柏愛川 吉 人 張 宇 趙占釗 侯玉文 劉雨煙 丁海琨
(1.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司物資裝備公司;2.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探事業(yè)部;3.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司國(guó)際合作處)
全球頁(yè)巖油資源豐富,頁(yè)巖油革命方興未艾,產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)。中國(guó)頁(yè)巖油資源潛力大,近年來(lái)加大理論、技術(shù)攻關(guān)力度,在細(xì)粒沉積與納米油氣連續(xù)型聚集規(guī)律與富集理論、致密儲(chǔ)層體積改造與“工廠化”作業(yè)模式等方面取得重要進(jìn)展,在準(zhǔn)噶爾、鄂爾多斯和松遼等多個(gè)盆地開發(fā)試驗(yàn)及示范區(qū)建設(shè)獲戰(zhàn)略性突破,成為國(guó)內(nèi)原油穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的關(guān)鍵領(lǐng)域[1]。
四川盆地侏羅系湖相頁(yè)巖油氣具有埋藏淺、保存條件好、地層壓力系數(shù)高等優(yōu)越條件,發(fā)育層系多,具備立體勘探優(yōu)勢(shì)。暗色頁(yè)巖主要發(fā)育在東岳廟段、大安寨段和涼高山組。按照總有機(jī)碳含量大于1.5%標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算,侏羅系大安寨段頁(yè)巖油資源量為70×108t[2-3]。該地區(qū)頁(yè)巖油氣形成主要受巖相和燕山期古構(gòu)造控制,大安寨段和涼高山組的烴源巖上下緊鄰厚層致密巖石,形成封閉系統(tǒng)。燕山期油氣生成后以吸附和游離方式賦存在烴源巖地層中,不受局部構(gòu)造控制,背斜、向斜和單斜都產(chǎn)油氣[4-6]。主要為特低孔隙度、特低滲透率的致密儲(chǔ)層,常規(guī)手段難以進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)[7-10]。為了提高頁(yè)巖油優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率,有效降低施工風(fēng)險(xiǎn),本文圍繞水平井地質(zhì)導(dǎo)向鉆井作業(yè),開展“測(cè)定導(dǎo)”一體化技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐。
自1958年以來(lái),四川盆地侏羅系油區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)涼高山組、大安寨段和東岳廟段油層??碧匠跗冢芯繉?duì)象主要為大安寨段一亞段(簡(jiǎn)稱大一亞段)、大安寨段三亞段(簡(jiǎn)稱大三亞段)介殼灰?guī)r。介殼灰?guī)r非常致密(孔隙度為0.97%,滲透率為0.07mD),厚度薄(5~20m),儲(chǔ)集能力有限。頁(yè)巖主要發(fā)育在大安寨段二亞段(簡(jiǎn)稱大二亞段),頁(yè)巖有機(jī)碳含量較高、物性好、分布穩(wěn)定、含油氣性好。針對(duì)四川盆地陸相頁(yè)巖油氣,中國(guó)石油西南油氣田公司和中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院自 2017 年始開展前期評(píng)價(jià),提出川中地區(qū)大安寨段具備湖相頁(yè)巖油氣成藏條件。
2020—2021年,侏羅系頁(yè)巖儲(chǔ)層勘探采用“水平井+體積壓裂”工藝取得重大進(jìn)展,頁(yè)巖油氣實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量突破。中國(guó)石化在泰頁(yè)1井測(cè)試產(chǎn)油9.84t/d,產(chǎn)氣7.5×104m3/d;中國(guó)石油在平安1井測(cè)試產(chǎn)油112.8t/d,產(chǎn)氣11.45×104m3/d,展現(xiàn)了四川盆地侏羅系頁(yè)巖油氣的生產(chǎn)潛力和勘探前景。
地質(zhì)導(dǎo)向鉆井將地質(zhì)要求與工程目標(biāo)相結(jié)合,既保證優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率,又給后續(xù)完井作業(yè)提供良好的井筒環(huán)境?!皽y(cè)定導(dǎo)”一體化技術(shù)是以地質(zhì)綜合分析為基礎(chǔ),結(jié)合隨鉆測(cè)井、定向井工程等專業(yè),利用鉆井過(guò)程測(cè)量的地質(zhì)、工程參數(shù),實(shí)時(shí)識(shí)別地層與流體性質(zhì),通過(guò)定向鉆井工藝,引導(dǎo)鉆頭向地質(zhì)目標(biāo)鉆進(jìn)。
(1)“測(cè)”的關(guān)鍵是儀器優(yōu)選??煽康膬x器作為作業(yè)人員的“眼睛”,可及時(shí)準(zhǔn)確掌握井下地質(zhì)、工程情況,為了確保“看得清”,需要依據(jù)地質(zhì)目標(biāo)結(jié)合儀器測(cè)量原理及其適用性開展儀器選型,并確保儀器刻度符合相關(guān)規(guī)范。(2)“定”的要點(diǎn)是工程設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)、鉆具組合選型、鉆井參數(shù)優(yōu)化、工程風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別等,通過(guò)工程控制,確保鉆頭抵達(dá)目標(biāo)位置。(3)“導(dǎo)”的核心是地質(zhì)評(píng)價(jià)。涵蓋多個(gè)環(huán)節(jié):前期主要是收集已有地質(zhì)綜合研究成果,包括地震、鉆井、錄井、測(cè)井等資料,識(shí)別區(qū)域地質(zhì)特征,建立地質(zhì)模型;中期主要是在實(shí)鉆過(guò)程中進(jìn)行隨鉆資料解釋,對(duì)井下地質(zhì)情況進(jìn)行再認(rèn)識(shí),尤其是動(dòng)態(tài)修正地質(zhì)模型,為鉆頭走向提供決策;后期完鉆對(duì)比分析,通過(guò)翔實(shí)的電纜測(cè)井資料、完鉆試油成果,對(duì)隨鉆資料實(shí)施再認(rèn)識(shí),為后續(xù)井的鉆遇率、鉆井時(shí)效提升及風(fēng)險(xiǎn)控制積累經(jīng)驗(yàn)(圖1)。
圖1 “測(cè)定導(dǎo)”一體化實(shí)施框圖
實(shí)施過(guò)程中,地質(zhì)導(dǎo)向人員根據(jù)儲(chǔ)層類型與地質(zhì)工程特點(diǎn),基于區(qū)域地震、測(cè)井、錄井、測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)建立地質(zhì)模型;儀器操作人員根據(jù)所鉆井眼地層伽馬、電阻率等參數(shù)選擇適應(yīng)的隨鉆測(cè)井儀器,為地質(zhì)導(dǎo)向決策提供數(shù)據(jù)支撐;定向人員依據(jù)地質(zhì)決策優(yōu)化井眼軌跡。各專業(yè)之間有機(jī)融合,在最大限度保證優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率的情況下,兼顧井身質(zhì)量和后續(xù)施工環(huán)節(jié)。
2.2.1 地質(zhì)建模與“甜點(diǎn)”確定
地質(zhì)建模是通過(guò)地震資料、區(qū)域?qū)嶃@井資料、地質(zhì)認(rèn)識(shí)成果建立地質(zhì)模型,利用地震資料的橫向約束,測(cè)井資料的垂向控制,最大可能逼近目的層的真實(shí)情況。實(shí)際操作中,需根據(jù)富油氣段的縱向分布(甜點(diǎn)段)及地質(zhì)、工程特征,選擇合適的甜點(diǎn)區(qū)域(甜點(diǎn)區(qū)),建立相應(yīng)的地質(zhì)模型,以滿足地質(zhì)導(dǎo)向作業(yè)需要[11-12]。
頁(yè)巖油氣“甜點(diǎn)段”是具有連續(xù)厚度、高TOC、高孔隙度、高脆性礦物含量、高含油氣特征的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段。四川盆地陸相黑色頁(yè)巖分布廣泛,“甜點(diǎn)段”發(fā)育,橫向連續(xù)性較好。侏羅系頁(yè)巖累計(jì)厚度為160~260m,“甜點(diǎn)段”厚度為50~90m。以自流井組大二亞段頁(yè)巖油為例,儲(chǔ)層孔隙度較高(總孔隙度為4%~6%),成熟度高(Ro主體介于1.0%~1.4%之間,處于正常原油—凝析油氣階段),脆性礦物含量高(長(zhǎng)英質(zhì)、鈣質(zhì)脆性礦物含量為51%~73%,平均為65%),頁(yè)理裂縫發(fā)育(構(gòu)造縫、頁(yè)理縫、生烴超壓縫發(fā)育),保存條件好(上下均為致密介殼灰?guī)r,頂?shù)装鍡l件良好),埋深適中,非常利于頁(yè)巖油氣源內(nèi)聚集[7,13-16]。
根據(jù)“甜點(diǎn)段”地質(zhì)特征和平面變化,在資源有利區(qū)中優(yōu)選厚度大、品質(zhì)好、保存條件優(yōu)的地區(qū)作為頁(yè)巖油氣“甜點(diǎn)區(qū)”?,F(xiàn)實(shí)“甜點(diǎn)區(qū)”應(yīng)測(cè)井和地震可識(shí)別、工程可作業(yè)、經(jīng)濟(jì)有效益。借鑒北美Eagle Ford、Permian等海相頁(yè)巖油氣“甜點(diǎn)區(qū)”評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合四川盆地侏羅系頁(yè)巖油氣地質(zhì)要素,優(yōu)選黑色頁(yè)巖熱演化程度高(Ro大于1.0%)、富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖成規(guī)模(TOC大于1%的黑色頁(yè)巖,厚度大于20m)、埋藏深度小于4000m作為大安寨段頁(yè)巖油氣“甜點(diǎn)區(qū)”評(píng)價(jià)的3個(gè)最重要參數(shù)[17-19]。經(jīng)評(píng)價(jià),大二亞段頁(yè)巖油氣“甜點(diǎn)區(qū)”富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖厚度為20~50m,面積超過(guò)2×104km2,目的層埋深為4000m以淺[20-21]。
2.2.2 軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)與鉆具組合
軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)與工程風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行篩選和綜合分析,并量化評(píng)估。其中,地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)包括地層厚度變化、地層傾角變化、地層識(shí)別標(biāo)志特征不清和儲(chǔ)層位置變化等,工程風(fēng)險(xiǎn)包括井壁穩(wěn)定性、巖石可鉆性和儀器安全性等。根據(jù)目的層埋深、地層傾角及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層橫向展布規(guī)律,選擇鉆進(jìn)方位,設(shè)計(jì)合適的造斜點(diǎn)、著陸點(diǎn)、著陸井斜角及靶前位移。
確定井眼鉆進(jìn)方位,需考慮兩個(gè)條件:一是井壁穩(wěn)定性較好,減少井下復(fù)雜情況發(fā)生;二是與最大主應(yīng)力夾角較大,最大概率鉆遇天然裂縫,有利于后續(xù)壓裂改造。造斜點(diǎn)應(yīng)避開巖石破碎帶和裂縫發(fā)育帶等易漏失層段,盡量選擇在井壁穩(wěn)定性較好層段。造斜段要選取合適的全角變化率,全角變化率較大會(huì)給后續(xù)完井施工作業(yè)帶來(lái)困難。造斜段與水平段由于工程目標(biāo)不同,對(duì)鉆具組合的要求也不同。造斜段主要目標(biāo)是增斜,使鉆頭到達(dá)目的層時(shí),井眼軌跡與地層走向保持一致,鉆具組合需具有較強(qiáng)的造斜能力。水平段主要目標(biāo)是追蹤優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層,要求鉆具組合在復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)穩(wěn)斜穩(wěn)方位,減少定向井段。
螺桿與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向是目前應(yīng)用最多的井眼軌跡控制工具。影響軌跡控制能力的因素主要包括螺桿彎角及螺桿扶正器直徑、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具類型、地層軟硬程度等。為了降低井下施工風(fēng)險(xiǎn),提高鉆井時(shí)效,施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)巖屑返出情況、鉆具摩阻等參數(shù),優(yōu)化設(shè)計(jì)下部鉆具組合,必要時(shí)增加旋流清砂器、水力振蕩器等鉆井輔助工具。
2.2.3 實(shí)鉆跟蹤與軌跡調(diào)整
水平井導(dǎo)向以確保優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率為目標(biāo),準(zhǔn)確著陸和水平井軌跡精細(xì)控制是關(guān)鍵。著陸階段主要采用逐層逼近的方法進(jìn)行軌跡控制,標(biāo)志層設(shè)定由“宏觀”到“微觀”,越接近目的層,選取點(diǎn)越密集。水平段精細(xì)跟蹤的關(guān)鍵在于沿井軌跡方向地層傾角計(jì)算,依據(jù)實(shí)鉆的巖屑錄井、氣測(cè)、鉆時(shí)、隨鉆測(cè)井等信息實(shí)時(shí)分析對(duì)比。例如采用等時(shí)旋回對(duì)比技術(shù)解釋鉆進(jìn)層位、地層傾角、軌跡狀態(tài),明確井斜角與地層上切、下切關(guān)系,實(shí)時(shí)微調(diào)井斜角,把軌跡控制在設(shè)定箱體內(nèi)。依據(jù)地震資料,從整體構(gòu)造識(shí)別變化趨勢(shì),提前微調(diào)井斜,避免滯后調(diào)整導(dǎo)致狗腿度偏大。
實(shí)鉆地質(zhì)導(dǎo)向時(shí),隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及錄井資料是跟蹤鉆頭在地層中所處位置的主要依據(jù)。隨鉆測(cè)井儀器選型必須滿足兩個(gè)特征:一是測(cè)量參數(shù)能敏感地識(shí)別甜點(diǎn),準(zhǔn)確判斷儲(chǔ)層頂、底界面及鉆頭在儲(chǔ)層中的位置;二是測(cè)量參數(shù)能識(shí)別儲(chǔ)層流體,鉆進(jìn)過(guò)程中通過(guò)判斷儲(chǔ)層流體性質(zhì)的變化及時(shí)調(diào)整鉆頭走向,保證儲(chǔ)層鉆遇率。隨鉆測(cè)井作為實(shí)時(shí)判斷地層鉆遇情況的重要手段之一,常用參數(shù)主要有自然伽馬和電阻率。隨著技術(shù)進(jìn)步,測(cè)量方式不斷豐富,已從常規(guī)隨鉆測(cè)井儀器發(fā)展形成了方位伽馬成像、方位電磁波電阻率探邊、方位側(cè)向電阻率成像等多類型隨鉆測(cè)井儀器,能夠更加清楚地判斷地層界面[10]。
本文以LA1井為例,闡述四川盆地頁(yè)巖油水平井“測(cè)定導(dǎo)”一體化實(shí)施方案。通過(guò)導(dǎo)眼井分析進(jìn)行箱體優(yōu)選,設(shè)計(jì)軌跡控制方案;結(jié)合導(dǎo)眼井和水平段儲(chǔ)層工程地質(zhì)特點(diǎn),完成地質(zhì)導(dǎo)向施工方案、鉆具組合方案及隨鉆儀器選型方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施。
LA1井大安寨段巖心分析:地層以頁(yè)巖為主,頁(yè)巖與石灰?guī)r互層,脆性礦物發(fā)育(含量為35%~77%),均值為57.2%,膨脹性礦物少。頁(yè)巖厚50m,灰黑色頁(yè)巖總孔隙度為4.89%~7.13%(均值為5.54%),灰黑色含介殼頁(yè)巖孔隙度為2.37%~6.13%(均值為4.06%),介殼灰質(zhì)頁(yè)巖與泥質(zhì)灰?guī)r互層孔隙度為3.57%~4.7%(均值為3.99%),介殼灰?guī)r孔隙度為1.19%~2.65%(均值為1.92%)(圖2)。
圖2 大安寨段不同巖性孔隙度直方圖
LA1井大安寨段頁(yè)巖儲(chǔ)集空間以溶蝕孔為主,其次為黏土礦物晶間孔、有機(jī)孔和微裂縫(圖3)??讖椒植挤秶^廣,微孔孔徑主要分布于20~100nm,核磁共振和氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)測(cè)試的兩個(gè)樣品孔隙均以介孔為主,2~10nm孔隙占比最高,10~20nm次之;同時(shí)存在一定的微米孔。
圖3 LA1井大安寨段頁(yè)巖顯微照片
大安寨段頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)Ro主要分布于0.9%~1.5%,處于成熟—高成熟階段。LA1導(dǎo)眼井8個(gè)巖屑樣品(井段3633~3675m)洗油后進(jìn)行Ro測(cè)定(表1),Ro分布在1.36%~1.95%之間,平均值為1.5%,與區(qū)域認(rèn)識(shí)一致。
表1 LA1井巖屑樣品鏡質(zhì)組反射率
LA1導(dǎo)眼井侏羅系鉆進(jìn)過(guò)程中共見12次油氣顯示,其中7次位于大安寨段。3511.2~3514m井段持續(xù)后效19次,TG峰值為98.9%,組分峰值C1為63.5%,槽面氣泡含量為5%~10%。巖心分析表明頁(yè)巖含油飽和度較高,3482~3522m井段為含油飽和度高值區(qū)(圖4)。
圖4 LA1井大安寨段含油飽和度縱向分布
基于核磁共振T2譜,結(jié)合常規(guī)測(cè)井資料分析,LA1井大二亞段3503~3513.5m處孔隙度最高(圖5),均值為5.0%~5.9%,最高可達(dá)8.2%,TOC均值為1.0%~1.6%,最高可達(dá)3.7%,含油孔隙度均值為0.7%~0.8%,有效含水飽和度均值為48.5%~51.3%,計(jì)算RPI油氣可采指數(shù)均值為0.03~0.032,儲(chǔ)層品質(zhì)較好。交叉偶極聲波測(cè)井及電成像測(cè)井分析顯示,快橫波方位大部分穩(wěn)定在110°~120°之間,電成像有明顯崩落現(xiàn)象,走向?yàn)?0°左右,綜合判斷LA1井最大主應(yīng)力方向?yàn)?10°~120°。井軌跡鉆進(jìn)方向選擇中,原則上要與最大主應(yīng)力方向保持較大夾角,朝大安寨段湖盆中心方向,水平段盡可能兼顧天然裂縫。結(jié)合最大主應(yīng)力方向、大安寨段湖盆沉積特征及平面TOC反演分析,鉆進(jìn)方位確定為200°,井軌跡方向與最大主應(yīng)力方向接近垂直。
圖5 LA1井綜合解釋成果圖
綜合分析含油氣性、儲(chǔ)集性、可壓性等,認(rèn)為水平鉆進(jìn)箱體為導(dǎo)眼井大二亞段a小層—大二亞段b小層測(cè)井解釋油氣層段(3505~3515m),箱體厚10m,巖性為灰黑色頁(yè)巖、介殼灰?guī)r,鉆進(jìn)方位為200°。
3.2.1 地質(zhì)導(dǎo)向建模
地質(zhì)導(dǎo)向建模過(guò)程中,利用導(dǎo)眼井測(cè)井資料合成地震記錄,以此標(biāo)定地震記錄,顯示具有較好的匹配關(guān)系:大安寨段頂界為較連續(xù)弱波峰下零值點(diǎn);大二亞段a小層為強(qiáng)波峰反射;大二亞段b小層為強(qiáng)波峰下零值點(diǎn);大安寨段底界為連續(xù)強(qiáng)波峰(圖6),導(dǎo)眼井實(shí)鉆大安寨段各亞段底界和厚度與地震剖面層位誤差在-3~2m之間,基本吻合;頁(yè)巖儲(chǔ)層縱向主要發(fā)育在大二亞段a小層,橫向連續(xù)穩(wěn)定分布,箱體頁(yè)巖段呈連續(xù)強(qiáng)反射特征,箱體頂界為波谷底部,箱體底界位于強(qiáng)反射波峰極大值處,頁(yè)巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)剖面與導(dǎo)眼井測(cè)井評(píng)價(jià)較為一致。地震剖面顯示沿井軌跡方向地層基本水平。
圖6 導(dǎo)眼井合成地震記錄
分析導(dǎo)眼井實(shí)鉆測(cè)井資料,設(shè)置導(dǎo)向標(biāo)志層,建立軌跡關(guān)鍵控制點(diǎn)。從側(cè)鉆造斜點(diǎn)至箱體,自然伽馬變化特征標(biāo)志明顯(圖7),能夠滿足層位識(shí)別,通過(guò)與導(dǎo)眼井及地震剖面結(jié)合,計(jì)算地層視傾角。利用導(dǎo)向軟件,結(jié)合導(dǎo)眼井自然伽馬特征,從造斜點(diǎn)開始對(duì)地層隨鉆測(cè)井曲線進(jìn)行預(yù)測(cè),建立先導(dǎo)地質(zhì)模型,并結(jié)合井壁穩(wěn)定性、靶前距要求,設(shè)計(jì)鉆進(jìn)軌跡方案(圖8)。
圖7 地層自然伽馬變化特征
圖8 先導(dǎo)地質(zhì)模型及軌跡設(shè)計(jì)方案
3.2.2 地質(zhì)導(dǎo)向軌跡控制措施
(1)造斜段控制措施。通過(guò)標(biāo)志層跟蹤,逐步標(biāo)定地層垂深變化,優(yōu)化調(diào)整軌跡,確保以最優(yōu)井斜入靶(圖8)。針對(duì)鉆時(shí)慢、井壁穩(wěn)定性差、井徑擴(kuò)徑段(沙溪廟組一段、涼高山組下段泥巖段),為防止垮塌,確保工程順利實(shí)施,以復(fù)合鉆方式鉆進(jìn)。
(2)水平段控制措施。參考地震剖面提取地層傾角,鉆進(jìn)方向水平段前段地層傾角基本水平,水平段后段地層以1.5°左右下傾。在實(shí)鉆過(guò)程中,根據(jù)隨鉆數(shù)據(jù)求出實(shí)際地層傾角,將軌跡控制在箱體中上部。
3.2.3 優(yōu)化鉆具組合方案(1)側(cè)鉆段及造斜段鉆具組合方案。造斜段鉆具選用復(fù)合增斜效果好的鉆具組合,減少定向進(jìn)尺,提升軌跡平滑程度。LA1井側(cè)鉆點(diǎn)位于沙一段,巖性為砂泥巖互層,井眼尺寸為311.2mm,比215.9mm井眼尺寸大,在螺桿輸出扭矩相差不大的情況下,鉆頭破巖體積大,效率低;鉆具剛性較強(qiáng)、彎接頭支點(diǎn)力度不夠,易導(dǎo)致側(cè)鉆起砂慢;井下螺桿振動(dòng)會(huì)破壞剛形成的劃槽,因此鉆頭使用側(cè)向切屑能力較強(qiáng)的復(fù)合鉆頭。鉆具組合:φ311.2mm復(fù)合鉆頭+φ216mm單彎螺桿1.5°×8.64m+φ203mm回壓閥+φ203mm MWD循環(huán)短節(jié)×0.83m+φ203mm無(wú)磁鉆鋌×9.36m+φ203mm鉆鋌×3根+轉(zhuǎn)換接頭+φ139.7mm加重鉆桿×30根+隨鉆震擊器+φ139.7mm鉆桿。側(cè)鉆成功后,井斜增至10°左右時(shí),根據(jù)鉆頭使用情況提鉆更換PDC鉆頭。
(2)水平段鉆具組合方案。進(jìn)入頁(yè)巖箱體后,鉆進(jìn)以小幅度井斜調(diào)整為主,鉆具選用復(fù)合穩(wěn)斜效果好的組合。鉆具組合:φ215.9mm PDC鉆頭+螺桿1.25°+回壓閥+無(wú)磁承壓鉆桿×1根+隨鉆測(cè)井儀器+懸掛+φ127mm加重鉆桿×4根+φ168mm隨鉆震擊器+φ127mm加重鉆桿×1根+φ127mm鉆桿×3柱+水力振蕩器+φ127mm普通鉆桿×4柱+φ127mm加重鉆桿×4柱+φ127mm普通鉆桿×50柱+φ139.7mm加重鉆桿×12柱+φ139.7mm普通鉆桿。
3.2.4 優(yōu)選隨鉆測(cè)井儀器
導(dǎo)眼井測(cè)井曲線分析可見,從造斜點(diǎn)至箱體,地層巖性變化明顯,自然伽馬區(qū)分度高,可滿足層位識(shí)別。水平段箱體內(nèi),自然伽馬值從上到下呈降低趨勢(shì),與地質(zhì)導(dǎo)向軟件配合可以準(zhǔn)確求出地層傾角;底部為介殼灰?guī)r,標(biāo)志層明顯,利用自然伽馬可以準(zhǔn)確區(qū)分儲(chǔ)層。頁(yè)巖水平段鉆井容易發(fā)生垮塌、卡鉆等復(fù)雜情況,區(qū)域內(nèi)NC2H井大安寨段發(fā)生卡鉆回填側(cè)鉆,在區(qū)域施工認(rèn)識(shí)較少的情況下宜簡(jiǎn)化鉆具組合。LA1井隨鉆測(cè)井工具組合為常規(guī)MWD+GR隨鉆儀器組合。
(1)LA1井完鉆井深4700m,“測(cè)定導(dǎo)”一體化作業(yè)總進(jìn)尺1718m,水平段長(zhǎng)1000m。鉆井過(guò)程中動(dòng)態(tài)更新地質(zhì)模型(圖9),大一亞段較導(dǎo)眼井地層淺4.1m,計(jì)算地層傾角為上傾0.6°。根據(jù)自然伽馬變化特征,結(jié)合錄井巖屑及氣測(cè)顯示、實(shí)鉆地震跟蹤,將水平段軌跡控制在箱體中下部?jī)?yōu)質(zhì)頁(yè)巖段。
圖9 完鉆地質(zhì)模型圖
(2)水平段測(cè)井資料與導(dǎo)眼井對(duì)應(yīng)關(guān)系較好,綜合解釋A點(diǎn)到B點(diǎn)Ⅱ—Ⅲ類頁(yè)巖油層1000m,箱體鉆遇率達(dá)100%。3666~3873m、3913~4085m、4305~4366m井段,斯通利波能量衰減較明顯,測(cè)井計(jì)算TOC平均含量為1.3%,孔隙度平均值為5.6%,含油飽和度為49%,脆性礦物含量平均值為39%,與導(dǎo)眼井結(jié)果基本一致。排液試油獲油2m3/d、氣3000m3/d,大安寨段頁(yè)巖突破出油關(guān)。
(3)根據(jù)實(shí)鉆情況,及時(shí)優(yōu)選鉆頭,造斜段機(jī)械鉆速由0.49m/h提升至2.02m/h,時(shí)效提高4倍。水平段滑動(dòng)與復(fù)合段長(zhǎng)度比例為1∶2.8,作業(yè)時(shí)長(zhǎng)比例為1.1∶1,提高了鉆井時(shí)效。實(shí)際鉆進(jìn)過(guò)程中,儀器操作工程師發(fā)現(xiàn)自然伽馬值升高后,立即反饋至地質(zhì)導(dǎo)向工程師,根據(jù)曲線變化對(duì)比分析,提前4.1m鉆遇設(shè)計(jì)地層,定向工程師重新規(guī)劃后期入窗軌跡,造斜率由4.4°/30m提升至5.8°/30m,地質(zhì)導(dǎo)向工程師向業(yè)主方匯報(bào)新的入窗方案,獲得同意后按新方案鉆進(jìn)施工,整個(gè)過(guò)程在30min內(nèi)完成,“測(cè)定導(dǎo)”一體化施工顯著提高了決策時(shí)效。
(4)造斜段全角變化率最大為5.3°/30m,水平段全角變化率最大為2.2°/30m,井眼軌跡平滑,后續(xù)施工順利。
(1)箱體選取目標(biāo)為地質(zhì)與工程甜點(diǎn),即具連續(xù)厚度、高TOC、高孔隙度、高脆性礦物含量、高含油氣量的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖集中段。井軌跡鉆進(jìn)選擇與最大主應(yīng)力方向成較大夾角的方向,盡可能兼顧天然裂縫。
(2)井震結(jié)合建立鉆前地質(zhì)模型,以識(shí)別甜點(diǎn)段、控制井下風(fēng)險(xiǎn)為目標(biāo)優(yōu)選隨鉆測(cè)井儀器組合,結(jié)合導(dǎo)眼井實(shí)鉆巖性特征、井壁穩(wěn)定性、靶前距要求等,優(yōu)化設(shè)計(jì)鉆進(jìn)軌跡與下部鉆具組合。
(3)四川盆地頁(yè)巖油水平井勘探開發(fā)前景廣闊,“測(cè)定導(dǎo)”一體化技術(shù)可有效降低施工風(fēng)險(xiǎn),保證箱體鉆遇率和井眼質(zhì)量,有利于儲(chǔ)層改造,有助于頁(yè)巖油高效經(jīng)濟(jì)開發(fā)。