真假微幅構(gòu)造識別技術在頁巖氣水平井中的應用

朱 紅 濤

(中石化西南石油工程有限公司地質(zhì)錄井分公司)

0 引 言

1 真實微幅構(gòu)造識別技術的應用

川東南地區(qū)頁巖氣水平井水平段橫向延展較長，局部隱形微幅構(gòu)造條件較復雜，可能存在物探剖面無法識別的微幅構(gòu)造(如隆起、揉皺、斷層、沖起構(gòu)造等)。通過巖性、氣測、元素、GR、井斜等多種參數(shù)值及特征形態(tài)變化，由點到面、前后連貫、綜合對比分析，能夠準確判斷各參數(shù)突變點前后鉆頭相對儲集層位置變化及距離，從而識別確認隱形微幅構(gòu)造的具體形態(tài)及類型。微幅構(gòu)造識別技術分析應用流程見圖1。

1.1 隆起、揉皺的分析與識別

從過W 1井地震剖面圖可以看出，高阻抗界面由左向右整體呈上傾趨勢，預測在AK段傾角相對平緩，KE-EB段上傾幅度快速增大，全段顯示局部無明顯微幅構(gòu)造存在跡象。實鉆過程中，AK1段與預測AK段地層傾角基本一致，K1E1段地層上傾幅度增大與預測KE段總體差別不大，證明過W 1井地震剖面構(gòu)造與實鉆基本一致，不存在虛假構(gòu)造，但在K1E1段中經(jīng)判斷局部鉆遇3個連續(xù)小隆起形成的揉皺，與地震預測成果不太一致，證明在W 1井K1E1段存在地震剖面未能識別出的微幅構(gòu)造(圖2)。

實鉆K1E1段中，多次鉆遇GR值及全烴值突降、突升的變化過程，各元素相關性變化也比較明顯(表1)，經(jīng)對比導眼井相同層位參數(shù)變化情況，符合龍一段Ⅲ號峰到五峰組地層參數(shù)變化特征，確定在1、2、3三個突變段，鉆頭均是由龍一段Ⅲ號峰快速穿入五峰組地層然后又快速穿出并進入龍一段Ⅲ號峰。

當鉆遇第一個突變段K1點附近時，GR值及全烴值突然降低，相關元素特征變化也比較明顯，初步對比分析認為可能是鉆遇小斷層引起，由龍一段Ⅲ號峰斷至五峰組，斷距應小于2 m。建議逐步增斜鉆進觀察，井斜91°上升至95°，鉆約段長31 m，由GR值、全烴值及元素值相對變化，判斷鉆頭回到龍一段Ⅲ號峰；繼續(xù)鉆約段長33 m時，GR值、全烴值及元素值相對變化特征，如K1點處發(fā)生突變特征一樣，經(jīng)對比分析，認為是鉆頭由龍一段Ⅲ號峰快速進入五峰組，產(chǎn)生突變。結(jié)合前期GR值、全烴值及元素值相對變化特征，分析認為1號突變段可能是局部小隆起構(gòu)造形態(tài)，造成鉆頭由龍一段Ⅲ號峰快速進入五峰組地層然后又快速穿出并進入龍一段Ⅲ號峰；判斷出最初分析的K1點附近鉆遇小斷層不成立，地層無挫斷，計算地層傾角約上傾2°，故建議適當降斜，井斜95°下降至92°，后穩(wěn)斜鉆進觀察。 繼續(xù)鉆約段長120、180 m處時，相繼鉆遇2、3號突變段，與前期1號突變段GR值、全烴值及元素值相對變化特征相似，分析2、3號突變段仍為局部小隆起構(gòu)造形態(tài)，后期根據(jù)計算地層傾角逐漸增大(2°上升至4.5°)，適時增斜-穩(wěn)斜鉆進觀察。當鉆遇E1點后，結(jié)合K1E1段構(gòu)造形態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)K1E1段整體是一個小揉皺構(gòu)造。

圖1 微幅構(gòu)造識別技術分析應用流程

圖2 W 1井地震-地質(zhì)模型一體化相關性示意

表1 W 1井鉆遇揉皺處部分相關參數(shù)變化統(tǒng)計

微幅構(gòu)造的分析與判斷都是從點到面，逐步分析進行判斷的，W 1井先從K1點附近各參數(shù)突變，初步判斷為小斷層，后經(jīng)鉆遇1號突變段分析為局部小隆起，K1點斷層不成立，再相繼鉆遇2、3號突變段后，最終分析發(fā)現(xiàn)K1E1段整體是由1、2、3三個相鄰突變段形成的局部小隆起組合形成的一個小揉皺構(gòu)造[2]。

通過運用微幅構(gòu)造識別技術，及時、準確地識別出地質(zhì)微幅構(gòu)造真實形態(tài)及類型，為區(qū)塊微幅構(gòu)造形態(tài)再認識提供依據(jù)，為后期及鄰井鉆井軌跡優(yōu)化及部署提供技術支撐。

1.2 斷層的分析與識別

從過W 2井地震剖面觀察AF段發(fā)現(xiàn)，高阻抗界面相對較平緩，整體下傾約0.8°左右，此段無斷裂存在跡象，實鉆至F處，GR值、全烴值及各元素值變化特征均發(fā)生突變，證實F處存在地震剖面無法識別的微幅構(gòu)造(圖3) 。

圖3 W 2井地震-地質(zhì)模型一體化相關性示意

當W 2井鉆至F處時，GR值627 API下降至287 API，全烴值24%下降至12%，元素值Ca 13%下降至6%、Si 37%上升至68%、Al 10%下降至6%。結(jié)合F點前后GR、全烴、元素變化特征及對比直導眼各參數(shù)特征分析，判斷在F點處鉆遇小斷裂，地層由龍一段2小層Ⅲ號峰斷至2小層之上31小層下部，斷距約1.2 m。繼續(xù)穩(wěn)斜鉆進觀察，短距離內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯2次微幅構(gòu)造存在跡象，證明F處斷裂為單一逆斷層構(gòu)造[3]。因斷層導致軌跡位于優(yōu)質(zhì)儲集層上部，建議微降斜鉆進觀察，確認軌跡回到2小層Ⅲ號峰(優(yōu)質(zhì)儲集層)后穩(wěn)斜鉆進。

嚴重肢體損傷常發(fā)生于交通、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等事故中，保全肢體是絕大多數(shù)患者及家屬的迫切愿望，但由于傷情、醫(yī)療技術、經(jīng)濟能力等原因，仍有一部分患者無法保肢或保肢失敗。2008年1月至2018年3月，我科共收治嚴重肢體損傷患者100余例，其中10例患者保肢失敗，現(xiàn)對這10例患者保肢失敗的原因作一總結(jié)，以期為臨床提供經(jīng)驗。

通過運用微幅構(gòu)造識別技術，及時地避免了無效進尺，提升了優(yōu)質(zhì)儲集層的鉆遇率。

1.3 沖起構(gòu)造的分析與識別

從過W 3井地震剖面圖看，高阻抗界面整體下傾0°～0.3°較平緩，未發(fā)現(xiàn)微幅構(gòu)造存在。鉆至F1、F2點處時，GR值、氣測值及元素值特征均發(fā)生突變，證實W 3井水平段中存在地震未能識別的微幅構(gòu)造(圖4)。

W 3井在鉆至F1點處時，GR值、氣測值及元素值特征均發(fā)生突變，GR值322 API下降至76 API，元素值Si 40%～50%下降至16%、Ca 8%～10%上升至37%、P 0.04%～0.06%上升至0.11%，全烴值20%下降至8%，巖性由黑色頁巖突變?yōu)榛疑規(guī)r；結(jié)合前后鉆頭位置及各項工程、地質(zhì)參數(shù)變化特征，判斷鉆頭由龍一段2小層Ⅲ號峰進入臨湘組，分析認為F1處可能鉆遇2種微幅構(gòu)造形態(tài)，即鉆遇局部小隆起和鉆遇小斷層。為明確F1處具體構(gòu)造形態(tài)，建議微增斜鉆進觀察GR值、氣測值及元素值特征變化；繼續(xù)鉆進至F2處時，GR值、氣測值及元素值特征均再次發(fā)生突變，各參數(shù)突變值及形態(tài)與F1處時呈鏡像對稱，判斷鉆頭由臨湘組進入龍一段2小層Ⅲ號峰。

圖4 W 3井地震-地質(zhì)模型一體化相關性示意

初步分析認為，F(xiàn)1、F2處為局部小隆起，造成F1F2間地層抬升，使鉆頭由龍一段2小層Ⅲ號峰快速進入臨湘組，經(jīng)F1F2段后，再由臨湘組穿出快速進入龍一段2小層Ⅲ號峰；但通過GR及元素形態(tài)前后對比發(fā)現(xiàn)，在F1、F2處鉆遇龍一段2小層Ⅲ號峰最高GR值分別為322、340 API，而前期已鉆Ⅲ號峰GR峰值為400 API左右，故認為在F1、F2處未鉆遇Ⅲ號峰尖，而是從Ⅲ號峰上半幅直接進入臨湘組，再由臨湘組直接進入Ⅲ號峰上半幅，中間缺失Ⅲ號峰峰尖至五峰組GR及各元素變化曲線特征段；證實F1F2間鉆遇地層不連續(xù)，有斷點存在，說明前期判斷的F1F2處為局部小隆起構(gòu)造形態(tài)不成立；而F1點與F2點地層突變處應均為地層斷裂形成，即F1F2應為由2個微斷裂形成的局部沖起構(gòu)造形態(tài)[4-5]；斷裂由龍一段2小層Ⅲ號峰上半幅斷至臨湘組頂部，斷距為1.0～1.5 m(突變地層缺失Ⅲ號峰下半幅垂厚約0.6 m，五峰組垂厚約0.4 m)。

通過運用微幅構(gòu)造識別技術，準確地識別出地質(zhì)微幅構(gòu)造真實形態(tài)及類型，及時解決了實鉆中的誤導及困擾。

2 虛假微幅構(gòu)造識別技術的應用

川東南地區(qū)頁巖氣水平井中，局部地層構(gòu)造形態(tài)變化復雜，物探通過時深關系校正地震剖面，有時無法準確反映地層真實構(gòu)造形態(tài)，因而可能刻畫出一些虛假構(gòu)造形態(tài)。通過巖性、氣測、元素、GR、井斜等多種參數(shù)值及特征形態(tài)變化前后的對比分析，準確判斷出鉆頭相對儲集層空間位置關系，及實鉆井斜與地層傾角相對關系，能夠及時準確地識別、糾正原始地震剖面刻畫的虛假構(gòu)造形態(tài)。

2.1 局部虛假微幅構(gòu)造的分析與識別

從過W 4井地震剖面圖(原始預測剖面及實鉆校正剖面)可以看出，K1K2段原始預測剖面顯示為一個局部小隆起構(gòu)造形態(tài)，其前段上傾約2°，后段下傾約0.5°，實鉆校正剖面呈整體上傾約0.5°構(gòu)造形態(tài)，與原始預測剖面有差異；證實原始預測剖面在K1K2段刻畫的局部小隆起構(gòu)造形態(tài)不存在，為虛假構(gòu)造(圖5)。

圖5 W 4井地震-地質(zhì)剖面相關性示意

W 4井在鉆至K1點處時，根據(jù)GR值、氣測值及元素值特征變化對比分析，判斷軌跡處于龍一段31小層，計算地層傾角為上傾約0.5°，實鉆地層傾角無明顯增大趨勢，保持井斜90.5°～91.0°穩(wěn)斜鉆進觀察至K2點，根據(jù)后續(xù)GR值、氣測值及元素值的特征變化對比分析，判斷軌跡逐步下切地層至龍一段2小層Ⅲ號峰峰尖附近(優(yōu)質(zhì)儲集層)；實鉆證明K1K2段地層傾角上傾約0.5°，整體地層相對穩(wěn)定，起伏不大，與原始地震剖面預測K1K2段存在局部小隆起構(gòu)造形態(tài)不符。通過運用微幅構(gòu)造識別技術，及時、準確地識別出原始地震剖面刻畫的虛假構(gòu)造形態(tài)及類型，避免了無效進尺及錯誤的軌跡調(diào)控。

2.2 虛假構(gòu)造形態(tài)的分析與識別

從過W 5井地震剖面圖(原始預測剖面及實鉆校正剖面)可以看出，剖面中AK段剖面刻畫構(gòu)造形態(tài)基本一致，但K點之后KB段剖面刻畫的構(gòu)造形態(tài)則產(chǎn)生了不同，原始預測剖面KB段構(gòu)造形態(tài)表現(xiàn)為先上傾約1°，后轉(zhuǎn)為相對平緩走勢；實鉆校正后剖面KB段構(gòu)造形態(tài)則表現(xiàn)為整體略上傾約0.3°走勢。通過實鉆校正證明：原始預測地震剖面KB段構(gòu)造形態(tài)不正確，是虛假構(gòu)造(圖6)。

圖6 W 5井地震-地質(zhì)剖面相關性示意

W 5井鉆至K點后，根據(jù)GR值、氣測值及元素值特征變化對比分析，判斷軌跡處于龍一段2小層Ⅲ號峰上半幅，計算地層傾角上傾約0.3°，實鉆地層傾角無明顯增大趨勢，保持井斜90°左右穩(wěn)斜鉆進觀察，根據(jù)后續(xù)GR值、氣測值及元素值特征變化對比分析，判斷軌跡逐步下切地層至龍一段2小層Ⅲ號峰峰尖附近(優(yōu)質(zhì)儲集層)；證明后期KB段地層傾角上傾約0.3°，地層較平緩，與原始地震剖面預測KB段地層上傾約1°不符，B點處垂深原始預測剖面地層走勢線與實鉆校正剖面地層走勢線的垂距達到24 m。

通過運用地質(zhì)微幅構(gòu)造識別技術，及時準確地識別出原始地震剖面刻畫的虛假構(gòu)造形態(tài)，為地震剖面及時校正及鉆井軌跡優(yōu)化調(diào)整提供了強有力的技術支撐。

3 結(jié)論與認識

(1)通過運用微幅構(gòu)造識別技術，可以解決實鉆中的誤導及困擾，切實避免無效進尺，提升優(yōu)質(zhì)儲集層的鉆遇率。

(2)通過運用微幅構(gòu)造識別技術，可以及時、準確地識別地質(zhì)微幅構(gòu)造真實形態(tài)及類型，為區(qū)塊微幅構(gòu)造形態(tài)再認識提供依據(jù)，為后期及鄰井鉆井軌跡優(yōu)化及部署提供技術支撐。

(3)通過運用微幅構(gòu)造識別技術，可以識別原始地震剖面刻畫的虛假構(gòu)造形態(tài)，為地震剖面及時校正及鉆井軌跡優(yōu)化調(diào)整提供可靠依據(jù)，從而避免無效進尺及錯誤軌跡的調(diào)控。

(4)針對單一的分析技術手段或多或少存在的局限性和缺陷，將地質(zhì)微幅構(gòu)造識別技術與地震預測相結(jié)合，進行地質(zhì)-物探一體化綜合分析、預測、判斷，可以為實際生產(chǎn)提供強有力的技術支撐和有效的質(zhì)量保障。