2 地质导向钻井工艺技术研究综述

　　国外经过近十年的发展，地质导向钻井技术已经成熟，具有先进而完善的地质导向硬件工具和与之配套的随钻地质工程参数解释与地质导向应用软件系统，但由于技术垄断，我们不可能从他们那里得到地质导向钻井核心技术。为了在现有仪器基础上有效地实施地质导向钻井，进一步提高井眼轨迹在油层中的有效穿透率和油气采收率，弥补国内地质导向工具测量传感器距离钻头较远、应用软件系统存在空白等实际差距，依托中石化集团公司项目“地质导向钻井工艺技术研究”开展了地质导向钻井工艺技术系列研究工作。在研究内容上，该项目主要围绕水平井地质导向测量参数随钻解释系统研究、基于地质导向的水平井待钻井眼轨道校正设计研究、地质导向钻井随钻预测理论与方法研究和基于地质导向的井眼轨道设计与井眼轨迹控制软件研制等四个方面进行了深入研究。

　　2.1 水平井地质导向测量参数随钻解释系统研究

　　在文献调研和方法研究基础上，结合LWD仪器在胜利油田的实际应用情况，以带自然伽玛和电阻率两道参数的LWD系统为依托，以实时地质参数为研究对象，以地质测量参数实时解释为研究目标，研制成功了水平井地质导向测量参数随钻解释系统。
研究主要取得了三方面的研究成果：

　　1）通过开展随钻测井资料标准化和斜井校正方法研究，实现了LWD曲线与直井曲线的对比分析；

　　2）利用随钻测井资料与相邻井对应层位测井曲线上具有相似性为基础的相关对比技术，从方差分析和极值分析的角度出发，采用一种直观实用的适合于对称型和非对称型两类曲线分层的数理统计法?极值方差聚类分层法，完成了在钻井的储层自动划分以及与邻井层位的对比连线；

　　3）根据目前随钻测井资料不全的实际情况，综合利用在钻井自然伽玛、电阻率和邻井资料，建立了无孔隙度测井资料条件下的孔隙度解释模型，在很大程度上弥补了无孔隙度测井资料的缺陷，从而实现本井钻遇地层孔隙度、渗透率、饱和度等储层参数的计算和储层评价及流体性质判别，进而实现了随钻测井资料的实时解释。

　　在理论分析和方法研究基础上研制的水平井地质导向测量参数随钻解释系统，具有水平井测井资料标准化与斜井校正、地层对比、储层参数解释和流体性质判别等功能以及设计新颖、操作简便、功能强大等特点，为井场随钻测井资料的实时解释提供了强有力的工具和平台，同时也为水平井地质导向钻井提供了有力技术支撑。应用结果表明，水平井地质导向测量参数随钻解释系统能够较好地指导油气藏评价和水平井地质导向钻井施工，并取得了良好的地质效果和经济效益，具有较高的推广应用价值。

　　2.2 基于地质导向的水平井待钻井眼轨道校正设计研究

　　基于地质导向的水平井待钻井眼轨道校正设计是地质导向钻井工艺技术的重要内容之一。由于地质导向钻井技术主要应用于水平井钻井，开发那些薄油藏、厚油层顶部剩余油藏、复杂断块油气藏、老油田长期开采剩余的边底水构造油气藏、隐蔽油气藏等复杂油气藏，因此在进行地质导向钻井时，不仅应满足水平井的矢量中靶要求，而且要求中靶偏差很小（因为油藏薄而小）。然而，地质导向钻井的靶点位置具有不确定性，无法像几何导向钻井那样直接进行待钻轨道设计，断层、岩性尖灭、地层缺失、油藏较薄等情况使得水平井准确中靶难度进一步增大。合理的待钻井眼轨道校正设计可以在一定程度上降低中靶难度，提高钻井成功率。

　　通过开展地质靶点不确定条件下中靶优化设计研究、基于油藏可视化的水平井靶区轨道优化设计研究、水平井待钻井眼轨道校正设计研究和摩阻扭矩预测分析研究等一系列的研究工作，提出了一套准确而实用的中靶优化设计方法和基于油藏可视化的轨道设计方法，开发出了相应的理论模型和计算模块，解决了基于地质导向的水平井待钻井眼轨道校正设计问题。同时，对待钻轨道设计和靶区轨道设计的各种情况进行了分析，将任意情况下的轨道设计分解为8个基本计算模块，通过调用某个计算模块或某些计算模块的组合可以完成任意待钻轨道和靶区轨道设计。

　　主要研究成果如下：

　　1）建立了油层垂深不确定条件下以“油层穿透率最高” 为目标的地质导向水平井中靶优化设计模型，开发出了相应的优化设计模块，有利于提高靶区水平段油层穿透率；

　　2）建立了地质导向水平井轨道参数优选模型，使得设计轨道具有最大的适应油层垂深不确定性的能力；

　　3）提出了弹性杆挠曲线法设计多目标靶区轨道的新概念和弹性杆挠曲线法靶区轨道设计方法，建立了理论计算模型，开发了相应的计算模块，并与其他方法一起形成了完整的多目标井靶区轨道设计方法；

　　4）针对水平井矢量靶的特点，建立了水平井待钻井眼轨道校正设计理论模型，开发了相应的设计模块，解决了水平井待钻井眼轨道校正设计中的矢量中靶问题；

　　5）改进并完善了摩阻扭矩计算理论模型，开发了管柱在井眼中的摩阻扭矩分析计算模块。