水平井解释

水平井解释

自20世纪80年代初具有工业应用价值的水平井在欧洲诞生后，水平井技术就迅速席卷石油钻采行业。水平井技术在新油田开发和老油田调整挖潜上成效显著,它可降低勘探开发成本、大幅度提高油气单井产能和采收率等，以其投资回收率高、适用范围广泛的优点得到了全世界的青睐。然而水平井无论在钻井、测井还是开采诸方面都是一个新的技术领域。就测井而言，井的类型和完井方式直接影响测井仪器的输送方法，而水平井中重力与井轴方向相垂直以及井周围空间的非对称性使井下流动状态与垂直井极不相同，造成常规测井仪器在水平井中性能指标下降、响应机理发生变化、测井解释模型也随井眼位置不同而复杂化，这些都对测井提出了新的要求，同时也孕育着新的研究方向和课题。

1 水平井与直井测井环境的差异

水平井不同于垂直井，其井眼也并非完全水平，井眼或地层也不会恰好位于设计所在位置。在这个较为特殊的环境里，测井环境与垂直井有很大的差别，要充分考虑需要考虑井眼附近地层的几何形状、测量方位、重力引起的仪器偏心、井眼底部聚集的岩屑、异常侵入剖面、以及地层各向异性等的影响。

1.1 泥饼的差异

在水平井中，井眼下侧的泥饼比较容易与固相滞留岩屑混层，形成相对较厚的岩屑泥饼层，该岩屑泥饼层对径向平均测井仪器影响不大；但对定向聚焦测井仪器影响较大，该类仪器沿井眼下测读数时，不能准确有效地反映出地层的真实响应。

1.2 侵入的差异

在直井中,将侵入剖面简化为以井眼为轴心线的圆柱体；在水平井中，由于地层的各向异性存在,侵入剖面比较复杂,主要呈非对称侵入分布,需区别分析。以原生孔隙为主的储层中,因原始沉积在平面上和垂向上存在明显的差异性,一般情况下,储层平面上渗透率大于垂直方向上的渗透率。因此，水平方向最初的侵入比垂直方向的侵入要深,其侵入剖面可简化为以井眼为中心线的椭球体。以次生孔隙为主的地层中,比如裂缝孔隙性孔隙型储层,井眼周围的地层渗透性存在着各向异性，形成更为复杂的侵入剖面。

1.3 层界面的差异

垂直井眼与地层界面都是正交或近似于正交，测井探测的径向范围没有邻层及界面的影响，地层界面易划分。在水平井中,层界面与井眼以比较小角度相交,储层特性在水平方向变化很小,水平井测井曲线难以识别地层界面和流体界面,测井曲线所显示的界面与测量分辨率、探测深度、测量偏差和仪器读值方向有关。因此，测井曲线可能显示出相互之间的深度偏移。水平井与地层界面的相交关系则有以下几种可能：

1)与井眼相交的层面：层面以非常低的角度与井眼相交，很难在水平井的测井曲线上指示地层与流体界面，反映出的地层界面不再是一个点，而是延滞为一个“区间”，测井分层时应先找出这个“区间”，再找出界面点分层；

2)层面：层界面离井眼较近，在仪器探测范围内，测量结果受界面影响严重；

3)远离井眼的层面：不在仪器探测范围之内，测井曲线不受邻层及层界面的影响。

1.4 各向异性地层

垂直井具有良好定义的水平层状分布且假定侵入为轴对称，而水平井则不然。水平井井眼并非完全水平的，无论井眼或地层也不会恰好位于设计所在位置，由于常规的井下仪器的设计是假设井眼周围地层是对称的，而在水平井中，这一假定的关系不再成立，由于地层与井眼是斜交或者近似平行的关系，围岩对探测器各边的影响是不同的，侵入也不对称，储层显示出非常明显的电阻率各向异性，因此，在水平井测井解释中，必须充分考虑到地层各向异性的影响。

2 水平井与直井在测井响应上的差异

测井仪器分为两大类:径向平均测量与定向聚焦测量。

径向平均测量取的是垂直于井眼并从井眼向外呈放射状的平面上的平均读数。只要这个平面上的地层是均匀的，它就会给出极好的读数。在垂直井中，由于探测是以井筒为中心，与井筒垂直的一个“地层圆盘”的平均读数，所以测量平面是均匀的，当地层均质、径向同性时，能很好的反映真实情况；在水平井中，径向平均测量是在垂直于层理面的平面上的读值。因此，仪器是在非均质、各向异性的介质上的读值，不能准确地反映地层实际特征。感应测井、侧向测井、自然伽马测井、自然电位、电极电阻率测井、声波测井等是径向平均测井 ,是目前油田水平井测井的主要项目。

定向聚焦测量仪通常是一种极板型仪器，它从特定的一侧井眼读数。密度测量仪是从井眼一侧读值的定向聚焦的一个例子。而地层倾角仪是从井眼的不同侧面进行四个不同方向的定向聚焦测量仪器，相临极板互成90°夹角，可使这些电阻率读数近似于浅电阻率，其探测深度类似于球形聚焦测井仪。因此，地层倾角仪器可以提供井眼上、下及两侧的电阻率信息。这种定向电阻率测井可指示地层界面的位置。沿水平轴的曲线可看作是“正常的”曲线，而将井上、下侧的曲线与之对比以显示其差异。在记录对应的电阻率读数时，下井仪的旋转是很重要的。用地层倾角仪很容易识别与井眼相交的地层界线。在水平井中定向聚焦仪器能比径向平均测量仪器更清楚的识别地层界面。

由于很多测井仪器是专为探测垂直井地层而设计的，在水平井测井解释时必须分析其测井响应与垂直井测井响应的差异。

2.1 自然伽马测井

自然伽马仪器不具备方向性。在水平井中，仪器一般靠近井眼下方，探测下部地层比探测上部地层的灵敏度高，仪器响应的90%来自井眼周围8in(20cm)以内的地层。在仪器经过地层界面，并与层面交角较小时，自然伽马测井响应会受邻层影响有些拖长。

2.2 补偿中子测井

补偿中子仪器本身不具有方向性，但由于仪器在测井过程中靠井眼的下方，其上方到井壁之间充满泥浆，它对中子探测起了屏蔽作用——使中子减速并大部分被吸收。所以补偿中子测井实际上是向下聚焦，测量值主要反映下方地层。中子测井响应90%来自井壁30cm以内的地层中。由于重力分异作用：泥浆滤液将集中在井眼的低部位, 泥浆向井眼下方侵入更甚。一般情况下泥浆的含氢量比纯水低，会使中子测量值偏低。

2.3 补偿密度测井

补偿密度测井仪器具有方向性，在水平井中，仪器在探测过程中贴靠下方井壁，向下聚焦。在井眼不规则或是弯曲井眼段，探测器靠井壁不好。从定性角度考虑，补偿密度测井响应特征表现很好，没有明显特征指示孔隙度可疑,但考虑井眼垮塌、井眼底部低密度的岩屑、井周仪器响应取平均值、探测器偏移以及侵入剖面异常等因素。一般情况下，水平井中的密度孔隙度值大于或等于近似垂直井中的孔隙度值。

2.4 补偿声波测井

在水平井中，声波测井可以认为没有方向性。声波测井对井眼附近的高速地层敏感，通常在遇到高速地层前几米和离开高速地层后几米都受到高速地层的影响，这使得声波孔隙度比中子密度的孔隙度小。另外，钻井时由于应力作用在井壁产生的裂缝、井壁的泥浆侵入、仪器的偏心以及井底部沉积的泥饼岩屑均会使声波测井产生异常。研究表明，在同一地层,由于视倾角误差，孔隙度值偏差可达6p.u。

2.5 感应测井

感应测井测量时电流围绕井眼呈环行，属于旋转对称测量，测井无方向性，受井斜影响十分严重。在水平井和大斜度井中，感应测井曲线几乎面目全非。水平井和大斜度井中感应测井响应的正演计算是正确认识这种复杂环境中感应测井响应特征的重要手段，是进行井斜环境影响校正的必要