頁巖氣地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在威遠(yuǎn)地區(qū)的應(yīng)用

沈宏峰

中國石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司錄井公司，遼寧 盤錦

頁巖氣地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在威遠(yuǎn)地區(qū)的應(yīng)用

沈宏峰

中國石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司錄井公司，遼寧 盤錦

隨著頁巖氣藏開發(fā)的深入，利用水平井開發(fā)頁巖氣已成為一項(xiàng)重要技術(shù)并被廣泛采用，已鉆水平井試油試采數(shù)據(jù)表明水平段在儲(chǔ)層的位置十分重要，優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層的產(chǎn)量是一般儲(chǔ)層產(chǎn)量的幾倍。威遠(yuǎn)地區(qū)頁巖氣區(qū)域探井分布少，地層發(fā)育狀況探明程度低，構(gòu)造落實(shí)程度差，微幅構(gòu)造復(fù)雜；目的層巖性變化不明顯，通過常規(guī)導(dǎo)向手段，判斷鉆頭所在儲(chǔ)層中的位置存在多解性，優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層的隨鉆識(shí)別和鉆探地層位置判斷成為現(xiàn)場(chǎng)工作的主要難題。應(yīng)用頁巖氣地質(zhì)技術(shù)導(dǎo)向技術(shù)，對(duì)目的層做出精細(xì)劃分，尋找出優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層；應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)建立導(dǎo)向精細(xì)模型，通過對(duì)精細(xì)模型的動(dòng)態(tài)調(diào)整，軌跡實(shí)時(shí)修正，追蹤優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層，能夠確保優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層鉆遇率和水平井實(shí)施的成功率，降低地質(zhì)、工程風(fēng)險(xiǎn)。

頁巖氣，元素錄井，地質(zhì)導(dǎo)向，優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層

Copyright ? 2017 by author, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

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Received: May.30th, 2017; accepted: Jun.7th, 2017; published: Oct.15th, 2017

AbstractWith the deepening of development of shale gas reservoirs, the horizontal well which is one of critical techniques has been used widely to develop shale gas reservoirs.The data of well test and production test from drilled horizontal wells showed that the position of horizontal section in the reservoir was very important, and the production of a good layer was several times that of common layer.There were few shale gas exploration wells in Weiyuan area, so little knowledge on stratigraphic development condition and structures was less, and microstructure was complex and the variation of lithology of the target layer was not obvious, position of the drill bit judged by the conventional means was ambiguous.Identification of favorable layers while drilling and determination of formation location were the main problems in the field work.The target zone is finely divided based on the geosteering in the shale gas reservoir, so as to find the favorable layers.A detailed model is established by geosteering.The model can be dynamically adjusted, the trajectory is corrected in real-time to track the favorable reservoir to ensure the drilling-encounter ratio of the favorable reservoirs and success rate of horizontal wells, and reduce the geological and engineering risks.

KeywordsShale Gas, Elemental Logging, Geosteering, Favorable Reservoir

1.引言

威遠(yuǎn)區(qū)塊優(yōu)質(zhì)頁巖厚度40～50 m，區(qū)塊內(nèi)已鉆水平井27口，水平段長(zhǎng)度相同的情況下產(chǎn)量相差數(shù)倍，單井產(chǎn)量與“優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層”鉆遇長(zhǎng)度成正相關(guān)。通過對(duì)鉆前地質(zhì)建模、水平段著陸、平井段跟蹤等技術(shù)進(jìn)行研究，形成了適合頁巖氣藏的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，提高了“優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層”鉆遇率，到達(dá)了高效開發(fā)頁巖氣藏的目的。

2.威遠(yuǎn)地區(qū)地質(zhì)概況

威遠(yuǎn)地區(qū)頁巖氣三維區(qū)塊內(nèi)地面地腹構(gòu)造格局一致，構(gòu)造簡(jiǎn)單，西北高東南低，軸線近東西向。威遠(yuǎn)地區(qū)龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁巖段發(fā)育在龍馬溪組底部，井段為2534.0～2574.0 m，厚40 m；儲(chǔ)層電性特征較為明顯：伽馬值較高，約139～437 API，平均為189 API；鈾值較高，約2.7～41 mg/L，平均12.6 mg/L；中子孔隙度約7%～23%，平均18%；密度略低，約2.34～2.71 g/cm3，平均2.57 g/cm3；聲波時(shí)差72～95 μs/ft，平均86 μs/ft；電阻率略高，為4～650 Ω·m，平均43 Ω·m。最優(yōu)儲(chǔ)層位置為龍馬溪最底部，厚度為6.0 m。

3.頁巖氣水平井地質(zhì)導(dǎo)向建模技術(shù)

頁巖氣水平井地質(zhì)導(dǎo)向建模的關(guān)鍵點(diǎn)是對(duì)目的層構(gòu)造、產(chǎn)狀分布的精確認(rèn)識(shí)。在建模過程中要收集區(qū)域鄰井測(cè)井、錄井及地震等資料，結(jié)合設(shè)計(jì)軌跡做出導(dǎo)向模型，對(duì)目的層及標(biāo)志層深度進(jìn)行預(yù)測(cè)。運(yùn)用錄井技術(shù)從烴源巖、含氣性、脆性等方面表征優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層[1]，為水平段優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層跟蹤提供依據(jù)。

頁巖氣開發(fā)以水平井為主，區(qū)塊內(nèi)部一般有1～2口直井，山區(qū)地震資料精度較低，難以達(dá)到精準(zhǔn)地質(zhì)建模的目的。以W井區(qū)、M井區(qū)最初兩個(gè)平臺(tái)為例，導(dǎo)向模型精度低。W井區(qū)平臺(tái)水平段入口點(diǎn)層實(shí)際深度與設(shè)計(jì)深度相差最小8.43 m，最大16.48 m，平均10.79 m。端點(diǎn)實(shí)際深度與設(shè)計(jì)深度相差最小4.30 m，最大64.33 m，平均23.04 m。M井區(qū)平臺(tái)水平段入口點(diǎn)層實(shí)際深度與設(shè)計(jì)深度相差最小5.14 m，最大34.3 m，平均17.19 m。端點(diǎn)實(shí)際深度與設(shè)計(jì)深度相差最小34.31 m，最大172.19 m，平均87.19 m (見表1)。

Table 1.The statistics of evaluation of drilled and designed errors表1.評(píng)價(jià)實(shí)鉆與設(shè)計(jì)誤差統(tǒng)計(jì)表

1)目標(biāo)層顯化表征。通過已鉆井資料結(jié)合導(dǎo)眼井資料建立出不同區(qū)塊的目標(biāo)層顯化表征，尋找出目標(biāo)層頂?shù)酌尜ゑR、地化、特征元素變化規(guī)律，以便實(shí)鉆時(shí)依據(jù)隨鉆測(cè)錄井參數(shù)判斷鉆頭位置。

2)精細(xì)地層劃分。結(jié)合鄰井目的層伽馬曲線特征，細(xì)分儲(chǔ)層，為著陸施工提供有效的對(duì)比跟蹤依據(jù)。

3)三維地層重構(gòu)技術(shù)。通過已鉆水平井及地震資料對(duì)儲(chǔ)層的構(gòu)造進(jìn)行重新刻畫，達(dá)到精準(zhǔn)建模的目的。區(qū)域內(nèi)已鉆井越多模型精準(zhǔn)度越高。重構(gòu)后依據(jù)構(gòu)造圖建立的模型精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最初兩個(gè)平臺(tái)，導(dǎo)向模型與實(shí)鉆結(jié)果誤差率不到最開始兩個(gè)平臺(tái)的30%。

4.頁巖氣水平井著陸技術(shù)

4.1. 標(biāo)志層選取及特征

根據(jù)隨鉆伽馬大小變化建立出不同標(biāo)志層，著陸時(shí)逐層對(duì)比，結(jié)合導(dǎo)向模型精準(zhǔn)著陸目的層(圖 1)。根據(jù)元素組合和地化特征確定標(biāo)志層特征。

4.2. 水平井著陸技術(shù)

1)地質(zhì)導(dǎo)向逼近著陸控制。根據(jù)鄰井測(cè)井資料，將實(shí)鉆標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行逐層對(duì)比，實(shí)施逼近控制，確保準(zhǔn)確著陸。

2)由地層厚度計(jì)算傾角。根據(jù)鄰井標(biāo)志層間真厚度與實(shí)鉆井標(biāo)志層間視厚度相對(duì)關(guān)系計(jì)算地層傾角，確定落靶角度根據(jù)所鉆各標(biāo)志層厚度變化計(jì)算出地層傾角α，根據(jù)地層傾角及標(biāo)志層間厚度預(yù)測(cè)目的層埋深，校正導(dǎo)向模型(圖2)。

Figure 1.The marker layer while drilling in Wellblock M圖1.M井區(qū)隨鉆標(biāo)志層

Figure 2.The relation model for calculating the variation of marker layer and formation dip angle圖2.標(biāo)志層厚度變化與地層傾角計(jì)算關(guān)系模型

5.頁巖氣水平井段跟蹤技術(shù)

頁巖氣水平段跟蹤技術(shù)主要依據(jù)實(shí)鉆測(cè)錄井參數(shù)大小與標(biāo)準(zhǔn)化剖面對(duì)比分析判斷鉆頭位置，利用三維地層重構(gòu)技術(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整導(dǎo)向模型，預(yù)測(cè)待鉆地層產(chǎn)狀。

1)地震跟蹤技術(shù)。地震資料能夠反映出水平段地層傾角變化，根據(jù)地震剖面指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工(圖3)。

2)伽馬屬性跟蹤技術(shù)。鉆前建立伽馬導(dǎo)向模型，模擬出水平段各位置伽馬大小，在實(shí)鉆過程中當(dāng)伽馬值與模擬不相符時(shí)，校正導(dǎo)向模型，預(yù)測(cè)待鉆地層埋深(圖4)。

3)地化元素錄井跟蹤技術(shù)。利用單伽馬導(dǎo)向時(shí)伽馬值大小變化存在多解性，即鉆頭位于儲(chǔ)層的不同位置伽馬數(shù)值大小相同，通過特色錄井技術(shù)的應(yīng)用可以彌補(bǔ)這個(gè)缺陷。應(yīng)用TOC、游離氣含量、吸附氣含量、脆性指數(shù)等參數(shù)，從烴源巖、含氣性、脆性等方面進(jìn)行綜合性的隨鉆頁巖優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層識(shí)別與評(píng)價(jià)，形成優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層判別標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)水平段鉆進(jìn)。

在水平段鉆進(jìn)過程中，參考元素錄井、地化錄井標(biāo)準(zhǔn)化剖面，綜合利用隨鉆伽馬、地化、元素錄井參數(shù)實(shí)時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)化剖面對(duì)比，分析計(jì)算鉆頭位于儲(chǔ)層中的位置，達(dá)到導(dǎo)向效果(圖5)。

Figure 3.The seismic tracking plot圖3.地震跟蹤圖

Figure 4.The track steering of gamma attribute inversion圖4.伽馬屬性反演軌跡導(dǎo)向圖

Figure 5.The tracking contrast of geochemical element logging圖5.地化元素錄井跟蹤對(duì)比圖

6.應(yīng)用效果分析

將該方法應(yīng)用于27口井實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)頁巖鉆遇率98%?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果：日累計(jì)最低產(chǎn)氣量3.8537 × 104m3，日累計(jì)最高產(chǎn)氣量27.5149 × 104m3，日累計(jì)平均產(chǎn)氣量15.2878 × 104m3。產(chǎn)量最高平臺(tái)6口井日產(chǎn)量超過 100 × 104m3。

實(shí)例WH2-4井。依據(jù)鄰井設(shè)計(jì)WH2-4井目的層箱體特征，其標(biāo)志特征：進(jìn)入箱體后Ca元素含量驟降，Si元素含量增高；進(jìn)入箱體中下部Ca元素含量下降，Si元素含量增高(高達(dá)70%)。鉆井過程中通過優(yōu)質(zhì)頁巖頂部及各個(gè)標(biāo)志層逐層計(jì)算地層產(chǎn)狀及預(yù)測(cè)目的層垂深。其中在3310～3340 m時(shí)Ca含量明顯降低，Si含量明顯升高，判斷鉆至箱體底部，及時(shí)上調(diào)追箱體；鉆至4335 m Si含量高于Ca含量，判斷鉆頭位于箱體頂部，4335 m后降斜追到箱體中部；鉆至4775 m后鉆至箱體底部，Ca含量高于Si含量，增斜完鉆。該井優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層鉆遇率100%，水平段壓裂后，目前試氣，排液340.44 m3，累計(jì)排液8312.94 m3，返排率22.61%，井口壓力40 MPa，氣產(chǎn)量270,160 m3，折合日產(chǎn)氣量27.2 × 104m3。

7.結(jié)語

針對(duì)威遠(yuǎn)地區(qū)頁巖氣儲(chǔ)層特征，從鉆前地質(zhì)建模、著陸分析、水平段儲(chǔ)層跟蹤等方面有針對(duì)性地建立了該區(qū)導(dǎo)向方法。在實(shí)際應(yīng)用過程中有效地指導(dǎo)了水平井鉆進(jìn)，提高了“優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層”鉆遇率，改善了開發(fā)效果，為同類油藏水平井地質(zhì)導(dǎo)向提供參考。

References)

[1]韓國生, 周艷紅, 田野, 等.四川威遠(yuǎn)頁巖氣儲(chǔ)集層錄井解釋評(píng)價(jià)方法[J].錄井工程, 2015, 26(3): 75 -79.

[編輯]帥群

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Application of Shale Gas Geosteering Technology in Weiyuan Area

Hongfeng Shen
Logging Company of Great Wall Drilling Engineering Co., Ltd., CNPC, Panjin Liaoning

2017年5月30日；錄用日期：2017年6月7日；發(fā)布日期：2017年10月15日

沈宏峰(1981-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)支持工作。

文章引用: 沈宏峰.頁巖氣地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在威遠(yuǎn)地區(qū)的應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào), 2017, 39(5): 179-184.

10.12677/jogt.2017.395081