（1）儲層鉆遇率高。較高的儲層鉆遇率可以增大有效泄油面積，提高水平井產(chǎn)量；

（2）井眼軌跡位于儲層最佳位置，并保持在油水界面安全距離之上；

（3）井筒軌跡平穩(wěn)，波動過大會影響產(chǎn)量，可能造成完井困難、底水驅(qū)水錐問題。

水平井儲層邊界檢測技術的出現(xiàn)，使得在接近油氣層頂部的位置鉆進水平井井眼軌跡成為可能，使水平井地質(zhì)導向的目的由早期追求儲層鉆進最大化轉(zhuǎn)變?yōu)榈刭|(zhì)儲量利用最大化。從沉積學理論角度看，砂體頂部可能不是物性最好的地方，在砂體頂部部署井眼軌跡不利于獲得最高的初始產(chǎn)能。但由于它能最大限度減少閣樓油的存在，提高儲層最終采收率，大大提高儲層開發(fā)的長期經(jīng)濟效益，這是水平井地質(zhì)導向技術由“量變”到“質(zhì)變”的飛躍。

1 邊緣檢測工具簡介 1.1 主要邊緣檢測工具的簡要比較

從地質(zhì)導向技術發(fā)展來看，地質(zhì)導向技術的進步主要依賴于隨鉆測井儀器的進步，大致經(jīng)歷了以下三個階段：

（1）基于傳統(tǒng)無方向性LWD資料的被動地質(zhì)導向技術，該技術主要依賴無方向性伽馬、電阻率曲線；

（2）基于隨鉆成像數(shù)據(jù)的交互式地質(zhì)導向技術，以隨鉆伽馬成像、密度成像、電阻率成像等為技術特色；

(3) 主動儲層邊界檢測地質(zhì)導向技術，以大探測半徑的方位電阻率測量儀器的出現(xiàn)為代表。

在這三個階段的發(fā)展過程中，導向的主動性不斷提高，技術含量越來越高，專業(yè)化程度越來越明顯。隨鉆方位電阻率測量及應用技術是現(xiàn)階段水平井地質(zhì)導向的最高技術體現(xiàn)，掌握在世界三大油田服務公司手中，其代表工具為貝克休斯、斯倫貝謝、哈里伯頓的ADRTM，其工具的大致結(jié)構如圖所示（圖中T代表發(fā)射線圈，R代表接收線圈，除貝克休斯邊緣檢測工具的接收線圈與發(fā)射線圈為正交關系外，其余兩家公司的線圈系統(tǒng)之間均為一定角度的斜交關系，線圈系統(tǒng)之間的擺放關系直接決定了接收的地層邊緣檢測信號的強弱，正交的為直接反射，信號更強）。測量技術的主要差異如圖所示。

圖。1

圖1 三家公司邊緣檢測工具的總體結(jié)構

表格1

表1 不同邊緣檢測工具的主要技術異同

表1 不同邊緣檢測工具的主要技術異同

1.2 邊緣檢測工具的數(shù)據(jù)處理

邊緣檢測工具的主要作用是提供井眼軌跡到邊界的距離鉆探工具，通過對記錄的電磁波信號進行處理，采用一定的反演計算，輸出到邊界的距離。在具體的反演算法方面，由于不同的邊緣檢測工具采集的原始數(shù)據(jù)差異較大，相應的反演算法也有很大差異，輸出的結(jié)果也不同[-]。本文將以算法簡單、應用范圍廣泛、實際鉆井數(shù)據(jù)相對豐富的工具為例，介紹該類工具的測量原理及處理方法。

該儀器的設計極其簡單，就是在普通無方向性MPR隨鉆電阻率儀上增加一對正交的接收線圈。正常鉆井時，接收線圈會沿儀器軸線旋轉(zhuǎn)。發(fā)射線圈發(fā)射的無方向性電磁波信號在地層中傳播時，一旦遇到界面就會發(fā)生反射。接收線圈像雷達一樣從不同方向接收并記錄從地層界面反射回來的電磁波信號的強度和方向。其基本工作原理如下。接收信號強度的變化取決于儀器到反射信號邊界的距離，這個反射邊界被稱為“第一邊界”。這個強度的變化可以用軟件模擬出來，通過比較計算模擬值和測量值，就可以得到儀器到第一邊界的距離，這個距離是準確的。如果模擬值和測量值相差很大，軟件就會認為是存在第二邊界，造成了這個差異，就會引入第二邊界來彌補這個差異。 計算得到的工具到第二條邊界的距離的可信度比到第一條邊界的距離的可信度略低。

圖 2

圖的基本工作原理

需要指出的是，邊緣檢測工具反演計算得到的邊界均為電阻率邊界，邊界作為LWD工具的測量計算結(jié)果，需要綜合解釋其具體代表何種地質(zhì)儲層現(xiàn)象。工具的邊界檢測能力很大程度上取決于地層電阻率與圍巖電阻率的數(shù)值比較，比較值越大，邊界檢測能力越強，反之越弱�？梢酝ㄟ^電阻率圖版簡單估算不同地層電阻率比較下的工具檢測能力，以便在工具應用前進行適用性評估。這是工具的邊緣檢測能力估算圖版-圖版。圖版顯示，理論檢測能力最高可達17ft，但應根據(jù)具體情況進行分析。適當?shù)牡刭|(zhì)導向鉆前模擬可以有效評估工具在特定地層中的邊緣檢測能力。

圖 3

圖3 探測半徑估算圖

1.3 方位電阻率成像

與常見的隨鉆伽馬成像、密度成像或側(cè)向電阻率成像不同，方位電阻率成像不僅成像半徑大，而且還有一個非常實用的特點：成像自動翻轉(zhuǎn)，即當儀器從一個邊界接近另一個邊界時，一旦越過儲層中點，成像方向就會自動翻轉(zhuǎn)180°。圖1為方位電阻率成像的一個應用實例，該實例中砂巖與泥巖的電阻率對比度約為20∶1，砂巖厚度約為1 m，以87°角度勘探油頂，隨后將斜度增大到90°進行水平鉆井。顯而易見，還未進入地層（由于探測半徑大），電阻率成像在大約60 m斜深度/3 m垂深度的位置已經(jīng)有了明顯的響應。 圖中位置①處，進入地層，信號強度最大，成像顯示為“亮點”（此點對應的深度一般即為所謂的“進入點深度”）。隨著地層的加深，顏色逐漸變暗，但由于儀器靠近上邊界，信號穩(wěn)定指向上邊界。位置②處，井軌跡過中點，信號發(fā)生反轉(zhuǎn)，隨后穩(wěn)定指向下邊界。在引導過程中密切關注方位電阻率成像的變化，可以有效預測進入點，準確拾取砂體厚度中點，從而估算砂體厚度。充分利用邊緣檢測儀器的大檢測半徑能力，可以有效提前調(diào)整軌跡，避免軌跡跑到目的層之外。

圖 4

圖 4 方位電阻率成像示例

2 應用示例

邊緣檢測工具在南海油田已經(jīng)得到廣泛應用，通過定量地確定井眼在砂層中的位置，從數(shù)值上看，井眼軌跡基本控制在距頂1m以內(nèi)，其好處顯而易見：

（1）目的層為反旋回沉積砂巖，頂板物性良好，井眼軌跡在砂巖頂板處鉆進，砂體鉆遇率100%，有效提高了單井產(chǎn)能；

(2)大大壓縮了井筒軌跡與泥巖蓋層之間的“閣樓油”空間，最大限度提高了油藏的最終采收率；

（3）井筒軌跡盡可能靠近頂部，這也意味著盡可能遠離油水界面，延長油井壽命；

(4) 井眼軌跡與上覆泥巖保持了合理的距離，有效避免了因泥巖塌陷導致水平段報廢的可能性。

2.1 頂面追蹤

傳統(tǒng)MPR隨鉆電阻率測井在隨鉆指導實踐中存在兩個不足，一是探測深度較淺，二是缺乏方向性，不能準確指出電阻率測量值的變化是受上邊界影響還是受下邊界影響。

在方位角邊緣檢測技術出現(xiàn)之前，地質(zhì)導向?qū)�邊界的預警主要依靠“極化角”的出現(xiàn)。經(jīng)驗表明，“極化角”一般在距邊界0.5 m左右開始出現(xiàn)[]。但在實際鉆井過程中它的出現(xiàn)還受到圍巖效應、地層各向異性、井眼軌跡與地層的相對夾角等諸多因素的影響。這是一個邊界距離計算與極化角出現(xiàn)相互驗證的例子。可以明顯地看到，一旦井眼軌跡接近上方0.5 m以內(nèi)，在MPR電阻率曲線上就可以看到非常明顯的極化現(xiàn)象。

圖 5

圖5 距離對電阻率極化現(xiàn)象的影響

這是利用邊緣檢測技術跟蹤頂面的一個例子。該井井眼軌跡設計主要參考了鄰井及地震資料校正后的構造圖�？梢钥闯�，在水平段末端，原推斷地層呈下傾，因此設計軌跡向下，但根據(jù)邊緣檢測工具的計算結(jié)果進行了定向施工。鉆井后，該井實際構造基本平緩，最后的頂面檢測鉆井驗證了計算結(jié)果。該井常規(guī)隨鉆測井資料比較豐富，但如果按照一般經(jīng)驗，結(jié)合自然伽馬、電阻率、中子密度曲線，結(jié)合預測的砂體頂面構造圖進行指導，顯然無法達到如圖所示的非常接近頂面鉆井的效果。水平段中部可能遇到泥巖，水平段末端垂深下降過多，會大大降低水平井的壽命和最終的開采效果。

圖 6

圖6 邊緣檢測工具在A5井實鉆對比分析

2.2 油水界面及巖性界面識別

一般來說，部署水平開發(fā)井的主要目的是為了增加產(chǎn)量，在砂體的適當部位部署水平井軌跡、保持適當?shù)谋芩�高度是保證水平井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。對于開發(fā)中后期的油田，部署水平井需要考慮的一個重要因素就是當前動態(tài)油水界面的位置。鉆先導井是確定油水界面很好的工程技術手段，但昂貴的作業(yè)費用和鉆井周期是必須考慮的兩個重要限制因素。邊緣檢測技術的出現(xiàn)使動態(tài)油水界面的確定不再是一個難題，其高達5 m的檢測能力足以滿足大多數(shù)底水油藏確定動態(tài)油水界面的需要。

從大型油藏角度，對于開發(fā)中后期存在底水的老油田，動態(tài)油水界面已不能維持原有狀態(tài)，其深度在油藏不同部位可能存在很大差異。除了油藏動用程度決定油水界面形態(tài)外，構造形態(tài)、底水運移方向也會影響油水界面形態(tài)的變化。LF油田主要目的層為受斷裂控制的穹窿背斜構造，北部斷裂帶是底水主要供給方向，在構造的西北部和東南部建設了水平井，東南部的A10井距斷裂較遠，油水界面變化有規(guī)律，實測動態(tài)油水界面與根據(jù)開發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)預測的油水界面深度基本相當； 但在構造西北部靠近斷裂帶處鉆探的A11井實測油水界面與根據(jù)開發(fā)動態(tài)資料推斷的油水界面垂向深度有近15 m的差異，如圖所示，這個差異超出了油藏地質(zhì)認識的正常水平。為了驗證該儀器的測量結(jié)果，深化對油藏地質(zhì)的認識，將水平段末端向下加深，在MPR電阻率曲線上證實了油水界面的變化，也間接證實了油田底水流入方向。該井的應用，遠遠超出了水平段的順利施工，為老油田后期開發(fā)方案的調(diào)整和部署提供了極其重要的第一手參考資料。 結(jié)合A10井、A11井油水邊界檢測資料綜合分析，一個很有意義的現(xiàn)象是，雖然在小范圍內(nèi)油水界面基本呈平直狀，但放在油田范圍內(nèi)，油水界面卻呈現(xiàn)明顯的傾斜特征，而且傾斜度與構造形態(tài)、流入方向具有一定的相關性，如圖所示。

圖 7

圖7 A11井油水界面變化示意圖

圖 8

圖8 動態(tài)油水界面示意圖

關于巖性界面與油水界面的區(qū)分，從工具計算出的界面形態(tài)可以很方便地識別。一般而言，油水界面形態(tài)受油水分離效應的影響，多表現(xiàn)為相對穩(wěn)定的界面，如圖和所示；而巖性界面則受沉積、構造變化和后期改造的影響，其變化是不穩(wěn)定的，具有一定的隨機性，最重要的是其形態(tài)變化與構造形態(tài)的變化具有一定的相關性。如圖所示，在井眼軌跡下方檢測到一個巖性界面，該界面形態(tài)明顯受到沉積的影響，其空間延伸與井身結(jié)構的變化基本一致，結(jié)合鄰井資料，解釋為泥巖夾層。

圖 9

圖9 A8井泥巖夾層形態(tài)計算示意圖

3 結(jié)論

目前的邊緣檢測工具在盡可能探測到較遠的邊界的同時，面臨的另一個問題是如何區(qū)分層內(nèi)細小的導電隔夾層。從工具的原理上講，它檢測的是電阻率的界面反射，多個界面的存在會嚴重影響其對目標層界面的識別，檢測半徑和分辨率始終是一對矛盾，追求較遠邊界的預警必然會喪失工具近處的薄層分辨能力。就目前的技術而言，對于薄隔夾層、低電阻率儲層的邊緣檢測問題始終是一個技術難題。另外，現(xiàn)有的隨鉆邊緣檢測技術主要側(cè)重于檢測地層徑向邊界距離的變化，如何提前探測到鉆頭前方由斷層、巖性尖滅、構造突變等引起的儲層邊界變化也是另一個需要考慮的技術問題，研發(fā)具有“前瞻性”能力的工具必定會是下一個技術熱點。 目前來看,隨鉆測井邊緣檢測技術與地震砂體及構造預測技術的有機結(jié)合將是較為完善的水平井地質(zhì)導向技術策略。