水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在四川威遠204井區(qū)頁巖氣開發(fā)中的應(yīng)用

張 迪

(中國石油長城鉆探工程有限公司地質(zhì)研究院，遼寧盤錦 124010)

水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在四川威遠204井區(qū)頁巖氣開發(fā)中的應(yīng)用

張 迪

(中國石油長城鉆探工程有限公司地質(zhì)研究院，遼寧盤錦 124010)

四川威遠204井區(qū)龍馬溪組地層底部發(fā)育一套富含烴類氣體頁巖，為了提高水平井優(yōu)質(zhì)頁巖鉆遇率和頁巖氣產(chǎn)量，在威遠204井區(qū)共實施了4口水平井地質(zhì)隨鉆導(dǎo)向鉆井技術(shù)，根據(jù)隨鉆GR值的變化調(diào)整軌跡縱向位置，保證鉆頭在設(shè)計地質(zhì)層位鉆進，優(yōu)質(zhì)頁巖鉆遇率達95.11%，節(jié)約了鉆井成本，單井初期日產(chǎn)氣達22.6×104m3，達到了預(yù)期效果。

威遠204井區(qū)；地質(zhì)導(dǎo)向；頁巖氣；隨鉆測井；綜合錄井

四川威遠204井區(qū)龍馬溪組地層底部發(fā)育的一套頁巖，富含烴類氣體，已經(jīng)成為國內(nèi)頁巖氣勘探開發(fā)熱點區(qū)域。在威遠龍馬溪組頁巖水平井鉆探過程中，運用隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向?qū)崟r跟蹤技術(shù)，使井眼軌跡最大限度穿越目的層，與傳統(tǒng)鉆井技術(shù)相比，大大提高了水平井鉆井成功率[1-3]。

威204井區(qū)水平井地質(zhì)導(dǎo)向難點是：①目的層埋藏深，一般在3 500～4 000 m，不同深度測量系統(tǒng)誤差大；②井控程度低，構(gòu)造落實難。工區(qū)面積195 km2內(nèi)完鉆井僅2口；③地層視厚度變化大，靶點預(yù)測困難。工廠化施工，一個平臺實施6口水平井，且地層傾角大，導(dǎo)致水平井造斜段不斷地扭方位，地層垂直厚度隨井斜方位、井斜角、地層傾角發(fā)生復(fù)雜變化，靶點深度預(yù)測困難；④大型水力壓裂工藝對井眼軌跡要求高，要求狗腿度不能超過6°，靶點垂深調(diào)整范圍小。

1 水平井設(shè)計與實踐

水平井開發(fā)對油氣藏本身有一定要求，適合水平井開發(fā)的油田必須符合：儲層在三維空間具有一定規(guī)模，滿足單井控制儲量；儲層構(gòu)造相對穩(wěn)定，可滿足水平井鉆探；滿足開發(fā)的經(jīng)濟效益等基本要求[4-7]。水平井設(shè)計中應(yīng)選取主要產(chǎn)氣層，并且部署在含氣井段中部位置；水平段設(shè)計時要參考構(gòu)造趨勢，使水平段與構(gòu)造趨勢一致，并且根據(jù)目的層的展布特征設(shè)計水平段，避免水平段斜穿目的層，從設(shè)計層面上整體提高目的層鉆遇率。本區(qū)水平井開發(fā)的地質(zhì)條件：地震預(yù)測頁巖發(fā)育比較好且橫向展布相對穩(wěn)定；所鉆目的層頂面起伏相對平緩，斷層不發(fā)育；水平井鄰井產(chǎn)量較高，穩(wěn)產(chǎn)能力強；水平井水平段延伸方向及長度滿足目前井網(wǎng)井距要求，并考慮了地應(yīng)力對后期壓裂裂縫方向的控制作用等。

威204井區(qū)龍馬溪組頁巖埋深3 500～4 000 m，為深水陸棚相沉積，地層厚度變化大(277～443 m)，底部優(yōu)質(zhì)頁巖段厚度40～55 m, 構(gòu)造上位于川西南古中斜坡低褶帶，斷層不發(fā)育。優(yōu)質(zhì)頁巖段主要集中于龍馬溪組底部，脆性礦物含量高，厚度相對較穩(wěn)定，一般在40～55 m，有利于水平井開發(fā)。 龍馬溪組地層由西北至東南方向逐漸增厚；厚度變化原因主要是龍二段地層變化較大，龍一段地層厚度相對穩(wěn)定；五峰組地層厚度自西北至東南方向逐漸減薄。

考慮到目的層的發(fā)育特征，對于水平井的箱體設(shè)計及施工要求為：龍一1下段，距底10 m；在經(jīng)過產(chǎn)能評估和經(jīng)濟評價之后，為滿足盡可能大的儲量動用并在工程實施能力范圍內(nèi)，設(shè)計水平段長度為1 500 m。工程施工要求狗腿度不能超過6°。在準(zhǔn)確把握工區(qū)地層發(fā)育特征基礎(chǔ)上，綜合考慮地層厚度變化因素及地層傾角變化因素，進行水平井入靶點預(yù)測。初步形成了適合威遠區(qū)塊的水平井入靶深度及入靶角度預(yù)測方法，完成了威204井區(qū)4口井入靶點深度及入靶角度預(yù)測。

2 水平段地質(zhì)導(dǎo)向與實踐

精細地層對比是準(zhǔn)確預(yù)測目的層位置的基礎(chǔ)[8]。在入靶前鉆進過程中，把隨鉆檢測到的測井曲線(主要是GR曲線)與鄰井測井曲線資料進行實時對比，并結(jié)合綜合錄井(鉆時、巖屑、熒光)和氣測錄井等資料，對層位進行地層對比及劃分。在著陸和入靶期間，對隨鉆測井和綜合錄井進行加密采樣，準(zhǔn)確預(yù)測目的層位，進而對鉆井軌跡計算，以保證在滿足狗腿度及鉆完井施工要求的前提下，準(zhǔn)確入靶。隨鉆對比的關(guān)鍵是尋找GR標(biāo)志界面?，F(xiàn)場實施過程中，根據(jù)隨鉆GR曲線特征變化，逐一識別出各個標(biāo)志。利用標(biāo)志點深度和其間地層厚度變化來預(yù)測地層傾向、地層視傾角、預(yù)測入靶點垂深。

通過鉆遇標(biāo)志點間的地層視厚度變化，估算地層視傾角及入靶點深度。 當(dāng)水平井與對比直井位于同一產(chǎn)狀地層上時，同一地層厚度下，地層上傾視厚度減小，地層下傾視厚度增加。地層視傾角小，靶點垂深=標(biāo)志點垂深+對比井標(biāo)志點到靶點垂厚；地層視傾角大，靶點垂深則需要計算或圖解得出(圖1)。

圖1 目的層產(chǎn)狀及入靶深度預(yù)測示意圖

依據(jù)標(biāo)志點鉆遇情況，結(jié)合厚度變化趨勢及地層傾角變化預(yù)測入靶點垂深，提出實施建議，保證水平井準(zhǔn)確入靶。威204H2-3井設(shè)計入靶點垂深3 566 m，地質(zhì)導(dǎo)向預(yù)測入靶點垂深3 560 m，實鉆入靶點垂深3 555 m。

為了讓鉆頭在設(shè)計的地質(zhì)層位上鉆進，需要進行水平井縱向位置調(diào)整。由于微構(gòu)造的變化，設(shè)計層位深度常發(fā)生變化，要及時發(fā)現(xiàn)鉆頭所在層位變化并及時調(diào)整軌跡垂深，保證鉆頭在設(shè)計地質(zhì)層位鉆進。鉆井證實，威204井區(qū)水平井開發(fā)目的層存在3個GR旋回(圖2)，每個旋回高值區(qū)有60～80API的差異，在全井區(qū)穩(wěn)定分布。水平井入靶點及水平段設(shè)計在Ⅰ旋回上部低值向高值變化的臺階上，GR值低于180，向上偏離設(shè)計層位，GR值大于240則偏下，實鉆中可根據(jù)隨鉆GR值的大小和變化調(diào)整軌跡縱向位置。

地層產(chǎn)狀是工程軌跡設(shè)計的重要參數(shù)，更是超前預(yù)測及時調(diào)整軌跡垂深的重要依據(jù)。在水平鉆井過程中，常出現(xiàn)地層重復(fù)段，可通過隨鉆對比確定重復(fù)段地層并預(yù)測出地層傾角。威204H3-6井實施過程中出現(xiàn)地層重復(fù)段，通過構(gòu)造分析為下傾地層，計算地層傾角近似1°。

井眼軌跡進入水平段以后，可將井眼軌跡參數(shù)加載到地震數(shù)據(jù)體中，并利用波阻反射特征判斷地層產(chǎn)狀，指導(dǎo)井眼軌跡鉆進的方向。

為了判斷入靶點附近地層產(chǎn)狀，利用同一垂深GR值變化分析目的層產(chǎn)狀。若水平井軌跡兩次鉆至同一垂深，后點GR值明顯高于前點，則可判定地層產(chǎn)狀沿軌跡方向上傾。威204H3-6井在測點4105.5m和4234.7m處垂深相同，但后者GR值明顯高于前者，說明地層在該測量段上傾(圖3)。

3 地質(zhì)導(dǎo)向效果及分析

針對研究區(qū)水平井沒有自然產(chǎn)能，后期需要進行壓裂改造問題[9-10]，考慮壓裂造縫的能力，在一定程度上降低了地質(zhì)導(dǎo)向的難度，但是最大程度地提高目的層鉆遇率是地質(zhì)導(dǎo)向的最終目的。截至2014年11月底，威204井區(qū)共完成4口井地質(zhì)導(dǎo)向施工。經(jīng)實踐證實，隨鉆對比預(yù)測得到的入靶點垂深與實鉆A點垂深誤差較小，水平井縱向位置分析及時準(zhǔn)確，水平井軌跡處于儲層有利部位，優(yōu)質(zhì)頁巖鉆遇率達95.11%，避免了水平井進尺的浪費，節(jié)約了鉆井成本，單井初期日產(chǎn)氣達22.6×104m3，達到了預(yù)期效果(表1)。

圖3 威204H3-6井實鉆軌跡跟蹤圖

表1 威204井區(qū)優(yōu)質(zhì)頁巖鉆遇率統(tǒng)計

4 結(jié)論與建議

(1)初步建立了川南頁巖氣水平井地質(zhì)導(dǎo)向工作技術(shù)體系，為指導(dǎo)頁巖氣水平井鉆井，保證頁巖氣開發(fā)效果具有積極意義。

(2)為了進一步規(guī)模開發(fā)該區(qū)塊頁巖氣，建議在地震解釋、儲層反演及地球化學(xué)研究的基礎(chǔ)上，確定地質(zhì)“甜點” ，并結(jié)合水平井地質(zhì)跟蹤技術(shù)及優(yōu)化壓裂設(shè)計和施工組織，實現(xiàn)該區(qū)塊頁巖氣規(guī)模開發(fā)。

(3)箱體設(shè)計位置將影響水平井目的層的鉆遇率，箱體設(shè)計要符合目的層地層的發(fā)育特征(地層厚度、地層傾角等)及工程的實施能力。

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編輯：劉洪樹

1673-8217(2015)06-0111-04

2015-07-10

張迪,工程師，1983年生，2007年畢業(yè)于莫斯科大學(xué)地質(zhì)系油田地質(zhì)專業(yè)，現(xiàn)從事油田地質(zhì)科研工作。

TE243.2

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