10%～50%。圖1中看出井斜為90°左右、井眼軌跡近似水平在儲層內(nèi)部鉆進，電纜測井感應電阻率曲線數(shù)值比隨鉆感應測井數(shù)值要小，但數(shù)值相差不大。

 

在界面附近處電纜測井由于深感應先探測到儲層高電阻率值，使之數(shù)值上升較快，中感應后探測到儲層高電阻率值，數(shù)值上升相對滯后，在對數(shù)曲線上表現(xiàn)為深和中感應電阻率曲線數(shù)值表現(xiàn)為一定的幅度差。隨鉆感應電阻率測井由于探測深度比電纜測井小和沒有鉆井液侵入，因此它的測井曲線幅度差和電纜測井相比要小，但隨鉆測井電阻率數(shù)值比電纜測井數(shù)值高50%～100%。從圖2中看出在1458～1470m之間，隨鉆測井數(shù)值明顯比電纜測井數(shù)值要高，二者絕對數(shù)值差也高于第一種在儲層內(nèi)部的情況；在1470～1485m之間，隨鉆電阻率測井和電纜電阻率測井曲線數(shù)值相差較大，隨鉆測井出現(xiàn)4個電阻率數(shù)值增大異常的地方，說明鉆井井眼軌跡在這段經(jīng)過界面4次，井斜曲線在這段也出現(xiàn)為倒“S”形狀，變化較大；而電纜測井電阻率數(shù)值出現(xiàn)一次增大異常的地方，從曲線上看好像只通過界面1次，這是由于電纜測井受鉆井液侵入的影響，界面處的“極化角”被平滑掉了。圖2中顯示的1465～1485m段井斜角為90°～92°、井眼軌跡向上，與地層傾角方向基本一致、傾角為4.5°。因此該段地層是沿地層界面附近鉆進。

 

    地層傾角與鉆井井眼方向之間的夾角對電阻率測井數(shù)值有較大影響。在儲層內(nèi)部儀器沒有探測到地層界面時，它們之間的夾角對電阻率數(shù)值影響不大，在界面附近就應該考慮界面附近的泥巖對電阻率測井數(shù)值的影響，在水平井中界面附近的泥巖對電阻率數(shù)值影響長度較長。

鉆井井斜角為α(α＜90°)、地層的傾角為β、井眼軌跡方向與地層的走向相反和相同時，它們與地層的夾角分別為α₁、α₂，其計算公式分別為：

 

    從式中看出α₁＞α₂。假設(shè)井斜角α保持不變，儀器的探測深度為L，則儀器響應受界面影響的長度分別為L₁、L₂，故L₁=2L/tgα、L₂=2L/tgα₂，因為α₁＞α₂，所以L₁＜L₂，即井眼軌跡方向與地層的走向相同時界面對電阻率測井曲線的影響長度大。當鉆井井眼穿過界面附近水平方向鉆進時，井眼軌跡方向與地層的走向相反時更容易鉆出下界面，。而井眼軌跡方向與地層的走向一致時更容易鉆出上界面，因此掌握井眼軌跡與地層走向之間的關(guān)系有利于測井資料的解釋和工程施工。

    水平井中儲層界面的劃分對地質(zhì)解釋和測井解釋非常重要，正確地劃分儲層界面有利于提高測井解釋的精度、有助于儲層開發(fā)。測井解釋時把界面附近含浦性差、電性高的干層劃分出來，同時標注出界面是儲層的上界面還是下界面，這將有利于選擇合理的開采方案和開采方法。

根據(jù)前面得知界面處電阻率極大值位置偏向高阻層的內(nèi)部，通過對實際測井資料分析發(fā)現(xiàn)一般界面離“極化角，，距離為0.5～1m，再結(jié)合其他的測井曲線一般可以正確劃分出儲層界面。

    圖3中原解釋結(jié)論界面是劃分在1387m和1410m處，從隨鉆測井曲線中看出界面處“極化角”明顯，而電纜測井電阻率曲線不明顯，因此把地層頂、底界面細分為1389m和1410.5m。電纜測井資料顯示該井段井斜變化范圍為80°～84°，井斜方位110°為東南方向，通過對井斜資料處理得知1389～1410.5m段垂直變化厚度大于3m，通過地層對比發(fā)現(xiàn)該段對應儲層厚度為3m左右，地層傾角為東北方向、傾角大小為4.5°，井眼軌跡與地層之間的夾角根據(jù)式(1)計算得10.5°～14.5°，地層走向與井眼軌跡方向相反。因此1389～1410.5m曲線鉆遇了整個儲層，該段上、下段接近儲層上、下界面，但電阻率數(shù)值明顯降低，所以該層的上、下段解釋為干層。

    通過比較隨鉆電阻率測井和電纜電阻率測井曲線之間的區(qū)別可知，在儲層內(nèi)部二者相差不大；在界面處由于受地層界面表面電荷、鉆井液侵入等影響，隨鉆電阻率數(shù)值遠大于電纜測井數(shù)值；在界面附近，二者電阻率數(shù)值還受地層界面表面電荷、鉆井液侵入井眼軌跡與地層傾角之間的夾角大小影響。

    井眼軌跡與地層傾角之間的關(guān)系對電阻率有較大的影響，有效地控制井眼軌跡能大大降低鉆井成本和提高效益。同時根據(jù)電阻率響應特征和其他測井曲線正確地劃分地層界面，能有效地提高測井解釋精度及為工程施工提供更好地依據(jù)。

[1] 胡文瑞.水平井油藏工程設(shè)計[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

[2] 汪功禮，張庚驥，崔鋒修，等.三維感應測井響應計算的交錯網(wǎng)格看限差分法[J].地球物理學報，2003，46(4)：561-567.

[3] 肖加奇，張庚驥.水平井和大斜度井中的感應測井響應計算[J].地球物理學報，1995，38(3)：396-403.

[4] 史曉鋒，李錚.傾斜分層非均質(zhì)介質(zhì)中磁偶極子場的數(shù)值分析[J].北京航空航天大學學報，2003，29(2)：136-139.

[5] 李曉平，龔偉，唐庚，等.氣藏水平井生產(chǎn)系統(tǒng)動態(tài)分析模型[J].天然氣工業(yè)，2006，26(5)：96-98.

[6] 周長江，劉向君，張卓，等.水平氣井井壁穩(wěn)定性研究[J].天然氣工業(yè)，2006，26(8)：81-82.

 

(本文作者：周功才^1，2，3 趙永剛² 1.中國地質(zhì)大學 武漢；2.中國石化集團華北石油局測井公司；3.中國石化勝利油田測井一公司)