摘要：水平井技术在给油气田开发带来巨大效益的同时，也给测井等工程技术带来了新的难题。水平井随钻测井和直井电缆测井具有较大差别，不同的测井响应特征对已比较成熟的电缆测井解释方法提出了挑战。在比较了水平井中随钻测井和电缆测井感应电阻率曲线之间的区别后，得出以下结论：两者在储层内部相差较小；在界面处及其附近的响应特征受地层界面表面电荷、钻井液侵入深度大小及井眼与地层夹角大小的影响较大。在测井解释中以电阻率资料为主时，应结合其他测井资料综合分析井眼轨迹与地层界面之间的关系和夹角大小，从而正确地划分储层界面。

关键词：水平井；感应测井；响应；特征；井眼轨迹；地层界面

    水平井技术已经成为油气勘探开发的热点技术，给油气田开发带来巨大效益，同时也给测井等工程技术带来了新的课题^[1]。水平井随钻测井和直井电缆测井具有较大差别，不同的测井响应特征对已比较成熟的电缆测井解释方法提出了挑战。

    水平井中电阻率数值大小是判断是否钻入油气层最直接的证据，测井解释和地质解释过程中常把电阻率数值升高作为进入油气层的主要依据，并以此进行开发，但有时候开发结果不太理想，这是因为电阻率数值升高不一定是进入了油气层的内部造成的，有可能是沿界面处钻进，由于界面上的表面电荷引起电阻率数值的升高^[2]。

    水平井和大斜度井在界面处对感应测井电阻率数值的影响前人做过许多工作。肖加奇、张庚骥通过数值模拟证明当井斜角小于45°时，界面附近的响应特征与直井基本相同；当井斜角大于45°时，感应测井曲线上出现犄角状的尖峰，且尖峰随井斜角的增大而增高，中感应也存在同样的问题，但中感应电极存在不对称性，随着井斜角的增大，中感应曲线上的不对称性越明显，而且中感应比深感应受井斜影响小，中感应响应曲线上犄角状的尖峰低很多^[3]。

    汪功礼等分别模拟了感应测井响应在无井无侵、有井无侵、有井有侵3种倾斜地层的响应，由于地层边界上的表面电荷引起曲线上出现所谓的“极化角”，没有井眼时，“极化角”更尖锐，有井眼和侵入存在时，“极化角”逐渐变小，以至被平滑掉，没有井眼时，“极化角”对应于地层界面，有井眼时，“极化角”对应偏向高阻层内部^[4]。

    史晓锋等通过模拟随钻测井中高频电磁波电阻率测井表明界面处的电阻率峰值远远大于实际的电阻率值，当仪器离界面有一定距离时，测井仪器就受到地层界面的影响^[5]。

    笔者通过比较水平井中随钻测井电阻率和电缆测井电阻率曲线，分析了在储层内部和界面上的曲线特征^[5～6]，提出了水平井中界面划分的方法，并结合其他资料可进一步确定储层界面是上界面还是下界面。

在储层内部电阻率响应，当仪器没有探测到界面位置时，随钻电阻率数值和电缆测井电阻率数值相差不大，它们都没有受到界面和上下围岩的影响，探测到的是地层真电阻率。但随钻电阻率测井可以基本不考虑钻井液侵入或钻井液侵入较浅，而电缆测井时钻井液侵入有一定深度，因此电缆测井电阻率数值比随钻测井要小10%～50%。图1中看出井斜为90°左右、井眼轨迹近似水平在储层内部钻进，电缆测井感应电阻率曲线数值比随钻感应测井数值要小，但数值相差不大。

 

在界面附近处电缆测井由于深感应先探测到储层高电阻率值，使之数值上升较快，中感应后探测到储层高电阻率值，数值上升相对滞后，在对数曲线上表现为深和中感应电阻率曲线数值表现为一定的幅度差。随钻感应电阻率测井由于探测深度比电缆测井小和没有钻井液侵入，因此它的测井曲线幅度差和电缆测井相比要小，但随钻测井电阻率数值比电缆测井数值高50%～100%。从图2中看出在1458～1470m之间，随钻测井数值明显比电缆测井数值要高，二者绝对数值差也高于第一种在储层内部的情况；在1470～1485m之间，随钻电阻率测井和电缆电阻率测井曲线数值相差较大，随钻测井出现4个电阻率数值增大异常的地方，说明钻井井眼轨迹在这段经过界面4次，井斜曲线在这段也出现为倒“S”形状，变化较大；而电缆测井电阻率数值出现一次增大异常的地方，从曲线上看好像只通过界面1次，这是由于电缆测井受钻井液侵入的影响，界面处的“极化角”被平滑掉了。图2中显示的1465～1485m段井斜角为90°～92°、井眼轨迹向上，与地层倾角方向基本一致、倾角为4.5°。因此该段地层是沿地层界面附近钻进。

 

    地层倾角与钻井井眼方向之间的夹角对电阻率测井数值有较大影响。在储层内部仪器没有探测到地层界面时，它们之间的夹角对电阻率数值影响不大，在界面附近就应该考虑界面附近的泥岩对电阻率测井数值的影响，在水平井中界面附近的泥岩对电阻率数值影响长度较长。

钻井井斜角为α(α＜90°)、地层的倾角为β、井眼轨迹方向与地层的走向相反和相同时，它们与地层的夹角分别为α₁、α₂，其计算公式分别为：

 

    从式中看出α₁＞α₂。假设井斜角α保持不变，仪器的探测深度为L，则仪器响应受界面影响的长度分别为L₁、L₂，故L₁=2L/tgα、L₂=2L/tgα₂，因为α₁＞α₂，所以L₁＜L₂，即井眼轨迹方向与地层的走向相同时界面对电阻率测井曲线的影响长度大。当钻井井眼穿过界面附近水平方向钻进时，井眼轨迹方向与地层的走向相反时更容易钻出下界面，。而井眼轨迹方向与地层的走向一致时更容易钻出上界面，因此掌握井眼轨迹与地层走向之间的关系有利于测井资料的解释和工程施工。

    水平井中储层界面的划分对地质解释和测井解释非常重要，正确地划分储层界面有利于提高测井解释的精度、有助于储层开发。测井解释时把界面附近含浦性差、电性高的干层划分出来，同时标注出界面是储层的上界面还是下界面，这将有利于选择合理的开采方案和开采方法。

根据前面得知界面处电阻率极大值位置偏向高阻层的内部，通过对实际测井资料分析发现一般界面离“极化角，，距离为0.5～1m，再结合其他的测井曲线一般可以正确划分出储层界面。

    图3中原解释结论界面是划分在1387m和1410m处，从随钻测井曲线中看出界面处“极化角”明显，而电缆测井电阻率曲线不明显，因此把地层顶、底界面细分为1389m和1410.5m。电缆测井资料显示该井段井斜变化范围为80°～84°，井斜方位110°为东南方向，通过对井斜资料处理得知1389～1410.5m段垂直变化厚度大于3m，通过地层对比发现该段对应储层厚度为3m左右，地层倾角为东北方向、倾角大小为4.5°，井眼轨迹与地层之间的夹角根据式(1)计算得10.5°～14.5°，地层走向与井眼轨迹方向相反。因此1389～1410.5m曲线钻遇了整个储层，该段上、下段接近储层上、下界面，但电阻率数值明显降低，所以该层的上、下段解释为干层。

    通过比较随钻电阻率测井和电缆电阻率测井曲线之间的区别可知，在储层内部二者相差不大；在界面处由于受地层界面表面电荷、钻井液侵入等影响，随钻电阻率数值远大于电缆测井数值；在界面附近，二者电阻率数值还受地层界面表面电荷、钻井液侵入井眼轨迹与地层倾角之间的夹角大小影响。

    井眼轨迹与地层倾角之间的关系对电阻率有较大的影响，有效地控制井眼轨迹能大大降低钻井成本和提高效益。同时根据电阻率响应特征和其他测井曲线正确地划分地层界面，能有效地提高测井解释精度及为工程施工提供更好地依据。

[1] 胡文瑞.水平井油藏工程设计[M].北京：石油工业出版社，2008.

[2] 汪功礼，张庚骥，崔锋修，等.三维感应测井响应计算的交错网格看限差分法[J].地球物理学报，2003，46(4)：561-567.

[3] 肖加奇，张庚骥.水平井和大斜度井中的感应测井响应计算[J].地球物理学报，1995，38(3)：396-403.

[4] 史晓锋，李铮.倾斜分层非均质介质中磁偶极子场的数值分析[J].北京航空航天大学学报，2003，29(2)：136-139.

[5] 李晓平，龚伟，唐庚，等.气藏水平井生产系统动态分析模型[J].天然气工业，2006，26(5)：96-98.

[6] 周长江，刘向君，张卓，等.水平气井井壁稳定性研究[J].天然气工业，2006，26(8)：81-82.

 

(本文作者：周功才^1，2，3 赵永刚² 1.中国地质大学 武汉；2.中国石化集团华北石油局测井公司；3.中国石化胜利油田测井一公司)