文/王建威 張志偉，.身份證號：4459890487X；.身份證號：407698603

三維地質導向在地質工程一體化實踐中的應用

文/王建威1張志偉2，1.身份證號：41142519890418271X；2.身份證號：410726198610111213

隨著非常規(guī)油氣藏水平井提產(chǎn)、降本、增效需求的提高，地質工程一體化已經(jīng)成為必不可少的勘探開發(fā)策略。常規(guī)油氣田開發(fā)中地質研究往往扮演著指導工程施工的角色，而工程施工的主要任務是為地質研究服務并實現(xiàn)地質目標。三維地質導向在地質工程一體化在地質工程中起到了重要的作用，在高質量地實現(xiàn)地質目標的同時，提高地質工程的整體時效，達到理想的降本增效的目標。

三維地質導向；地質工程一體化；應用

1 三維地質導向

1.1 基本思路

三維地質導向是將地質導向的理念與三維地質建模結合起來，即在三維地質模型里實現(xiàn)水平井、大斜度井的地質導向功能。具體過程如下：在鉆前應用已有的地質、物探數(shù)據(jù)建立地質模型精細刻畫地下構造及油藏特性；在鉆井過程中通過井場各種數(shù)據(jù)的補充不斷修正地質模型，模擬井軌跡在三維地質模型中的穿越，參考模型數(shù)據(jù)為地質導向提供井眼軌跡調整建議，通過可視化顯示鄰井，輔助解決多井眼防碰問題。

1.2 關鍵技術

1.2.1 地質建模與模型調整

構建定量儲層地質模型是三維地質導向的核心和基礎，對地下油藏特性進行準確、精細的刻畫是導向成功的前提。本文實例采用約束Delaunay三角剖分算法為核心技術建立構造模型（包括斷層、小層、細分小層）；綜合利用測井、鉆井等數(shù)據(jù)，采用序貫高斯、布爾模擬、克里金等算法進行隨機模擬，并采用巖相模型、地震屬性模型等作為屬性模擬的約束條件，進行帶相控的屬性建模。將屬性模型和構造模型疊加在一起，形成包含立體空間起伏的儲層物性模型。為提高建模和模型調整效率，采用了基于格網(wǎng)劃分的自適應分割-合并方法構建Delaunay三角網(wǎng)格，并對其中的關鍵算法進行了優(yōu)化，有效提高了地質建模和模型調整的速度。

1.2.2 三維顯示與交互操作

地質模型及井軌跡的三維顯示是三維地質導向的核心組成部分之一，是人機交互的基礎。本文實例中三維地質導向軟件采用OpenGL技術在微機上實現(xiàn)了地質模型及井軌跡的三維顯示，并可自如地旋轉、移動、縮放、切割，并可隨意揀選三維空間中的對象，充分滿足了隨鉆技術人員對地下地質情況進行全方位了解和靈活操作的要求。

1.2.3 井眼軌跡預測

在導向過程中，通過對井眼軌跡的預測，能夠比較準確的預測鉆遇下一特殊地層（油層或泥巖）的深度，及時了解鉆前油藏特征。

2 三維地質導向的應用

當前主流的地質導向方法仍然是基于簡單的二維地質模型，難以與鉆前和鉆后的各個環(huán)節(jié)相對接。例如，鉆前分析只能參考地震剖面和鄰井導向模型圖，難以利用已有數(shù)據(jù)，優(yōu)化鉆前軌跡設計；實鉆導向決策嚴重依賴于隨鉆測井工具，缺少預判預調能力；鉆后導向模型難以與綜合地質模型結合，為后期施工提供支撐。完整的地質導向工作應該涵蓋鉆井施工的上下游，即鉆前充分挖掘區(qū)域地質綜合研究的價值，形成對實鉆具有前瞻性指導意義的三維導向模型；實鉆過程利用隨鉆數(shù)據(jù)實時迭代建模，提高三維模型精度；鉆后形成高精度井區(qū)三維模型，為鉆后地質力學建模及儲層改造設計優(yōu)化提供綜合數(shù)據(jù)平臺。

2.1 三維地質導向

三維地質導向是建立在地質工程一體化數(shù)據(jù)平臺上，充分體現(xiàn)了一體化施工的優(yōu)勢。水平井部署區(qū)一般有豐富的地質綜合研究資料。鉆前需要通過精細地震解釋和直井分層控制技術建立初步的三維構造模型，根據(jù)儲層評價、天然裂縫描述和地質力學分析數(shù)據(jù)篩選甜點有利區(qū)和層位，優(yōu)導向窗口和水平井軌跡設計，規(guī)避風區(qū)段及層位。由于地震資料品質的限制，這時建立的三維地質模型比較粗糙，無法預測微構造形態(tài)。三維地質導向方法的核心是高精度水平井井控，這就涉及如何將已完鉆井的地質導向模型數(shù)字化為三維建模軟件可讀的數(shù)據(jù)格式，并將其植入三維模型。該過程被稱作“地質導向模型重構”。有兩種方法可以實現(xiàn)地質導向模型重構：①傳統(tǒng)的模擬—擬合法。以井區(qū)中直井所測得的地層厚度和組合為基準建立二維導向模型，將直井測井曲線賦值到模型中，轉換為模型屬性。將完鉆井軌跡投入模型中，沿軌跡抽取高分辨率模擬測井曲線，將其與實測曲線進行對比。參考實鉆導向模型，對模型劃分區(qū)段，不斷調整每個區(qū)段的地層傾角，使得模擬曲線和實測曲線最大程度擬合。擬合的程度越高，擬合的曲線數(shù)量越多（如自然伽馬、電阻率、中子、密度等），得到的重構模型越準。②近年來隨著北美非常規(guī)水平井大規(guī)模開發(fā)興起的真垂厚對比法。由于地層厚度和物性在平面上有一定變化，因此模擬—擬合法有一定的多解性。將實測曲線以地層真垂厚的刻度畫出來，即可得到真垂厚曲線。模型中的地層傾角影響的是實測曲線真垂厚的解釋。調整地層傾角，實測曲線的真垂厚發(fā)生改變。

2.2 三維地質導向為非常規(guī)水平井鉆井環(huán)節(jié)帶來諸多益處

由于實現(xiàn)了預判預調，因此能夠將井軌跡置于“地質+工程”甜點內，井軌跡設計從單純追求鉆遇率向鉆遇率和工程安全與時效保證并重發(fā)展。沿設計井軌跡提取的構造和屬性剖面在保證鉆遇率的同時，規(guī)避風險層位，在構造出現(xiàn)突變的位置使井軌跡平滑通過，降低狗腿度。平滑的軌跡降低了摩阻、托壓等工程問題，提高了機械鉆速。同時由于軌跡調整頻率降低，發(fā)送指令次數(shù)減少，所以進一步提高了綜合鉆井時效。三維地質導向降低了對隨鉆測井工具的依賴，只需要工具能夠提供基本的測井曲線。簡化的鉆具組合不僅大幅降低了工具使用成本，而且降低了鉆具剛性和長度，對保證井下安全十分有利。

3 結語

三維地質導向將地質導向理念和三維地質建模有機結合起來，拓展了對地質、物探資料的綜合應用范疇，為在三維地質導向在地質工程一體化提供了系統(tǒng)平臺；直觀展示井眼軌跡在三維空間的相互關系，有助于降低井筒碰撞風險發(fā)生；聯(lián)合二維、三維地質模型進行實時地質油藏決策，三維地質導向在地質工程一體化起到了重要的作用。

[1]張芳,張鵬,陳雷,韓煊,周宏磊,張在明.三維巖土工程勘察信息系統(tǒng)的工程應用[J].地下空間與工程學報,2010,05:995-1000.

[2]唐欽錫.地質導向技術在蘇里格氣田蘇53區(qū)塊的應用[D].東北石油大學,2016.

[3]陳穎杰,劉陽,徐婧源,鄧傳光,袁和義.頁巖氣地質工程一體化導向鉆井技術[J].石油鉆探技術,2015,05:56-62.