頁巖氣水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在焦石壩工區(qū)應(yīng)用

徐敬友，倪方杰，李愛成

（中國石化江漢石油工程有限公司測(cè)錄井公司，湖北 潛江433123）

水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是利用各項(xiàng)地質(zhì)錄井和隨鉆測(cè)井資料，結(jié)合地下地層及構(gòu)造特征進(jìn)行隨鉆監(jiān)控、層位對(duì)比，預(yù)測(cè)油氣層入窗點(diǎn)，對(duì)水平段進(jìn)行監(jiān)控跟蹤，完成水平井鉆探的技術(shù)。油基鉆井液和水平井鉆完井是頁巖油氣井藏最主要的鉆井工藝，與之相配套的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是其達(dá)到最佳目的的關(guān)鍵。由于區(qū)塊勘探程度低，地層產(chǎn)狀預(yù)測(cè)誤差大、微小構(gòu)造落實(shí)程度差等因素，增加了導(dǎo)向難度，需要進(jìn)行井間建模。為此，錄井技術(shù)人員在對(duì)JY1井地質(zhì)資料進(jìn)行分析后，以JY1井為標(biāo)準(zhǔn)井進(jìn)行井間建模，解決了無導(dǎo)眼條件下地層視傾角的計(jì)算及長水平段井眼軌跡控制難題，儲(chǔ)層鉆遇率達(dá)到98.7%。

1 地質(zhì)導(dǎo)向方法

1.1 地質(zhì)建模

JY1井地質(zhì)資料及試氣資料揭示，焦石壩工區(qū)頁巖氣層主要集中在五峰組和龍馬溪組下段底部，氣層厚度為38m，錄井顯示較好。根據(jù)焦石工區(qū)二維地震資料及JY1井目的層龍馬溪組下段－五峰組巖性組合及電性特征，建立二維地質(zhì)模型，結(jié)合施工井設(shè)計(jì)靶點(diǎn)數(shù)據(jù)建立地質(zhì)導(dǎo)向模型，鉆進(jìn)過程中以JY1井為標(biāo)準(zhǔn)逐層拉平，通過井間小層對(duì)比，明確地層橫向縱向分布特征，建立精細(xì)錄井標(biāo)準(zhǔn)剖面，隨鉆跟蹤分析地層及構(gòu)造變化規(guī)律，指導(dǎo)地質(zhì)導(dǎo)向及軌跡控制（圖1）。

圖1 二維建模及導(dǎo)向流程

1.2 導(dǎo)向建模

利用二維地質(zhì)模型、施工井設(shè)計(jì)靶點(diǎn)數(shù)據(jù)和二維地震資料建立二維導(dǎo)向模型，明確靶體特征，優(yōu)化導(dǎo)向方案。地震資料因?yàn)榉直媛实南拗?，井眼軌跡方向的地層視傾角只是一個(gè)概值，施工過程中必須綜合利用錄井、隨鉆測(cè)井等數(shù)據(jù)，跟蹤分析及修正，根據(jù)地層傾角變化進(jìn)行軌跡控制及預(yù)測(cè)，提高水平井儲(chǔ)層鉆遇率。

焦石壩工區(qū)水平井平均井深為4 204m，平均水平段長為1 473m，最長水平段長達(dá)2 130m，井眼軌跡圓滑，可滿足下套管固井和多級(jí)壓裂改造的要求，提高開發(fā)速度；因此，利用二維導(dǎo)向模型對(duì)長水平段進(jìn)行軌跡控制是頁巖氣水平井施工的有效手段。長水平段軌跡控制分為入靶前和入靶后軌跡控制。

1.2.1 入靶前軌跡控制

入靶前軌跡控制主要是指水平井段在入靶前要確定合理的“著陸點(diǎn)”，指導(dǎo)工程以最佳姿態(tài)入靶（A靶點(diǎn)）?！爸扅c(diǎn)”的確定必須選擇合適的靶前距、井斜角、垂深，并根據(jù)實(shí)鉆情況實(shí)時(shí)校正、調(diào)整。合理的“著陸點(diǎn)”熟稱探層，即：先探氣頂再定靶點(diǎn)。焦石壩工區(qū)靶前距的確定一般分兩種：一是二維定向水平井靶前距一般在260～300m；二是三維定向水平井靶前距1 000m。井斜角的確定遵循“既可增加垂深又可增斜上挑”的原則，當(dāng)氣層提前時(shí)能及時(shí)增斜，當(dāng)氣層推后時(shí)又能及時(shí)增加垂深，盡量在A點(diǎn)前探到氣層。

1.2.2 入靶后軌跡控制

入靶后軌跡控制是在實(shí)鉆過程中，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的錄井資料，結(jié)合LWD測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，利用模型對(duì)正鉆井的鉆進(jìn)地層、地層產(chǎn)狀、構(gòu)造進(jìn)行對(duì)比分析評(píng)價(jià)，對(duì)地層視傾角的變化進(jìn)行跟蹤計(jì)算，根據(jù)分析結(jié)果指導(dǎo)定向施工，達(dá)到確定鉆頭在靶窗中位置的目的。

2 應(yīng)用實(shí)例

JY8－2HF井是焦石壩構(gòu)造上的一口水平評(píng)價(jià)井。目的層為上奧陶統(tǒng)五峰組－下志留統(tǒng)龍馬溪組下部頁巖氣層，設(shè)計(jì)A靶點(diǎn)垂深2 277m、B靶點(diǎn)垂深2 387m，水平段長1 500.00m。

表1 JY8－2HF井與鄰井氣層頂?shù)准靶訉?duì)比表

2.1 靶前軌跡控制及A靶點(diǎn)的確定

2.1.1 鉆前分析

通過JY1井建模，發(fā)現(xiàn)目的層可分為6個(gè)巖性段，即：1號(hào)層－龍馬溪組中部砂巖段、2號(hào)層－砂下泥巖段、3號(hào)－灰質(zhì)泥巖、4號(hào)層－碳質(zhì)頁（泥）巖段、5號(hào)層－含粉砂泥頁巖段、6號(hào)層－龍馬溪底部＋五峰組碳質(zhì)泥頁巖段（主力氣層）。6個(gè)巖性段可作為標(biāo)志層。其中：1－4號(hào)層是本井卡取A靶點(diǎn)的四個(gè)關(guān)鍵層段，其地層厚度的變化及構(gòu)造部位的高低決定著是否調(diào)整A靶點(diǎn)；5號(hào)、6號(hào)層的變化對(duì)入靶后軌跡控制意義重大（圖2）。

2.1.2 確定A靶點(diǎn)

JY8－2HF井鉆至井深2 362.00m，垂深2 273.56 m，井斜45.8°，見到粉砂巖，鉆至井深2 407.00m 結(jié)束，其垂深為2 299.37m，井斜為55.6°。與JY1井對(duì)比，距38m主力氣層頂部約51.25m，A、B靶點(diǎn)較設(shè)計(jì)誤差較大，設(shè)計(jì)A、B靶點(diǎn)調(diào)整為：A靶點(diǎn)垂深2 377m，距38m氣層頂23m；B點(diǎn)垂深2 404m，距38m氣層底10m，水平段穿行范圍相當(dāng)于JY1井井段2 400.50～2405.50m。與JY1井地層對(duì)比（圖2，表1），本井1號(hào)層，砂巖段，厚度較JY1井減?。?號(hào)、3號(hào)、4號(hào)層厚度與JY1井對(duì)比略有減?。?號(hào)層，碳質(zhì)頁巖段，底界垂深2 326.60m，地層視傾角－1.27°，說明地層上傾，增斜鉆進(jìn)至5號(hào)層，含粉砂泥頁巖段，井深2 517.47m，垂深2 356.50m，井斜66.20°，地層 “兩低一高”特征明顯，與JY1井對(duì)比較好，且井深2 503.00m見氣測(cè)顯示，說明已進(jìn)入目的層，探層成功。該層中部①段高伽馬泥巖底界垂深為2 341.70m，地層視傾角為－1.27°；②段隨鉆伽馬出現(xiàn)了小幅度“三高尖”，以B段頂部井深2 525.50m，垂深2 360.50m，井斜68.7°，計(jì)算地層視傾角，為－4.34°，地層保持上傾趨勢(shì)。增斜鉆進(jìn)至井深2 622m，確定 A點(diǎn)：垂深2 378.29m、井斜90.0°、方位179.93°、閉合距508.28m、閉合方位180.11°。

圖2 JY1井與JY8－2HF井小層對(duì)比圖

2.2 入靶后軌跡控制

進(jìn)入水平段后，結(jié)合LWD測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及巖性特征判斷地層，并進(jìn)行軌跡跟蹤。由于JY8－2HF井目的層為龍馬溪組＋五峰組，因此根據(jù)五峰組電性特征選取標(biāo)準(zhǔn)層計(jì)算地層視傾角，根據(jù)視傾角的變化調(diào)整導(dǎo)向模型，指導(dǎo)井眼軌跡在靶區(qū)內(nèi)穿行。在井深2 804.75m（垂深2 377.47m）處出現(xiàn)高伽馬值，計(jì)算地層視傾角，為－0.32°，表明地層由上傾逐漸轉(zhuǎn)為下傾。

降斜至89.70°，在井段2 812.00～3 597.00m 巖屑中發(fā)現(xiàn)灰白色灰質(zhì)泥巖及少量凝灰?guī)r，分析認(rèn)為所鉆地層為五峰組高伽馬底界。為避免鉆入澗草溝組灰?guī)r層，將井深 3 622.00～3 780.00m 井斜控制在 90°～91.0°鉆探，在井深3 780.00m處計(jì)算地層視傾角，為下傾0.63°。

由于工程定向脫壓，工具面不穩(wěn)，定向未能達(dá)到要求，導(dǎo)致井眼軌跡呈上翅趨勢(shì)，經(jīng)調(diào)整鉆具結(jié)構(gòu)后，軌跡再次回歸正常，根據(jù)實(shí)鉆情況將B靶點(diǎn)斜深定為4 122.00m，垂深控制在2 385.00～2 390.00m，降斜鉆至井深3 978.60m（垂深2 381.27m ）后，井斜降至87.9°。

據(jù)物探資料及隨鉆求取的地層視傾角數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)在井深3 980.00m后地層呈上傾趨勢(shì)，為保證井眼軌跡平滑，控制井斜穩(wěn)中帶升平穩(wěn)復(fù)合鉆進(jìn)，至井深4 152.00m完鉆。實(shí)鉆B靶點(diǎn)為斜深4 122.00m、垂深2 383.98 m、井斜89.8°、方位179.83°、閉合距2 008.15m、閉合方位179.97°。該井段的水平段長為1 530.00m，水平位移為2 038.15m，儲(chǔ)層鉆遇率為100%（圖3）。

圖3 JY8－2HF井實(shí)鉆井眼軌跡圖

3 結(jié)論及建議

通過建立工區(qū)二維地質(zhì)模型，能較好地解決工區(qū)目的層產(chǎn)狀預(yù)測(cè)誤差大，微小構(gòu)造制約水平井導(dǎo)向施工的難題，提高長水平井儲(chǔ)層鉆遇率。地質(zhì)建模需要進(jìn)行細(xì)致的資料分析，導(dǎo)向施工中也要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)分析，因此，導(dǎo)向工程師必須具有扎實(shí)的石油地質(zhì)基礎(chǔ)和豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，才能綜合運(yùn)用隨鉆測(cè)井、錄井及物探資料，做好精細(xì)對(duì)比工作。

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