随钻动态建模待钻井轨迹设计水平井地质导向分析方法

摘要

该申请的主题是涉及石油钻探水平井钻井过程中，随钻动态建模动态调整轨迹地质导向的方法。解决方案是通过计算机软件通过交互多井对比(目标层分层数据)、目标层成果构造图、地震目标层拾取以及分支井目标层数据，通过平面差值算法，建立目标层初始三维地质模型。沿正钻水平井轨迹提取二维地质模型，根据钻井轨迹和模型的空间关系，调整钻头方向，并在随钻过程中，根据钻遇的特殊关键点(标志层、着陆点、底出、底进、顶出、顶进以及目标层中特殊层)的电测或气测特点，根据等厚原则，得到各关键点处的目标层的顶底垂深，从而调整三维地质模型，再沿正钻水平井轨迹提取二维地质模型，根据模型提供的地层倾角，再修改钻头的井斜角。如此往复，保证钻头钻进方向始终保持在可控范围之内。不仅提高了钻井的中靶率和钻遇率，而且缩短了钻井周期，提高了钻进效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在水平井钻井过程通过动态建立地质模型，手动或自动设计待钻轨迹的方法，用于提高水平井的中靶率和在有效目的层中钻遇率。尤其涉及一种应用随钻地质信息和区域静态地质资料，判断钻头和目的层的关系，进而提前修正钻头钻进方向的好方法。 

背景技术

随着石油钻井技术的发展，由于油层薄、可开采属性差等原因，过去无法进行商业开发的油气藏，现在可以通过钻水平井的方式进行开采。尤其近几年煤层气、页岩气的开发对钻井技术的要求越来越高，水平井钻井技术作为新兴钻井技术，提高了产量，提高了生产效率，使过去无法开采的油气藏得到有效开发，在油气钻探中越来越多的被使用。油气勘探生产部门在水平井钻井过程中，如何对钻头进行导向，如何保证钻头一直在有效目的层中钻进，是提高钻井效率的关键。目前，地质导向的方法还停留在，现场采用多种纸质资料，通过正钻井和邻井线性对比、垂直对比等手段以及通过观察电测曲线和气测曲线的变化，根据人工经验来判断地层的变化，从而尝试性的调整钻井轨迹。 

目前，行业中有一些工具软件，主要是对成果数据或阶段性成果数据(主要是静态资料)，进行成果图件绘图，用来帮助用户，进行地质分析，对直观地质导向起到一定的帮助作用。 

现在技术存在的问题： 

然而，因水平井钻井技术是近几年刚刚兴起的钻井技术。目前，所谓的地质导向，常常是指利用随钻测井设备(LWD)，对地层进行简单分析后的导向，准确度不高，经常出现误靶漏靶的情况，保证有效层间的钻遇率，只靠随钻测井一起提供的几条曲线是解决不了高钻遇率的问题的。常规的地质研究手段，往往是对地层静态的认识，随钻过程中对目标层的认识是不断在改变的。目前的技术并不能满足随钻地质认识的需要。而且目前并没有形成一种规范化的地质导向分析模式。 

发明内容

为了提高钻井的中靶率和钻遇率，提高钻井的效率，本发明提出一套动态地质建模动态调整待钻轨迹的地质导向思路和分析方法，并用软件给予实现，能够使现场以及后方地质研究人员，在钻井过程中有依据地、较为准确地分析目标层。进而实时地为工程调整钻井轨迹提供指导。 

我们认为提高目标层的中靶率和钻遇率提高钻井效率的关键是，对目标层的认识和钻井轨迹的优化，而对目标层的动态认识，要把持三个关键参数：目标层深度，顶底边界以及空间形态。而这3个参数是形成直观地质模型的基础，模型在随钻过程中是不断变化的，随之不断调整轨迹设计，只有这样才能保证钻井的高效率。具体实现方案如下： 

1、通过提供多井对比模块，对邻井目标层位进行解释，建立目标层初始的顶底模型；或者通过成果构造图建立初始地质模型。 

2、沿设计轨迹得到目标层的初始位置、顶底边界和空间形态。 

3、通过对标志层电性曲线对比，根据等厚原理对目标层对应点的顶底深度进行调整，或通过一些特殊的关键点(如着陆、顶出、顶进、底出、底进等)对对应模型的顶底深度进行调整，亦可以通过模型和地震数据匹配调整模型的顶底深度。 

4、根据调整后的模型所提供的地层倾角，结合现在钻头位置井斜角，预测待钻轨迹。 

本发明的有益效果是： 

1、使整个地质导向工作有了指导依据，做到了有的放矢。 

2、由于动态调整地质模型，使地质工程师对目标层的认识越来越接近客观，提高了中靶率和层中钻遇率。 

3、动态待钻轨迹设计提供自动设计和手动设计，使随钻设计优选更为简单实用。 

4、由于对比、动态模型建立调整、动态待钻轨迹设计优化，整个系统都由能完成，使钻井周期大大缩短，提高了钻井效率，节约了钻井成本。 

附图说明

附图1是随钻动态建模待钻井轨迹设计水平井地质导向分析方法结构示意图。 

附图2是随钻动态建模待钻井轨迹设计水平井地质导向分析方法实现流程示意图。 

附图3应用实例中52口井井位数据表 

附图4实例中井位分布图 

附图5实例中从52口井分层数据以及井斜数据得到的目标层控制点分布图 

附图6实例中依据井位生成目标层顶面构造图和构造底面图从而形成目标层三维地质体模型 

附图7沿正钻井设计轨迹(或实钻轨迹)切出的目标层二维地质模型 

附图8根据邻井标志层和目标层地层厚度，拾取正钻井目标层控制点 

附图9根据修改的目标层地质模型对靶点进行修正 

附图10依据修正靶点以及当前钻头所在位置自动进行待钻轨迹设计 

附图11调整后中靶图 

附图12多次调整最终导向完成后的模型以及模型调整控制点图 

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

第一步、利用邻井建立初始目标层地质模型 

邻井数据(附图3) 

邻井图面位置(附图4) 

邻井目标层控制点位置(附图5) 

利用平面差值算法生成的目的层模型的顶底构造图(附图6) 

沿轨迹切出模型剖面(附图7) 

第二步、通过对标志层电性曲线对比，根据等厚原理对目标层对应点的顶底深度进行调整，或通过一些特殊的关键点(如着陆、顶出、顶进、底出、底进等)对对应模型的顶底深度进行调整，亦可以通过模型和地震数据匹配调整模型的顶底深度。(附图8) 

第三步、修正靶点(附图9) 

第四步、调整待钻轨迹(附图10、附图11) 

第五步、循环以上过程完成整个地质导向工作(附图12) 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均就包含在本发明的保护范围之内。