页岩气水平井前导地质物理模型的测井研究

以川南威远地区寒武系筇竹寺组页岩气为研究对象,首先,利用邻井的测井储层评价结果优选“地质甜点”作为导向目标层;其次,分析沿井眼轨迹方位钻遇不同岩性、物性、含油性及脆性的地层剖面的随钻测井响应特征,并根据LWD和MWD资料实时确定地层倾角和厚度,准确建立前导地质物理模型;最后,利用井眼轨迹-随钻测井曲线-气藏岩性剖面综合成图技术及时判断水平井井眼轨迹在页岩储层中的位置、延伸长度及上下行方向,实时优化井眼轨迹与修正前导地质物理模型,指导钻头在优质页岩储层中的钻进,提高钻遇率。将该方法应用于研究区的页岩气水平井地质导向钻井中,效果明显。     

鄂西渝东红星地区地质导向关键技术研究与应用

鄂西渝东红星地区勘探程度较低，存在优质页岩储层厚度薄、横向地层产状变化快，且对比性差等不利条件，对地质导向技术提出了挑战。为了保证该区块的页岩气水平井能有效穿越优质气层段，从红星地区二叠统吴家坪组目的层地质特征入手，分析地质导向面临挑战的主要问题，提出了运用三维地质建模随钻跟踪、确定导向标志层(点)、优选导向工具、优化随钻导向轨迹控制等一系列有针对性的技术方案。首次建立了平均角法轨迹控制计算模型和不同造斜率约束条件下标志层(点)与井斜分段控制图版，能够解决单纯利用等厚法预测靶点误差大和轨迹控制效果不理想的难题，显著提高了靶点的预测和轨迹控制精度。应用试验8口井，取得了平均优质页岩储层钻遇率93.0%和钻井提速29.7%的成果，实现了有效提高储层钻遇率、优快钻井的目的。     

密度成像技术在南海西部油田地质导向中的应用

水平井施工过程中已广泛应用随钻地质导向技术,在持续发展储层随钻测绘等新技术过程中,密度成像技术在随钻地质导向技术中的应用仍然较为普遍。针对南海西部Z油田井控程度低、构造变化大、储层横向变化快等问题,引入了密度成像工具和相应的地质导向技术。借助高分辨率密度成像成果拾取精确的地层倾角,在此基础上分析落实构造形态,判断轨迹所处的相对位置;配合地质录井确定的岩性情况,避免局部相变造成的出层;从而为实时决策提供判断依据并指导地质导向。实施过程中首次提出并使用了过井轴视倾角的概念,改进了常规利用成像数据计算地层倾角的方法并通过实际对比验证;该区块目前已完钻4口水平井,平均长度580 m,优质储层钻遇率80%。结论认为：在密度变化明显的构造+岩性油藏中使用该技术,能有效降低构造不确定性等地质风险,提高优质储层钻遇率。     

导向钻井信息三维可视化系统的实现

研究了虚拟现实系统中三维对象虚拟现实建模、立体显示及人机交互等实现技术,并将其运用于导向钻井信息三维可视化系统的实现中,解决了导向钻井中地层、井眼轨迹、靶点以及设计轨道等钻井对象的三维可视化问题.系统为钻井人员提供了一个钻井信息高度可视化的工作环境,能够有效地提高钻井人员对地层构造及储层特性的判断力、钻头在储层内轨迹的控制等,从而提高钻井成功率.详细描述了钻井对象的虚拟现实建模方法及其三维可视化实现,并给出了一个三维对象可视化的示例.     

水平井钻头上下倾钻进方向及位置的实时确定

确定钻头上下倾钻进方向及其在目标层中的位置是水平井地质导向钻井中的一个重要问题。介绍一种基于MWD和LWD测量信息实时确定水平井钻井中钻头上下倾钻进方向及其在目标层中位置的实用方法。该法从地质导向几何理论出发,根据井眼轨迹上相邻两点连线到水平线的夹角与地层倾角的关系有效地判断与调整钻头的上行下行钻进方向,同时通过求取钻头离目标层顶界的距离h或对比随钻测井曲线与邻井电缆测井曲线来确定钻头在目标层中的位置。将该法应用于XJMB油田3口水平井的实时钻井中,明显地提高了地质导向钻井的能力,取得了良好的随钻跟踪地质目标效果。     

PDC钻头钻井时的地质分层方法

使用ＰＤＣ钻头钻井时,岩屑破碎得很细,通过岩屑录井来判断地层岩性十分困难。对ＰＤＣ钻头切削刃进行了受力平衡分析,建立了地层识别因子与钻井操作参数、钻头结构参数的关系模型。根据已钻井的录井、测井、地质资料提取地层变化规律,利用随钻录井数据预测了地层岩性。编制了相应的地质分层软件,并进行了实例预测。预测结果与测井解释结果比较,符合率为６５％～７０％,说明该预测方法具有一定的有效性和实用性。     

模拟地层条件的岩石抗钻特性

可钻性级值及单轴抗压强度不能全面、客观分析地层条件下岩石抗钻特性,而利用三轴抗压强度指导钻头选型及钻速预测又受到缺乏连续地层强度特性剖面的制约。针对这一问题,基于模拟地层条件的三轴抗压强度实验、波速实验及微钻头可钻性实验,通过多元回归分析,分别建立了三轴抗压强度、可钻性级值多因素关系模型。在此基础上,利用测井资料建立了抗钻特性参数连续剖面,揭示了抗压强度分层规律。俄罗斯远东鄂霍次克海域V区块实例研究表明:以三轴抗压强度为基础的PDC钻头优化设计取得了钻井提速显著、钻头寿命明显延长的综合效果。     

基于SDC敏感属性分析的水平井轨迹优化研究

四川盆地陆相碎屑岩油气藏多为低渗透油气藏,虽然油气资源总量丰富,但单井产量普遍较低,因此需要由多井低产向少井高产转变,由低效开发向高效开发转变。盆地主要储层须家河组目前上产的主要手段是水平井技术,面临的主要问题是优质储层发育带和高含气区的寻找。近年来先后出现多口水平井钻井失误,迫切需要利用物探技术指导水平井设计及跟踪评价。地震勘探的储层预测技术可为地质靶点优选提供较为可靠的目标,但很少涉及水平井轨迹设计、地质导向和随钻跟踪等多个重要环节。如何利用地震属性技术提高预测分析的可靠性和实时指导性是问题的核心和关键。通过研究地震属性优选技术的理论和方法,利用SDC敏感属性分析技术优化水平井轨迹设计,四川盆地安岳区块实钻表明,该方法能够有效提高水平井地质导向的成功率和储层钻遇率。     

地层压力随钻监测和预测技术研究

地层压力随钻监测和预测技术是在钻进过程中利用随钻地层压力监测结果,对本井钻前的地震预测模型和结果进行修正。根据新修正的模型,对钻头下部未钻开地层的孔隙压力进行再预测,以此来提高地层压力的预测精度,为安全优质地完成钻井作业提供技术保证。如果上部井段已有测井数据,还可以用测井资料对地震资料进行校正。将该项技术应用在新疆巴楚地区琼００３井,试验结果表明,该技术能够大大提高地层压力监测和预测的精度,准确预报井下异常高压和复杂事故的发生,为现场钻井施工提供了可靠的技术依据。     

随钻方位伽马成像测井在鄂尔多斯盆地H井区水平井地质导向中的应用

随钻方位伽马成像测井是水平井地质导向技术的重要组成部分,与常规随钻伽马测井相比,方位伽马成像测井仪利用多个伽马探测器,将带有方位信息的测量数据上传到地面,精确指导井眼轨迹调整,确保维持在目的层的有利位置钻进。根据上下伽马曲线和成像图的8个响应特征将常见的水平井井眼轨迹与地层接触关系划分为简单模式和复合模式,简单模式细分为5大类8种情形,同时给出了不同井眼轨迹与地层接触关系下地层视倾角的计算方法。在鄂尔多斯盆地H井区的应用表明,随钻方位伽马成像测井可提供及时且准确的导向建议,显著提高了钻井效率,长水平段水平井的储层钻遇率超过94%,达到提高单井产量和建产效率的目标。     

船舶航行GPS定位轨迹的新预测模型

为了提高海上船舶航行轨迹的预测精度,根据船舶航行的GPS定位轨迹特征,构建一套适用于航行轨迹预测优化算法模型,研究内容包括轨迹数值预处理、预测计算、结果精度分析3个部分.运用离散小波变换对船舶航行轨迹数值的分辨预处理,在灰色预测GM（1,1）算法的基础上,运用非线性规划方法动态调整GM（1,1）算法均质生成数列中的发展系数,构建基于时间序列的数值预测优化算法,最后通过算法模型的实验比较和应用测试.结果表明,本预测模型计算结果精确度高,优于多个其它预测算法或模型.     

地质力学特征评价新方法在导向钻井优化中的应用

针对常规导向钻井技术在适用范围、预测能力与运行成本等方面的局限性,在考察岩石物理及力学参数和地球物理信息之间定量关系的基础上,将地震反演、地质统计、地震属性分析、岩石力学方法与钻井工程实际需求密切结合,提出地质力学特征评价新方法,基于其对导向钻井系统进行优化。新技术以常规地震和测井资料为基础,充分结合钻井、录井等实钻信息,钻前建立地质力学初始模型用于钻井设计,钻进过程中参考实钻资料随钻修正并更新钻前模型用于钻井工艺实时优化,其关键环节是准确预测钻头前方待钻地层的强度、地应力、孔隙压力、坍塌压力、破裂压力等力学参数。以井壁稳定预测及其工程运用为重点,论述导向钻井优化中岩石力学理论和地球物理算法结合运用的思路与技术流程,将该方法在西南、西北复杂探区进行应用。现场应用表明,优化的导向钻井系统可以达到理想的参数预测精度与工艺优化效果,指导安全、优质、快速、低成本钻井的能力得到了提高。     

尼日尔沙漠油田小规模“工厂化”钻井工艺优化

为解决尼日尔Agadem复杂地貌沙漠油田因钻机搬迁及材料运输困难、地层复杂，导致钻井效率低，钻井成本高的问题，保障油田效益开发。基于复杂沙漠地貌及条带状油藏分布特点，提出了应用小规模"工厂化"（3~5口井）钻井工艺，通过地质工程经济一体化优化丛式井规模、井场位置、井口布置、井眼轨迹及井身结构设计，优化钻井液体系及重复利用，优化PDC+螺杆一趟钻及固井质量保障技术，钻机设备改造及优化平移工序，提高工厂化钻井效率及固井质量。实际应用表明，优化形成的小规模"工厂化"钻井模式及配套技术，可有效提高复杂断块沙漠油田钻井效率，大幅降低钻井成本。     

地层力计算新模型

定量计算钻头与地层之间的作用力对井眼轨迹控制具有重要意义。由三维钻速方程出发，根据钻头合位移方向即为其运动方向的思想，推导出了计算地层力的新模型。该模型综合考虑了地层和钻头的各向异性以及钻头转角的影响，它不受稳斜稳方位条件的限制，是现有地层力模型的补充和扩展。研究结果表明，钻头各向异性和钻头转角对地层力均有影响，把钻头当作各向同性处理时，计算出的地层力比实际钻头条件下要小；在井眼方位和地层下倾方位之间夹角不同条件下，不考虑钻头转角的影响，地层力会略高或略低于考虑转角的情况。由于钻头转角对地层力的影响很小，计算地层力时可以忽略。     

钻井液泥饼形成及评价研究综述

钻井过程中钻井液滤失形成地层浅处的内泥饼和井壁表面的外泥饼。形成高质量泥饼可以保证顺利钻进,但也对后期固井和生产造成影响。介绍了泥饼的形成过程和结构特征,调研了泥饼形成的数值模拟研究和实验研究,总结了泥饼评价的常规方法和参数计算经验公式。内泥饼和外泥饼的形成是同时进行、相互影响的过程;目前的研究多局限于外泥饼的形成和评价,且评价结果因技术人员经验和主观认识而有较大差异;研究中通常忽略内泥饼的形成及其对外泥饼的影响。未来研究需要综合考虑影响泥饼形成的地层因素和钻井液因素;基于"数字岩心"技术,研究泥饼的颗粒、孔隙与喉道特征;建立泥饼形成的数值模型,研究各因素对泥饼形成的影响规律。从微观结构揭示泥饼形成机理,并建立泥饼评价方法,对钻井液滤失造壁性能评价和体系优选、评价泥饼对固井质量的影响等工作有重要的意义。     

基于多元回归分析的钻速预测方法研究

在钻井过程中,优化钻井技术可以降低钻井成本和减少施工事故,而钻速预测是优化钻井的基础。目前的钻速预测方程繁多,所考虑的钻速影响因素各有侧重,大多数方程做了诸多简化,预测精度不能满足现场需要;少数方程即便考虑比较全面,但由于结构复杂,可操作性差,实用性受到一定限制。以Bourgoyne&Youngs方程作为理论基础,从元坝地区钻井数据库抽取300组录井数据,利用多元回归分析方法进行钻速方程系数的求解,针对不同地层得到的回归系数也不相同。采用同区块井的钻井数据进行验证,发现其预测钻速与实际钻速基本相符,平均相对误差小于13%,说明所建立方程能满足钻井施工需求。该方法提高了钻速方程系数的求解精度,且计算过程相对简单,所用数据易于得到,对优化钻井技术的推广具有重要意义。     

徐家围子登娄库组层序地层特征及有利目标预测

以层序地层学理论为指导,综合利用测井、录井、地质及地震资料,对徐家围子地区登娄库组进行了层序地层划分和对比。研究区登娄库组为一套完整的超层序,自下至上发育低水位体系域,水进体系域和高水位体系域,超层序内部进一步划分为四个三级层序(SQ1、SQ2、SQ3、SQ4),在层序框架内对沉积体系和生、储、盖组合进行分析,预测了有利勘探区带。     

地层超覆油藏勘探技术在陈家庄地区馆陶组的应用

通过地质综合分析,明确了陈家庄地区馆下段地层超覆油藏的油气分布规律主要受古地貌、地层超覆边界、岩性变化及储盖组合的控制,而地层和储层空间分布的定量解释是制约地层超覆油藏勘探的关键。根据该区馆下段地层超覆油藏的地质特征,应用相适应的勘探技术,对储层进行了定量分析,即应用残余厚度法、地震沿层切片等技术方法确定了古地貌特征及地层超覆线的位置;应用实际地质模型进行了正演计算,用来确定地层超覆上倾尖灭位置;在精细的测井资料校正基础上进行了测井波阻抗约束反演,用来确定储层厚度和预测孔隙度。应用上述技术方法最终完成了研究区储层厚度的定量解释、储层平面分布和储层孔隙度的预测,探明了馆陶组地层超覆油藏的规模,控制含油面积为33.2 km2,储量为4.740×107t;累积探明含油面积为20.6 km2,储量为2.807×107t,取得了显著的勘探效果和经济效益。