李忠明
(大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井二公司錄井分公司,吉林松原 138000)
D油田一直以來是國內(nèi)最大的石油生產(chǎn)基地,但是隨著油氣資源開采的不斷深入,常規(guī)油氣資源愈發(fā)匱乏,為了油田的可持續(xù)發(fā)展,D油田加大了對非常規(guī)油氣資源的勘探力度,并在G區(qū)塊發(fā)現(xiàn)了儲量豐富的頁巖油氣資源,但是G區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造特殊為特有的陸相泥巖成藏體系,在勘探開發(fā)上沒有可借鑒的經(jīng)驗與做法,給頁巖油開采開發(fā)帶來了較大的困難。
D油田頁巖油試驗區(qū)構(gòu)造位置為S盆地北部中央坳陷區(qū)QJ-GL凹陷二級構(gòu)造帶內(nèi)。試驗區(qū)內(nèi)構(gòu)造較平緩,斷層主要發(fā)育在西北部。Q1~Q11層頂面海拔最深處均位于試驗區(qū)東北部,Q1~Q11層頂面海拔最淺均位于試驗區(qū)南部,構(gòu)造高差平均為472m。
GY03HC井構(gòu)造相對較平緩,往北2100m構(gòu)造高差約76m,往南2200m構(gòu)造高差約78m。試驗區(qū)西北部發(fā)育一條近南北向的斷層,距離古頁GY03HC井1087m。試驗區(qū)內(nèi)GY03HC井周圍平臺較開闊,構(gòu)造較平緩,適合部署水平井組。
(1)淺水層。該區(qū)淺部發(fā)育有第四系、第三系泰康組含水層,其中第三系泰康組含水層為該區(qū)主要開采層位。
(2)淺層氣。鄰井鉆探資料在H油層顯示有淺層氣發(fā)育且壓力較高,鉆完井過程中易發(fā)生氣侵。
(3)注水注氣層、異常高壓層。設(shè)計井目前無注水注氣層,上部葡萄花油層開發(fā)井已完成鉆井設(shè)計,部分設(shè)計井已完鉆,尚未投產(chǎn)。PT地層原始地層壓力較高,預(yù)測壓力系數(shù)1.26,Q一段地層原始地層壓力較高,預(yù)測壓力系數(shù)1.52。
(4)有毒有害流體。G653井鉆進至Q二、三段上部井深為1794.73m時發(fā)現(xiàn)氣侵,取樣可點燃,井場有H2S氣味;Y67井距設(shè)計井井口最近距離約9km,2003年4月6日壓裂前,PT油層(井段1888.6~1889.0m)氣分析數(shù)據(jù)顯示CO含量0.494%,2003年4月24日壓裂后,氣分析數(shù)據(jù)顯示CO含量最高,10.532%;Y88井距設(shè)計井井口最近距離約420m,2002年12月11日壓裂后,PT油層(井段1830.4~1836.6m)氣分析數(shù)據(jù)顯示CO含量最高,0.251%,鉆進過程中,預(yù)防地層有害氣體逸散及加強人員防護。
(5)鉆遇復(fù)雜層段風(fēng)險。
①淺部地層成巖性差,膠結(jié)疏松,注意防漏、防塌;
②N五段至N三段地層,硬夾層較多,注意井眼軌道控制;
③N二段、N一段發(fā)育大段泥巖,吸水水化膨脹易剝落,注意防泥包鉆具、井塌、卡鉆;
④PT油層地層壓力較高,且油層產(chǎn)氣,Y95井試油日產(chǎn)氣11618m3,鉆井過程中防油氣侵;
⑤鄰井Q二、三段鉆井過程中發(fā)生氣侵、井涌等復(fù)雜,注意防油氣侵;
⑥Q一段頁巖層理發(fā)育,易剝落,地層坍塌壓力高,防井塌、卡鉆;
⑦QS組地層壓力較高,鉆井過程中防油氣侵;
⑧GY2井壓裂后日產(chǎn)氣1100~11000m3,不排除鉆遇天然裂縫,在目的層鉆進時防油氣侵,防井噴;
⑨設(shè)計井處于YT地區(qū)漏失區(qū),Y69、Y97等井多次發(fā)生井漏,鉆井中按YT地區(qū)易漏區(qū)防漏要求施工;
⑩D油田試驗區(qū)區(qū)塊原始井位少,地域遼闊,地層沉積差異大,缺乏臨井資料;
?技套鉆井機械速度快,巖屑疊加量大,巖屑錄井難度加大;
?水平段使用油基鉆井液,對巖屑、氣測、熒光、地化等錄井參數(shù)的影響較大;
?QS組目的層分層精細,包括幾十個小層,且已鉆井資料不全,“甜點層”捕捉困難,水平段地質(zhì)導(dǎo)向難度大;
?三開水平段已開展多輪次的油基鉆井液老漿重復(fù)利用,假巖屑摻雜嚴(yán)重,錄井層位判斷困難較大。
D油田G區(qū)塊頁巖油水平井施工處于初始階段的勘探開發(fā)中,地質(zhì)錄井資料匱乏,為了豐富今后施工資料,認清地層地質(zhì)信息,因此在施工中安排了盡量多的錄井項目:巖屑錄井、鉆井綜合參數(shù)、巖屑圖像采集、熒光錄井、綜合錄井、熱解分析、殘余碳分析、三維定量熒光分析、元素分析、XRD礦物成分分析、伽馬能譜分析等。通過頁巖油巖屑樣品采集和分析實驗,并對其進行深入對比研究,期望形成G區(qū)塊頁巖油錄井聯(lián)合評價含油性的方法和標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)氣相色譜評價頁巖油原油性質(zhì),形成頁巖油錄井物性、脆性、巖性評價方法和標(biāo)準(zhǔn),并對今后的施工進行指導(dǎo)與服務(wù)。
G區(qū)塊頁巖油目的層物性發(fā)育情況,共解釋一類含油層17.6m/11層,二類含油層57.2m/15層,三類含油層50.2m/13層。一類含油層具有層密、層薄、鄰層相互交錯的特點,因此“甜點層”的識別較困難,導(dǎo)致捕捉及水平段層內(nèi)鉆遇率控制難度較大?,F(xiàn)場通過應(yīng)用地質(zhì)錄井技術(shù),以期提高頁巖油“甜點層”捕捉成功率和頁巖油水平段目的層鉆遇率。
(1)頁巖油“甜點層”捕捉要點。甜點層捕捉的關(guān)鍵是實鉆井眼軌跡控制能夠根據(jù)地層實際層位需要,在設(shè)計軌跡的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確入靶“著陸”。“甜點層”精準(zhǔn)捕捉主要通過以下幾點實現(xiàn):一是精準(zhǔn)比對臨井地層資料,確定甜點層的垂深位置;二是結(jié)合現(xiàn)場地層實鉆錄井參數(shù)(巖屑、氣測、色譜、熱解、殘余碳分析等數(shù)據(jù)),通過比對已有資料井的巖性及各種參數(shù)數(shù)據(jù),確定甜點層的精準(zhǔn)位置,然后將實鉆井的井斜、方位及其實時隨鉆測井曲線和錄井?dāng)?shù)據(jù)相關(guān)參數(shù)輸入地質(zhì)導(dǎo)向軟件,便可得到甜點層實鉆軌跡的精確海拔垂深;三是利用隨鉆測井(伽馬、電阻率)數(shù)據(jù)便可精確得到實鉆軌跡的海拔深度,與地質(zhì)甜點層層深度進行比對,可以得到兩者的差值,從而通過改變實鉆軌跡的井斜方位指導(dǎo)實鉆軌跡的調(diào)整,達到精準(zhǔn)入靶的目的。
(2)水平段實鉆軌跡導(dǎo)向控制要點。針對頁巖油井目的層細分層多、層薄等特點,水平段鉆進具有極易出層、靶點分布多等問題,通過錄井實時參數(shù)(巖屑、氣測、色譜、元素等數(shù)據(jù))變化,結(jié)合隨鉆測井曲線(伽馬、電阻率)變化趨勢,及時預(yù)判油層走勢,實時鉆進參數(shù)調(diào)整,并通過井下隨鉆鉆井儀器,發(fā)出相應(yīng)的指令及時調(diào)整實鉆軌跡,確保儲層鉆遇率達到設(shè)計要求。
D油田G區(qū)塊為典型的陸相頁巖油沉積成藏體系,從上到下地層縱向壓力體系復(fù)雜,油氣水層發(fā)育較多,隱蔽工程條件下,鉆完井施工中未知因素多,導(dǎo)致井筒內(nèi)復(fù)雜事故風(fēng)險概率高。通過地質(zhì)錄井工程參數(shù)檢測系統(tǒng),可以對20多項鉆井工程技術(shù)參數(shù)實現(xiàn)實時連續(xù)監(jiān)控,提供風(fēng)險預(yù)警,為鉆井安全施工提供安全保障。主要鉆井工程參數(shù)檢測包括:井深實時連續(xù)監(jiān)測、大鉤懸重實時連續(xù)監(jiān)測、鉆壓實時連續(xù)監(jiān)測、鉆井泵泵沖實時連續(xù)監(jiān)測、立管壓力實時連續(xù)監(jiān)測、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)實時連續(xù)監(jiān)測、扭矩及變化實時連續(xù)監(jiān)測等。通過鉆井工程技術(shù)參數(shù)實時檢測可以有效預(yù)防頓鉆、溜鉆、放空異常;斷鉆具、卡鉆;托壓、起下鉆遇阻遇卡;井漏、油水侵、井涌;轉(zhuǎn)盤工作異常;泥包鉆具、井塌等復(fù)雜的預(yù)警和預(yù)報。
根據(jù)鄰井分析:Q11頂至目的層Q1頂巖性主要為紋層狀頁巖,局部夾薄層介殼灰?guī)r,地層對比時根據(jù)選取的標(biāo)志層進行逐層對比,并結(jié)合氣測、地化熱解分析資料,預(yù)測著陸點垂深,及時調(diào)整軌跡。目的層分析:本井A靶點位置為距Q1頂4.00m處的層狀頁巖層,從電性看,GR值在130.00~155.00API之間,電阻率在8.00~13.00ohm·m,地化熱解S4在16.00~23.00mg/g、TOC在3.00~7.00mg/g左右,水平段監(jiān)控可利用伽馬、電阻率及熱解曲線進行擬合,判斷軌跡在層中位置。
考慮著陸點處頁巖目的層的實際位置與預(yù)測深度可能存在一定的誤差,因此在探油頂過程中密切觀察隨鉆測井曲線及錄井結(jié)果,確定好著陸點;本井水平段較長,地層發(fā)育可能有一定變化,現(xiàn)場要實時跟蹤,并及時向甲方提供建議和意見。
3.3.1 鄰井的選擇
綜合分析曲線形態(tài)、數(shù)值及構(gòu)造位置,本井在Q1號層著陸時選取離靶點最近、資料較全的GY2、GY5-Q3-H6井作為主要參照井進行地層對比。
3.3.2 地層對比
GY03HC井 于2021年3月15日12:00,井 深2137.00m,井斜0.10°,垂深2091.38m,地質(zhì)導(dǎo)向師開始駐井跟蹤,進行軌跡的導(dǎo)向與控制,校正后入靶點垂深2557.64m。分別在井深2375.00m,井斜16.43°,垂深2355.82m;井深2551.00m,井斜54.00°,垂深2501.78m;井深2665.00m,井 斜76.74°,垂 深2550.72m;井 深2699.00m,井斜81.60°,垂深2556.53m;進行了三次入靶點校正,于2021年3月19日15:20,井深2725.00m,井斜87.03°,垂深2564.80m,巖屑錄井見灰黑色層狀頁巖,結(jié)合曲線特征綜合判斷本井著陸,著陸點井深2725.00m,垂深2564.80m,井斜87.03°。
3.4.1 工具組合
本井于2021月3月16日1:00井深2208.00m開始LWD隨鉆測井儀器開始造斜,儀器零長:自然伽馬15.26m,深、淺電阻率11.05m,井斜、方位15.27m。
本井于2021年3月22日12:00井深3378.00m使用斯倫貝謝旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向儀器水平段鉆進,儀器零長:自然伽馬3.20m,深、淺電阻率8.48m,井斜、方位3.54m,近鉆頭井斜3.15m。
以上數(shù)據(jù)由LWD公司及斯倫貝謝現(xiàn)場人員提供。地質(zhì)導(dǎo)向主要依據(jù)的實時測井曲線是上、下伽馬和深、淺電阻率曲線。
3.4.2 導(dǎo)向過程
現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向師及時收集和補充了相關(guān)資料,更新了導(dǎo)向模型。本井水平段施工過程中的主要事件如下:
(1)2021年3月20日7:00井深3079.00m,井斜89.48°,垂深2571.32m,緩慢降井斜至89.60°,整體保持89.50°~90.00°穩(wěn)斜鉆進。
(2)2021年3月20日22:30井深3166.00m,井斜89.85°,垂深2572.18m,緩慢增井斜至89.90°鉆進,盡量不要超90.00°。
(3)2021年3月21日10:00鉆至井深3369.00m,井斜90.34°,垂深2572.86m,起鉆換旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向儀器。
(4)2021年3月25日08:00井 深3673.00,井 斜89.07°,垂深2573.86m,調(diào)整平緩、軌跡平滑的基礎(chǔ)上,增斜至89.80°鉆進,整體保持89.50°~90.00°鉆進。
(5)2021年3月28日08:00井深4247.00m,井斜89.68°,垂深2575.12m,調(diào)整平緩、軌跡平滑的基礎(chǔ)上,增斜至89.90°鉆進,角度變化盡量控制在89.90°±0.20°范圍內(nèi)鉆進。
(6)2021年3月30日22:00本井于井深4556.00m完鉆。井斜89.70°,垂深2575.64m,水平段2737.00~4556.00m,水平段長1819.00m,鉆遇儲層1819.00m,儲層鉆遇率100.00%。
(1)通過應(yīng)用地質(zhì)錄井技術(shù)可以實現(xiàn)頁巖油水平井“甜點層”的精準(zhǔn)捕捉,有效保障目的層水平段儲層的鉆遇率。
(2)通過地質(zhì)錄井技術(shù)的應(yīng)用,可以實時檢測頁巖油水平井鉆完井過程中的工程參數(shù),對井下復(fù)雜風(fēng)險的預(yù)防提供預(yù)警提示,保障鉆完井施工安全順利進行。
(3)GY03HC井沉積時期為大規(guī)模湖泛期,湖相沉積面積大。Q一段、Q二段整體上以層狀、紋層狀頁巖為主。Q一段下部主要發(fā)育高有機質(zhì)層狀、紋層狀頁巖。
(4)GY03HC井 完 鉆 井 深4556.00m,水 平 段2737.00~4556.00m,水平段長1819.00m,鉆遇儲層1819.00m,儲層鉆遇率100.00%