專利名稱：水平井隨鉆自然伽馬地質(zhì)導(dǎo)向方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆井勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于水平 井水平段鉆進(jìn)過(guò)程中的水平井隨鉆自然伽馬地質(zhì)導(dǎo)向方法。
背景技術(shù)：
目前，在石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域中， 一般均使用綜合錄井儀對(duì)整個(gè)鉆井過(guò) 程實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，該儀器隨鉆監(jiān)測(cè)點(diǎn)井深與鉆頭位置井深間的距離基本為 零距離，因而可隨時(shí)監(jiān)測(cè)井底其地層巖性及油氣水顯示變化情況。實(shí)際鉆 井過(guò)程中，在不同斜深、不同鉆時(shí)條件下，綜合錄井儀實(shí)時(shí)錄井顯示巖屑 泥巖含量以及油氣水變化情形，通過(guò)所顯示出的巖屑泥巖含量以及氣測(cè)數(shù) 據(jù)能夠及時(shí)判斷出鉆頭鉆遇不同于目的層的巖性，同時(shí)根據(jù)所測(cè)量出的井 斜角度及預(yù)測(cè)軌跡，可以判斷出鉆頭是否鉆出目的層。
根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，鉆頭在水平段中穿行時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下6種情況，相應(yīng)參 數(shù)和資料反應(yīng)如下
1、 當(dāng)鉆頭從上圍巖進(jìn)入氣層時(shí)鉆時(shí)下降；巖屑百分含量泥巖巖 屑減少，云巖巖屑增加；全烴值上升；隨鉆測(cè)量井斜增加，垂深增加，自 然伽瑪由高值變?yōu)榈椭怠?br> 2、 當(dāng)鉆頭從氣層進(jìn)入下圍巖時(shí)鉆時(shí)上升；巖屑百分含量泥巖巖 屑含量增加，云巖巖屑減少；全烴值下降；隨鉆測(cè)量井斜，垂深增加，自 然伽瑪曲線由低值變?yōu)楦咧怠?br> 3、 當(dāng)鉆頭從下圍巖進(jìn)入氣層時(shí)鉆時(shí)下降；巖屑百分含量泥巖巖 屑減少，云巖巖屑增加；全烴值上升；隨鉆測(cè)量井斜增加，垂深增加，自 然伽瑪由高值變?yōu)榈椭怠?br> 4、 當(dāng)鉆頭從氣層進(jìn)入上圍巖時(shí)鉆時(shí)上升；巖屑百分含量泥巖巖
4屑含量增加，云巖巖屑減少；全烴值下降；隨鉆測(cè)量井斜，垂深增加，自 然伽瑪曲線由低值變?yōu)楦咧怠?br> 5、 當(dāng)鉆頭在圍巖中鉆進(jìn)時(shí)鉆時(shí)持續(xù)相對(duì)高值；巖性為單一泥巖； 全烴值為低值；自然伽瑪為高值。
6、 當(dāng)鉆頭在氣層中鉆進(jìn)時(shí)鉆時(shí)持續(xù)相對(duì)低值；巖性為單一砂巖； 全烴值為高值；自然伽瑪為低值。
綜上，在水平鉆進(jìn)過(guò)程中，獲得的參數(shù)和資料有很多，主要包括鉆時(shí)、 氣測(cè)、巖屑、井斜和自然珈瑪及其它工程參數(shù)。任何幾種資料的組合分析 都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水平段的錄井引導(dǎo)。現(xiàn)場(chǎng)錄井資料具有實(shí)時(shí)性，緊跟鉆頭。 而自然伽瑪曲線很好的判識(shí)了鉆遇地層的巖性。井斜數(shù)據(jù)成圖分析較好的 詮釋了鉆頭軌跡。氣測(cè)數(shù)值的變化一定程度的反應(yīng)了地層含氣程度的好 壞。針對(duì)以上地質(zhì)導(dǎo)向的難點(diǎn)，綜合資料及參數(shù)的反應(yīng)特征，來(lái)分析總結(jié) 出一個(gè)能確保水平段鉆頭按預(yù)定方向鉆進(jìn)的有效導(dǎo)向方法。
但在水平鉆進(jìn)中，經(jīng)常出現(xiàn)鉆頭鉆出和鉆入目的層的情況，地層在剖 面上會(huì)出現(xiàn)重復(fù)現(xiàn)象。同時(shí)，隨著水平位移的增加，目的層在橫向上會(huì)有 不同程度的彎曲變形，利用垂深換算來(lái)描述自然伽瑪?shù)男螒B(tài)已經(jīng)不能代表 目的層自然伽瑪曲線特征，也就是說(shuō)，錄井資料已失去參考價(jià)值；再加之 所處地段自然環(huán)境及地形的復(fù)雜性，上述因素使地質(zhì)導(dǎo)向?qū)嵤╇y度極大， 給現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督造成了極大的挑戰(zhàn)。綜上所述，由于水平井錄井現(xiàn)場(chǎng)受諸多因 素影響，加之地下地層的不確定性，因此在實(shí)際錄井過(guò)程中，需要綜合應(yīng) 用各種方法及技術(shù)進(jìn)行分析判識(shí)。另外，還需開(kāi)發(fā)一種對(duì)鉆頭鉆入和鉆出 進(jìn)行判識(shí)并保證鉆頭在目的層段可靠穿行的有效導(dǎo)向辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一 種水平井隨鉆自然伽馬地質(zhì)導(dǎo)向方法，其能對(duì)鉆頭鉆入和鉆出進(jìn)行準(zhǔn)確判 識(shí)且判識(shí)方法步驟簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)易、行之有效，能有效解決鉆頭在目的層段的可靠穿行問(wèn)題，尤其是在現(xiàn)有錄井資料失真的情況下。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是 一種水平井隨鉆自然 伽馬地質(zhì)導(dǎo)向方法，其特征在于該方法包括以下步驟
步驟一、鉆頭在目的層水平鉆進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)井下自然伽馬探測(cè)器實(shí) 時(shí)對(duì)所鉆地層自然放射性物質(zhì)所產(chǎn)生的伽瑪射線進(jìn)行檢測(cè)，且同步將所測(cè) 得信號(hào)通過(guò)電纜傳至位于地面的數(shù)據(jù)釆集及分析處理系統(tǒng)；同時(shí)，錄井設(shè) 備實(shí)時(shí)將所檢測(cè)到的井斜角度一和井深數(shù)據(jù)一同步傳至數(shù)據(jù)釆集及分析 處理系統(tǒng)；
步驟二、所述數(shù)據(jù)釆集及分析處理系統(tǒng)根據(jù)伽馬探測(cè)器和錄井設(shè)備所 測(cè)得數(shù)據(jù)制作珈瑪射線隨井深變化的隨鉆珈瑪曲線圖，對(duì)所述隨鉆珈瑪曲 線圖進(jìn)行分析并根據(jù)分析結(jié)果相應(yīng)對(duì)所述鉆頭的鉆入和鉆出趨勢(shì)進(jìn)行判 識(shí)，其分析判識(shí)過(guò)程如下
(一) 制作對(duì)稱平衡線在所述隨鉆珈瑪曲線圖中畫(huà)出多條對(duì)稱平衡 線，所述對(duì)稱平衡線為井斜角度一=90°時(shí)對(duì)應(yīng)的斜深劃分線，所述多條對(duì) 稱平衡線將所述隨鉆伽瑪曲線圖劃分為多個(gè)區(qū)域；
(二) 以所述對(duì)稱平衡線為對(duì)稱軸，判斷所述對(duì)稱平衡線兩側(cè)區(qū)域的 伽瑪射線變化曲線是否存在對(duì)稱段；
當(dāng)所述對(duì)稱平衡線兩側(cè)的珈瑪射線變化曲線存在對(duì)稱段時(shí)，說(shuō)明所述 鉆頭從一地層鉆出后又鉆回同一地層；當(dāng)所述對(duì)稱平衡線兩側(cè)的珈瑪變化 曲線不存在對(duì)稱段時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭持續(xù)向一地層的底部或頂部鉆進(jìn)或者 從一地層鉆出后繼續(xù)向相鄰地層鉆進(jìn)；
(三) 同時(shí)結(jié)合所述鉆頭的井斜角度二以及所述鉆頭所處位置的井深 數(shù)據(jù)二，對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向和具體鉆進(jìn)位置進(jìn)行綜合判斷，最終判斷 出所述鉆頭是否從目的層鉆出和從目的層鉆出后的鉆出趨勢(shì)即鉆出后鉆 進(jìn)與目的層相鄰的哪一地層，再根據(jù)所述鉆出趨勢(shì)的分析判斷結(jié)果對(duì)所述 鉆頭的鉆進(jìn)方向進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整之后再實(shí)時(shí)判斷所述鉆頭是否鉆回目 的層；
6所述井斜角度二和井深數(shù)據(jù)二是根據(jù)錄井設(shè)備實(shí)時(shí)將所檢測(cè)到的井 斜角度一和井深數(shù)據(jù)一以及錄井設(shè)備所用檢測(cè)裝置與所述鉆頭間的距離D 推算得出的。
步驟一中所述的伽馬探測(cè)器與所述鉆頭端部之間的距離為7-15m。
步驟(二)中所述的當(dāng)所述對(duì)稱平衡線兩側(cè)的伽瑪射線變化曲線存在
對(duì)稱段時(shí)，在其中一對(duì)稱段上標(biāo)一標(biāo)志點(diǎn)A且同時(shí)在與該對(duì)稱段對(duì)稱的另
一對(duì)稱段上找出與所述標(biāo)志點(diǎn)A對(duì)稱的對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)A，，所述對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)
A'為所述標(biāo)志點(diǎn)A的重復(fù)出現(xiàn)點(diǎn)，根據(jù)公式c^arccosh垂深二h垂深即可計(jì)算
hk深一 h斜深
出所述標(biāo)志點(diǎn)A和對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)A'所在地層的傾角oc,式中h，和h，分別 為所述標(biāo)志點(diǎn)A所處位置對(duì)應(yīng)的垂深和斜深，h，和h:自分別為所述對(duì)稱 標(biāo)志點(diǎn)A'所處位置對(duì)應(yīng)的垂深和斜深；
步驟(三)中所述的根據(jù)所述鉆出趨勢(shì)的分析判斷結(jié)果對(duì)所述鉆頭的 鉆進(jìn)方向進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整時(shí)，結(jié)合所述傾角a，對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向進(jìn)行 調(diào)整。
步驟(三)中所述的對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向和具體鉆進(jìn)位置進(jìn)行綜合 判斷時(shí)，當(dāng)所述井斜角度二大于9(T時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭向上鉆進(jìn)；當(dāng)所述 井斜角度二小于9(T時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭向下鉆進(jìn)；
當(dāng)井斜角度二逐漸增大時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭處于增斜狀態(tài)；當(dāng)井斜角度 二逐漸減小時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭處于降斜狀態(tài)；當(dāng)井斜角度二穩(wěn)定不變時(shí)， 說(shuō)明所述鉆頭處于穩(wěn)斜狀態(tài)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明所用硬件設(shè)備簡(jiǎn)單 且實(shí)現(xiàn)方便。2、本發(fā)明能對(duì)鉆頭鉆入和鉆出進(jìn)行準(zhǔn)確判識(shí)且判識(shí)方法步 驟簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)易，在水平鉆進(jìn)中，本發(fā)明能夠?qū)︺@機(jī)鉆頭鉆出和鉆入目 的層的情況進(jìn)行準(zhǔn)確辨識(shí)，同時(shí)結(jié)合井斜角度變化情況，能夠?qū)λ姐@進(jìn) 過(guò)程中鉆頭在目的層中的鉆進(jìn)鉆出趨勢(shì)進(jìn)行可靠把握，有效避免了在水平 鉆進(jìn)過(guò)程中隨著水平位移增加，利用垂深換算來(lái)描述自然伽瑪?shù)男螒B(tài)已經(jīng)
7不能代表目的層自然伽瑪曲線特征，尤其是在錄井資料失去參考價(jià)值，再 加之所處區(qū)域井下地質(zhì)情況復(fù)雜等一系列因素所帶來(lái)的地質(zhì)導(dǎo)向?qū)嵤╇y 度極大的問(wèn)題，給現(xiàn)場(chǎng)井上地質(zhì)導(dǎo)向提供了有力保障，最終保證鉆頭在目 的層段可靠穿行。3、實(shí)踐中，本發(fā)明通過(guò)與其它地質(zhì)導(dǎo)向方法相結(jié)合， 對(duì)鉆頭鉆進(jìn)的全過(guò)程進(jìn)行分析判識(shí)。綜上所述，本發(fā)明能夠有效解決現(xiàn)今 由于水平井錄井現(xiàn)場(chǎng)受諸多因素影響，地質(zhì)導(dǎo)向難度大，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督非常困 難的實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)本發(fā)明能夠簡(jiǎn)單方便地對(duì)水平鉆進(jìn)過(guò)程中鉆頭的鉆進(jìn) 和鉆出趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確辨識(shí)。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖l為本發(fā)明所用硬件設(shè)備的電路框圖。
圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)釆集及分析處理系統(tǒng)所制作出的隨鉆伽瑪曲線圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明
l一伽馬探測(cè)器； 2—數(shù)據(jù)釆集及分析處理系統(tǒng)；3—錄井設(shè)備； 4一對(duì)稱平衡線一；5—對(duì)稱平衡線二； 6—對(duì)稱平衡線三。
具體實(shí)施例方式
如圖1及圖2所示，本發(fā)明所述的隨鉆自然伽馬水平井地質(zhì)導(dǎo)向方法， 包括以下步驟
步驟一、鉆機(jī)在目的層水平鉆進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)安裝于所述鉆機(jī)上的井 下自然伽馬探測(cè)器l實(shí)時(shí)對(duì)所鉆地層自然放射性物質(zhì)所產(chǎn)生的伽瑪射線進(jìn) 行檢測(cè)，且同步將所測(cè)得信號(hào)通過(guò)電纜傳至位于地面的數(shù)據(jù)釆集及分析處 理系統(tǒng)2;同時(shí)，錄井設(shè)備3實(shí)時(shí)將所檢測(cè)的井斜角度一和井斜數(shù)據(jù)一傳 至數(shù)據(jù)釆集及分析處理系統(tǒng)2。其中，錄井設(shè)備3實(shí)時(shí)所測(cè)得的井深數(shù)據(jù) 中包括錄井設(shè)備3所用檢測(cè)裝置所處位置的垂深數(shù)據(jù)和斜深數(shù)據(jù)。實(shí)際應(yīng) 用過(guò)程中，所述伽馬探測(cè)器1與所述鉆頭端部之間的距離為7-15m;并且
8所述檢測(cè)裝置與伽馬探測(cè)器1安裝在同一位置。本實(shí)施例中，伽馬探測(cè)器
1與所述鉆頭之間的距離為9m，也就是說(shuō)，所述檢測(cè)裝置與所述鉆頭之間 的距離D為9m。所述伽馬探測(cè)器1為對(duì)地層自然放射性物質(zhì)所產(chǎn)生的珈瑪 射線進(jìn)行檢測(cè)的傳感器。
步驟二、所述數(shù)據(jù)釆集及分析處理系統(tǒng)2根據(jù)伽馬探測(cè)器1和錄井設(shè) 備3所測(cè)得數(shù)據(jù)制作伽瑪射線隨井深(指斜深)變化的隨鉆珈瑪曲線圖， 對(duì)所述隨鉆伽瑪曲線圖進(jìn)行分析并根據(jù)分析結(jié)果相應(yīng)對(duì)所述鉆頭的鉆入 和鉆出趨勢(shì)進(jìn)行判識(shí)，其分析判識(shí)過(guò)程如下
(一) 制作對(duì)稱平衡線在所述隨鉆伽瑪曲線圖中畫(huà)出多條對(duì)稱平衡 線，所述對(duì)稱平衡線為井斜角度=90°時(shí)對(duì)應(yīng)的斜深劃分線，所述多條對(duì)稱
平衡線將所述隨鉆伽瑪曲線圖劃分為多個(gè)區(qū)域。
本實(shí)施例中，所述隨鉆珈瑪曲線圖為井深(指斜深)自3630m到4630m 之間的伽瑪射線變化曲線圖。需注意的是施工之前，按照常規(guī)鉆井施工 工藝，應(yīng)先根據(jù)前期地形勘測(cè)分析結(jié)果，準(zhǔn)確掌握施工井所處位置的詳細(xì) 地層情況。當(dāng)井深為3660. 5米時(shí)，進(jìn)入地層M1即目的層。
首先制作對(duì)稱平衡線，本實(shí)施例中，所述對(duì)稱平衡線的數(shù)量為3條， 具體是所述隨鉆伽瑪曲線圖中井深分別為3965m、 3815m和4446m時(shí)對(duì)應(yīng) 的對(duì)稱平衡線一 4、對(duì)稱平衡線二 5和對(duì)稱平衡線三6,以上述3條對(duì)稱 平衡線為分隔界限，將所述隨鉆珈瑪曲線圖分成3個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行詳細(xì)分 析，上述3個(gè)區(qū)域具體為對(duì)稱平衡線二 5兩側(cè)的分析區(qū)域I (井深自3700m 到3925m)、對(duì)稱平衡線二 5和對(duì)稱平衡線三6之間的分析區(qū)域II (井深 自3925m到4446m)以及對(duì)稱平衡線三6兩側(cè)的分析區(qū)域III(井深自4260m 到4610m)。
(二) 以所述對(duì)稱平衡線為對(duì)稱軸，判斷所述對(duì)稱平衡線兩側(cè)區(qū)域的 伽瑪射線變化曲線是否存在對(duì)稱段；
當(dāng)所述對(duì)稱平衡線兩側(cè)的伽瑪射線變化曲線存在對(duì)稱段時(shí)，說(shuō)明所述 鉆頭從一地層鉆出后又鉆回同 一地層；當(dāng)所述對(duì)稱平衡線兩側(cè)的珈瑪變化曲線不存在對(duì)稱段時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭持續(xù)向一地層的底部或頂部鉆進(jìn)或者 從一地層鉆出后繼續(xù)向相鄰地層鉆進(jìn)。
(三)同時(shí)結(jié)合所述鉆頭的井斜角度二以及所述鉆頭所處位置的井深 數(shù)據(jù)二，對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向和具體鉆進(jìn)位置進(jìn)行綜合判斷，最終判斷 出所述鉆頭是否從目的層鉆出和從目的層鉆出后的鉆出趨勢(shì)即鉆出后鉆 進(jìn)與目的層相鄰的哪一地層，再根據(jù)所述鉆出趨勢(shì)的分析判斷結(jié)果對(duì)所述 鉆頭的鉆進(jìn)方向進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整之后再實(shí)時(shí)判斷所述鉆頭是否鉆回目 的層。
所述井斜角度二和井深數(shù)據(jù)二是根據(jù)錄井設(shè)備3實(shí)時(shí)將所檢測(cè)到的井 斜角度一和井深數(shù)據(jù)一以及錄井設(shè)備3所用檢測(cè)裝置與所述鉆頭間的距離 D推算得出的。當(dāng)所述井斜角度二大于9(T時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭向上鉆進(jìn)；
當(dāng)所述井斜角度二小于90°時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭向下鉆進(jìn)。當(dāng)井斜角度二逐 漸增大時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭處于增斜狀態(tài)；當(dāng)井斜角度二逐漸減小時(shí)，說(shuō)明 所述鉆頭處于降斜狀態(tài)；當(dāng)井斜角度二穩(wěn)定不變時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭處于穩(wěn) 斜狀態(tài)。
由于所述井斜角度二和井深數(shù)據(jù)二根據(jù)錄井設(shè)備實(shí)時(shí)將所檢測(cè)到的 井斜角度一和井深數(shù)據(jù)一以及錄井設(shè)備所用檢測(cè)裝置與所述鉆頭間的距 離D推算得出。具體推算井斜角度二和井深數(shù)據(jù)二時(shí)，以錄井設(shè)備3所測(cè) 得井斜角度一為90°時(shí)為界，對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向和所處位置進(jìn)行判斷； 當(dāng)井斜角度一自90°起逐漸增大或逐漸減小時(shí)，說(shuō)明所述鉆機(jī)持續(xù)向上鉆 進(jìn)且處于增斜狀態(tài)或持續(xù)向下鉆進(jìn)且處于降斜狀態(tài)，具體計(jì)算出所述檢測(cè) 裝置與所述鉆頭間相距每米井斜角度的增大或減小度數(shù)，再相應(yīng)計(jì)算出相 距D時(shí)井斜角度的增大或減小度數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出所述鉆頭的井斜角度二， 再進(jìn)一步計(jì)算得出所述鉆頭所處位置的井斜數(shù)據(jù)二。當(dāng)所述井斜角度二大 于9(T時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭向上鉆進(jìn)；當(dāng)所述井斜角度二小于90°時(shí)，說(shuō)明
所述鉆頭向下鉆進(jìn)。
本實(shí)施例中，對(duì)于分析區(qū)域I而言，首先分析對(duì)稱平衡線二 5上下兩側(cè)的伽瑪射線變化曲線段對(duì)稱，具體是對(duì)稱平衡線二 5上下的伽瑪射線變 化曲線，表明所述鉆頭鉆出地層M1后又返回地層M1。同時(shí)結(jié)合所述鉆頭 的井斜角度二以及所述鉆頭所處位置的井深數(shù)據(jù)二(包括所述鉆頭所處位 置的垂深和斜深)，對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向和具體鉆進(jìn)位置進(jìn)行綜合判斷。
當(dāng)所述井斜角度二大于9(T時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭向上鉆進(jìn)；當(dāng)所述井斜角度 二小于9(T時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭向下鉆進(jìn)。
在分析區(qū)域I中，所述鉆頭大體上的鉆進(jìn)狀態(tài)先為降斜和穩(wěn)斜鉆進(jìn)且 總體上向下鉆進(jìn)，之后為增斜鉆進(jìn)且總體上向上鉆進(jìn)。也就是說(shuō)，在分析 區(qū)域I內(nèi)，所述鉆機(jī)總體上先向下鉆出地層Ml后又向上鉆回地層Ml;同 時(shí)結(jié)合所述鉆頭所處位置的井深數(shù)據(jù)二，確定所述鉆頭的具體位置。綜上， 判斷出所述鉆頭的鉆進(jìn)方向和具體鉆進(jìn)位置，進(jìn)而對(duì)所述鉆頭是否鉆出目 的層以及鉆出目的層的鉆出趨勢(shì)進(jìn)行綜合判斷；之后，根據(jù)對(duì)所述鉆出趨 勢(shì)的分析判斷結(jié)果，相應(yīng)對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整。
同時(shí)，在位于對(duì)稱平衡線二 5上方的對(duì)稱段一上標(biāo)出一標(biāo)志點(diǎn)A,并 利用錄井設(shè)備3測(cè)得標(biāo)志點(diǎn)A所處位置對(duì)應(yīng)的垂深和斜深即h自和h，；
同時(shí)，在與所述對(duì)稱段一對(duì)稱的對(duì)稱段二上找出與所述標(biāo)志點(diǎn)A對(duì)稱的對(duì) 稱標(biāo)志點(diǎn)A'，同樣利用錄井設(shè)備3測(cè)得對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)A'所處位置對(duì)應(yīng)的 垂深和斜深即h，和h，。由于所述對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)A'和標(biāo)志點(diǎn)A均位于目的
層中，且對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)A，為標(biāo)志點(diǎn)A的重復(fù)出現(xiàn)點(diǎn)，根據(jù)公式oc
=arccosh,:h,即可計(jì)算出目的層的傾角cx。那么，在根據(jù)對(duì)所述鉆出 h^深_ h斜深
趨勢(shì)的分析判斷結(jié)果相應(yīng)對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整時(shí)，結(jié)合所述傾 角oc,對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整。若調(diào)整不當(dāng)，則可能導(dǎo)致所述鉆
頭偏離更加目的層。
最后，結(jié)合實(shí)際勘測(cè)得出的地形數(shù)據(jù)，判斷在分析區(qū)域I內(nèi)，所述鉆 頭鉆出目的層后且相應(yīng)經(jīng)調(diào)整后，是否返回目的層。本實(shí)施例中，結(jié)合所 述隨鉆伽瑪曲線圖，所述鉆頭從目的層上部鉆出后進(jìn)入目的層的上一層，
11之后又返回目的層，并且進(jìn)入地層M1上部。
對(duì)于分析區(qū)域II而言，本分析區(qū)域內(nèi)上下部分不存在對(duì)稱段，并且同 時(shí)結(jié)合所述鉆頭的井斜角度二以及所述鉆頭所處位置的井深數(shù)據(jù)二(包括 所述鉆頭所處位置的垂深和斜深)，對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向和具體鉆進(jìn)位 置進(jìn)行綜合判斷；最后綜合判斷出所述鉆頭是否鉆出目的層以及鉆出目的 層后的鉆出趨勢(shì)，然后根據(jù)對(duì)所述鉆出趨勢(shì)的分析判斷結(jié)果相應(yīng)對(duì)所述鉆 頭的鉆進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整；調(diào)整之后再實(shí)時(shí)判斷所述鉆頭是否鉆回目的層。
在分析區(qū)域n中，所述鉆頭大體上的鉆進(jìn)狀態(tài)先是降斜和穩(wěn)斜鉆進(jìn)，然后 是增斜鉆進(jìn)，但是所述鉆機(jī)總體上向下鉆進(jìn)。另外，由于所述隨鉆伽瑪曲 線圖中仍未出現(xiàn)對(duì)稱段，則所述鉆機(jī)向下鉆進(jìn)且進(jìn)入位于目的層下方的地 層M2后，仍未返回目的層。同時(shí)結(jié)合所述鉆頭所處位置的井深數(shù)據(jù)二， 確定所述鉆頭的具體位置。最后，結(jié)合實(shí)際勘測(cè)得出的地形數(shù)據(jù)，判斷出
所述鉆頭向下鉆進(jìn)進(jìn)入地層M2后，未返回目的層，而是繼續(xù)向下進(jìn)入別
的地層M3。綜上所述，在分析區(qū)域n中，對(duì)所述鉆頭鉆進(jìn)方向的調(diào)整不當(dāng)
或存在不足，需再相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。
對(duì)于分析區(qū)域ni而言，首先分析對(duì)稱平衡線三6上下兩側(cè)的伽瑪射線
變化曲線段對(duì)稱，具體是對(duì)稱平衡線三6上下的珈瑪射線變化曲線對(duì)稱，
表明所述鉆頭鉆出一地層后又返回同一地層。同時(shí)結(jié)合所述鉆頭的井斜角 度二以及所述鉆頭所處位置的井深數(shù)據(jù)二(包括所述鉆頭所處位置的垂深 和斜深)，對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向和具體鉆進(jìn)位置進(jìn)行綜合判斷，最后綜
合判斷出所述鉆頭是否鉆出目的層以及鉆出目的層后的鉆出趨勢(shì)；然后根 據(jù)對(duì)所述鉆出趨勢(shì)的分析判斷結(jié)果，相應(yīng)對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向進(jìn)行調(diào) 整；調(diào)整之后，再實(shí)時(shí)判斷所述鉆頭是否鉆回目的層。在分析區(qū)域m中， 所述鉆頭大體上的鉆進(jìn)狀態(tài)先為降斜和穩(wěn)斜鉆進(jìn)且總體上向下鉆進(jìn)，之后 為增斜鉆進(jìn)且總體上向上鉆進(jìn)。也就是說(shuō)，在分析區(qū)域ni內(nèi)，所述鉆機(jī)總
體上先向下鉆出地層M3后又向上鉆回地層M3，同時(shí)結(jié)合所述鉆頭所處位
置的井深數(shù)據(jù)二，對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向和鉆進(jìn)位置進(jìn)行綜合判斷；并根
12據(jù)分析判斷結(jié)果并結(jié)合計(jì)算得出的地層M3的傾角，相應(yīng)對(duì)所述鉆頭的鉆
進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整；調(diào)整之后再實(shí)時(shí)判斷所述鉆頭是否鉆回目的層。最后，
結(jié)合實(shí)際勘測(cè)得出的地形數(shù)據(jù)，判斷出在此分析區(qū)域內(nèi)，所述鉆頭總體上
先向下鉆出地層M3后又向上鉆回地層M3，并且進(jìn)入地層M3上部，但是仍 未返回目的層即地層M1，而是位于目的層下面的地層M3中。綜上所述， 在分析區(qū)域in中，還需對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向再進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
綜上，通過(guò)上述分析可以清楚得知，水平鉆進(jìn)過(guò)程中，所述鉆頭在目 的層中的鉆入和鉆出趨勢(shì)，結(jié)合所述鉆頭具體鉆進(jìn)方向以及所述鉆頭所處 的具體位置進(jìn)行綜合分析，分析所述鉆頭是否鉆出目的層以及鉆出目的層 后的鉆出趨勢(shì)，并且根據(jù)分析結(jié)果相應(yīng)對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整， 調(diào)整之后再實(shí)時(shí)判斷所述鉆頭是否鉆回目的層。綜上，本發(fā)明對(duì)所述鉆頭 在目的層中的鉆入鉆出趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，綜合分析后根據(jù)分析結(jié)果相應(yīng) 對(duì)所述鉆機(jī)的鉆進(jìn)方向和井斜角度進(jìn)行調(diào)整，因而能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督提供非 常有效的參照數(shù)據(jù)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是 根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu) 變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種水平井隨鉆自然伽馬地質(zhì)導(dǎo)向方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、鉆頭在目的層水平鉆進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)井下自然伽馬探測(cè)器(1)實(shí)時(shí)對(duì)所鉆地層自然放射性物質(zhì)所產(chǎn)生的伽瑪射線進(jìn)行檢測(cè)，且同步將所測(cè)得信號(hào)通過(guò)電纜傳至位于地面的數(shù)據(jù)采集及分析處理系統(tǒng)(2)；同時(shí)，錄井設(shè)備(3)實(shí)時(shí)將所檢測(cè)到的井斜角度一和井深數(shù)據(jù)一同步傳至數(shù)據(jù)采集及分析處理系統(tǒng)(2)；步驟二、所述數(shù)據(jù)采集及分析處理系統(tǒng)(2)根據(jù)伽馬探測(cè)器(1)和錄井設(shè)備(3)所測(cè)得數(shù)據(jù)制作伽瑪射線隨井深變化的隨鉆伽瑪曲線圖，對(duì)所述隨鉆伽瑪曲線圖進(jìn)行分析并根據(jù)分析結(jié)果相應(yīng)對(duì)所述鉆頭的鉆入和鉆出趨勢(shì)進(jìn)行判識(shí)，其分析判識(shí)過(guò)程如下(一)制作對(duì)稱平衡線在所述隨鉆伽瑪曲線圖中畫(huà)出多條對(duì)稱平衡線，所述對(duì)稱平衡線為井斜角度一＝90°時(shí)對(duì)應(yīng)的斜深劃分線，所述多條對(duì)稱平衡線將所述隨鉆伽瑪曲線圖劃分為多個(gè)區(qū)域；(二)以所述對(duì)稱平衡線為對(duì)稱軸，判斷所述對(duì)稱平衡線兩側(cè)區(qū)域的伽瑪射線變化曲線是否存在對(duì)稱段；當(dāng)所述對(duì)稱平衡線兩側(cè)的伽瑪射線變化曲線存在對(duì)稱段時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭從一地層鉆出后又鉆回同一地層；當(dāng)所述對(duì)稱平衡線兩側(cè)的伽瑪變化曲線不存在對(duì)稱段時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭持續(xù)向一地層的底部或頂部鉆進(jìn)或者從一地層鉆出后繼續(xù)向相鄰地層鉆進(jìn)；(三)同時(shí)結(jié)合所述鉆頭的井斜角度二以及所述鉆頭所處位置的井深數(shù)據(jù)二，對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向和具體鉆進(jìn)位置進(jìn)行綜合判斷，最終判斷出所述鉆頭是否從目的層鉆出和從目的層鉆出后的鉆出趨勢(shì)即鉆出后鉆進(jìn)與目的層相鄰的哪一地層，再根據(jù)所述鉆出趨勢(shì)的分析判斷結(jié)果對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整之后再實(shí)時(shí)判斷所述鉆頭是否鉆回目的層；所述井斜角度二和井深數(shù)據(jù)二是根據(jù)錄井設(shè)備(3)實(shí)時(shí)將所檢測(cè)到的井斜角度一和井深數(shù)據(jù)一以及錄井設(shè)備(3)所用檢測(cè)裝置與所述鉆頭間的距離D推算得出的。
2. 按照權(quán)利要求l所述的水平井隨鉆自然伽馬地質(zhì)導(dǎo)向方法，其特征 在于步驟一中所述的伽馬探測(cè)器(1)與所述鉆頭端部之間的距離為 7-15m。
3. 按照權(quán)利要求l或2所述的水平井隨鉆自然伽馬地質(zhì)導(dǎo)向方法，其 特征在于步驟(二)中所述的當(dāng)所述對(duì)稱平衡線兩側(cè)的伽瑪射線變化曲 線存在對(duì)稱段時(shí)，在其中一對(duì)稱段上標(biāo)一標(biāo)志點(diǎn)A且同時(shí)在與該對(duì)稱段對(duì) 稱的另一對(duì)稱段上找出與所述標(biāo)志點(diǎn)A對(duì)稱的對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)A',所述對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)A'為所述標(biāo)志點(diǎn)A的重復(fù)出現(xiàn)點(diǎn)，根據(jù)公式o^arccosh垂深二h垂深即h:斜深—h斜深可計(jì)算出所述標(biāo)志點(diǎn)A和對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)A'所在地層的傾角a ,式中h，和h自 分別為所述標(biāo)志點(diǎn)A所處位置對(duì)應(yīng)的垂深和斜深，h,和h自分別為所述 對(duì)稱標(biāo)志點(diǎn)A'所處位置對(duì)應(yīng)的垂深和斜深；步驟(三)中所述的根據(jù)所述鉆出趨勢(shì)的分析判斷結(jié)果對(duì)所述鉆頭的 鉆進(jìn)方向進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整時(shí)，結(jié)合所述傾角a，對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向進(jìn)行 調(diào)整。
4. 按照權(quán)利要求l或2所述的水平井隨鉆自然伽馬地質(zhì)導(dǎo)向方法，其 特征在于步驟(三)中所述的對(duì)所述鉆頭的鉆進(jìn)方向和具體鉆進(jìn)位置進(jìn) 行綜合判斷時(shí)，當(dāng)所述井斜角度二大于9(T時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭向上鉆進(jìn)； 當(dāng)所述井斜角度二小于90'時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭向下鉆進(jìn)；當(dāng)井斜角度二逐漸增大時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭處于增斜狀態(tài)；當(dāng)井斜角度 二逐漸減小時(shí)，說(shuō)明所述鉆頭處于降斜狀態(tài)；當(dāng)井斜角度二穩(wěn)定不變時(shí)， 說(shuō)明所述鉆頭處于穩(wěn)斜狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水平井隨鉆自然伽馬地質(zhì)導(dǎo)向方法，包括以下步驟一、水平鉆進(jìn)中，伽馬探測(cè)器實(shí)時(shí)檢測(cè)所鉆地層中的自然伽馬射線，錄井設(shè)備實(shí)時(shí)將所測(cè)得井斜角度一和井深數(shù)據(jù)一傳至數(shù)據(jù)采集及分析處理系統(tǒng)；二、數(shù)據(jù)采集及分析處理系統(tǒng)制作隨鉆伽瑪曲線圖，相應(yīng)判識(shí)鉆頭鉆入和鉆出趨勢(shì)1.制作對(duì)稱平衡線；2.判斷對(duì)稱平衡線兩側(cè)區(qū)域的伽瑪射線變化曲線是否存在對(duì)稱段，存在對(duì)稱段說(shuō)明鉆頭從一地層鉆出后又鉆回同一地層；不存在對(duì)稱段說(shuō)明鉆頭從一地層鉆出后向相鄰地層鉆進(jìn)；同時(shí)結(jié)合鉆頭所處位置的井深數(shù)據(jù)綜合判斷并相應(yīng)對(duì)鉆頭鉆進(jìn)方向進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明能準(zhǔn)確判識(shí)鉆頭鉆入鉆出趨勢(shì)且步驟簡(jiǎn)單，能有效解決鉆頭在目的層的可靠穿行問(wèn)題。
文檔編號(hào)E21B49/00GK101476463SQ200910021028
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者山 叢 申請(qǐng)人:山 叢