地质定向钻井是一种钻井过程，在钻井过程中实时识别地质目标，并引导钻头朝着地质目标钻孔。将水平井轨迹控制从传统的几何控制转向地质导向目标控制，是一项具有里程碑意义的钻井技术。它是提高复杂油气藏水平井钻井速度和成功率的重要技术手段。地质导向钻井系统由井底信息遥测系统（MWD/LwD）、井下控制器、钻头导向系统、地质目标识别系统和决策指令系统组成。井底信息遥测系统用测壁地层评价参数(电阻率、伽马、岩石密度、中子孔隙度、声波等)、井眼轨道的方向参数(井斜角、方位角、工具面角等)和工程参数(钻压、扭矩、井底环空液柱压力、温度等)，并在井下控制器的控制下，通过各种信息通道上传到地面，进入地质目标识别系统。决策和指令系统根据地质目标识别结果，作出井眼轨道调整决策，向井下控制器发出指令，控制钻头导向系统使钻头向预定地质目标钻进。根据钻头导向系统的不同，分为两种地质导向系统：一是以井下弯壳体导向马达作为钻头导向的地质导向钻井系统：二是以井下自控式偏置机构进行钻头导向的地质导向钻进系统。
1平井地质导向的工作流程
水平井地质指导是指在水平井钻井施工过程中，跟踪钻井揭示的地下情况，及时分析地层结构和油气层的变化，及时修正水平井的设计参数，指导水平井实际钻井轨迹的调整，从而使水平井钻井的目的最大化。具体来说，地质导向是为了解决以下问题：①目标层准确地将目标引入目标点A，②井筒参数的实时计算和预测，③测井、实时地质解释、井眼轨迹调整。地质方位与工程方位不同。工程定向的目标是固定的，而地质定向的目标则根据实际钻探情况进行调整。在井轨迹控制时要利用前期准备工作与当前测井、录井资料做出综合分析，确定下一步钻进方位与井斜。
水平井的施工方法有两种：第一种是先钻一个导孔，钻穿主砂体后测井，确定目标点a的位置，回填，然后进入目标点。在成功进入目标后，执行水平截面。其优点是导孔距离目标点A相对较近，卡在目标点的成功率较高；缺点是成本增加。第二种方法是直接钻A点，这是一种困难的测井方法，需要测井团队提前几十米准确预测目标层，以确保轨迹准确进入设计目标。其优点是降低了成本并提高了钻井效率。
2水平井地质导向工作原理
地质定向钻井技术是在定向钻井技术的基础上发展起来的。它是综合利用测井、随钻测井等实时地质信息，以及随钻测量的实时轨迹数据，根据地质认识调整井筒轨迹，准确进入目标，在目标层的有利位置向前延伸井筒轨迹的工作过程。基本原理是地层对比和深度校正，即根据随钻测井和随钻测井提供的钻井时间、岩屑、荧光和气测信息，以及自然伽马和电阻率等测井信息，识别和比较地层，特别是标志层。根据标志层的实钻垂深、预估的标志层距目的层顶底的距离和水平井所在区域的构造特征，预测出不同位移处目的层顶底的垂深，及时校正设计，调整钻井轨迹，确保准确入靶以及合理穿越油层。
在地质导向钻井过程中，有必要从各种测井数据和所钻相邻井的解释结果中总结出前兆地质建模或参考模型，作为比较参考模式。在钻井过程中，使用MwD（随钻测量）和LWD（随钻测井）等工具不断修改该地质模型，从而减少地质和钻井误差，确定井筒在地层中的分布状态，区分地层顶部，区分不同地层，等等。任何地质引导的设计都围绕着标志层的探测。在地质导向过程中，列出所有可用的标志层，并选择合适的剖面来协助地质导向钻井。这些标志层可以从各种通道中选择，比如钻井数据的样品以及实时的LWD数据。最终的标志层的选定取决于该层能否明确而可靠的标明某个地质层位，以及能否在钻井时被迅速的识别。
水平井地质指导的核心是动态分析水平井钻井过程中的地下变化，目的是尽早确定目标层的深度。要做到这一点，首先需要预测目标层的深度和油气藏的发育情况，然后在钻井过程中进行验证，然后根据检查结果进行下一步的预测和验证。经过循环预测和验证后，及时修改设计参数，并根据修正后的结果调整井筒轨迹钻井，直到钻头进入目标层。在确认进入目标层后，根据结构和目标层的预测，继续跟踪油气层，目标是钻取油气层的最大厚度。应提前增加或减少预测夹层以绕过，保证水平井有较高的储层钻遇率。
3水平井地质导向关键技术
3.1水平井着陆控制
着陆点是钻头到达目标层顶部界面，并从上覆地层进入目标储层的位置。由于目标层顶部界面上下地层的岩性、物性和含油性质的变化，钻井时间最先响应，即钻井时间显著缩短。随着岩屑从着陆深度点返回，气体测量值往往会显著增加，岩屑的含砂量也会增加。在石油和天然气的情况下，岩屑液滴中可能存在石油和气体迹象。随钻测井工具一般距离钻头约12m。随着钻探的继续，着陆点的电学特性从泥岩转变为含油砂岩，导致自然伽马值降低，电阻率值显著增加。这一系列参数变化综合表明钻头已进人目的油气层，进而及时调整轨迹控制参数，以保证按设计完成水平段的钻遇。
水平井落地的成败主要取决于落地点钻井轨迹的倾角与目标储层的倾角之间的关系，在不超过最大狗腿度的情况下，可以通过调整倾角以匹配设计来实现水平段的实际钻井轨迹。在水平井地质导向过程中，往往希望着陆点能够以最快的垂直深度速度进行探测，着陆后需要在符合工程要求的狗腿度范围内调整到设计的水平轨迹，这意味着着陆点井的倾角趋于减小。
3.2水平段地质导向
水平油层的钻进速度直接影响水平井的生产能力。在水平井水平段地质导向过程中，应尽可能控制轨迹，使其通过油层的最佳甜点位置。水平段地质导向的基本原则如下：（1）水平段的轨迹应保持平滑，以确保后期套管和筛管的顺利放置；（2）根据开发井网的需要，合理控制水平段长度，确保井网结构合理；（3）对于物理性质在垂直和水平方向上都有显著变化的储层，应尽可能控制轨迹，以穿过物理性质更好的层；(4)边底水油藏，水平段轨迹应避开水线，远离油水边界，尽可能保持在油层顶部1/3位置。
基于钻井、测井、测井和地震数据，可以全面识别地层的轨迹，钻井时间响应最快。它表示钻头进入另一种岩性导致的钻井时间变化，并提供钻头位置的实时数据。岩屑和气测特征是从井底到地面的数据分析和监测，由于时间较晚的影响，无法代表当前的钻头位置。
3.3地层对比和预测技术
地层对比、预测和划分是现场地质测井的核心技术。根据地质导向测井原理，选择同一地区沉积相和物性相似性较高的邻井。在综合利用钻井过程中获得的含油量、物理性质、电学性质和岩性数据的基础上，比较主要包括协调性、回转性和相似性。在实际的比对过程中，首先要进行大断面的整体控制，然后再细化小层的比对。根据实际情况分析，尽管水平井更多地部署在地层相对清晰且有相邻井可供控制的情况下，但仍可能存在几米或几米以上的偏差。这种偏差主要受地震数据分辨率和数据质量等因素的影响。如果不能有效改善，将大大降低水平井的质量和油藏的钻井速度。
4结束语
尽管水平井的开发已经取得了一定的成果，但由于参考井斜数据的可信度、地层变化、对比分析的准确性、微观结构变化等多种因素，在地质设计目标、井筒轨迹和实际钻井结果方面仍存在一定的差异。因此，有必要在现场施工时进行地质指导，并根据实际情况调整井筒轨迹，以满足设计要求。本文研究现场地质导向技术在油田水平井中的应用，可以进一步为油田高效开发提供动力和支撑，促进油田长期稳定生产和高效开发，对水平井开发具有重要意义。
参考文献
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