四川盆地雙魚石高陡構造井身軌跡跟蹤技術

劉達貴楊 琳朱茜霞董學偉黃渝波

（1.中國石油川慶鉆探工程有限公司地質勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610051；2.中國石油川慶鉆探工程有限公司川東鉆探公司，重慶 400021）

1 研究背景

研究區(qū)域位于四川盆地川西北部龍門山斷褶帶與川北古中坳陷低緩帶的過渡區(qū)［1]，構造復雜、斷塊發(fā)育［2]，巖層傾角大（圖1），是四川盆地二疊系重要的含油氣區(qū)之一。2012年完鉆的ST1井，在二疊系棲霞組鉆遇兩段白云巖儲層，酸化后測試獲天然氣產量為87.61×104m3／d，從而發(fā)現(xiàn)雙魚石構造棲霞組氣藏［3]。截止到2021年12月31日，雙魚石構造完鉆井為23口，棲霞組測試了22井次，單井測試平均天然氣產量為60.79×104m3／d，單井測試最高氣產量為175.66×104m3／d，最低氣產量為20.05×104m3／d，展示了雙魚石構造棲霞組氣藏勘探開發(fā)前景。

圖1 雙魚石構造典型地震剖面圖

隨著鉆井工藝不斷發(fā)展，油氣勘探中大多采用斜井或水平井，以更多的暴露儲層，提高單井產量，加快油氣開發(fā)。斜井或水平井在鉆井過程中井身軌跡跟蹤顯得尤為重要，也是提高儲層鉆遇率的根本保障。雙魚石高陡構造斷塊發(fā)育［4]，巖層產狀變化大，井身軌跡跟蹤難［5]，在鉆進過程中動態(tài)計算井身軌跡方向巖層視傾角，并結合棲霞組儲層巖屑伽馬能譜、元素及氣測等錄井響應特征動態(tài)調整井身軌跡，從而達到提高儲層鉆遇率的目的。

2 視傾角的確定

鉆進過程中井身軌跡方向往往與巖層真傾向不一致（圖2-a），準確計算井身軌跡方向上巖層視傾角是高陡構造井身軌跡跟蹤的前提，依據(jù)計算的巖層視傾角對井斜角進行動態(tài)調整，確保井身軌跡在儲層中鉆進，從而提高儲層鉆遇率。

真傾角與視傾角的關系（圖2-b）。真傾角與視傾角的關系可用數(shù)學式表示［6]：

圖2 真傾角與視傾角的關系圖

式中，β為巖層視傾角，（°）；α為巖層真傾角，（°）；ω為巖層真傾向與巖層視傾向之間的夾角，（°）。

視傾角與真傾角關系式推導過程：

ABCD為一傾斜巖層，HG垂直于走向，HG投影于水平面為OG，HC斜交于走向，HC投影于水平面為OC，HC與傾向夾角為ω，α為傾斜巖層ABCD真傾角，β為傾斜巖層ABCD在HC方向的視傾角（圖2-b）。

依據(jù)真傾角與視傾角的關系圖，推導過程如下：

投影后∠HOG、∠HOC、∠OGC均為直角

在△HOC中，tanβ＝HO／OC

在△HOG中，tanα＝HO／OG

tanβ／tanα＝（HO／OC）／（HO／OG）＝OG／OC

在△OGC中，cosω＝OG／OC

所以tanβ／tanα＝cosω

所以tanβ＝cosω×tanα

式中，β為巖層視傾角，（°）；ω為巖層真傾向與巖層視傾向之間的夾角，（°）；α為巖層真傾角，（°）。

從上述關系式表明，視傾向愈接近真傾向時，其傾角值也越來越大，最后趨近于真傾角值；視傾向偏離真傾向越遠，即愈靠近巖層走向，則其視傾角越小，以至趨近于零。

3 儲層錄井響應特征分析

雙魚石構造二疊系棲霞組儲層巖性為溶孔白云巖、灰質白云巖［7-8]，鉆入儲層后巖屑伽馬能譜錄井、元素錄井及氣測錄井等錄井響應特征均較明顯，實鉆中依據(jù)錄井響應特征動態(tài)調整井身軌跡，確保井身軌跡在儲層中鉆進。

3.1 儲層巖屑伽馬能譜特征及元素特征

雙魚石構造二疊系棲霞組儲層，其巖性為溶孔白云巖、灰質白云巖，在鉆進過程中根據(jù)巖屑伽馬能譜錄井及元素錄井鎂元素含量及其變化來劃分儲層［9]。從圖3可知，儲層的巖性組合從上至下為白云質石灰?guī)r、白云巖、白云質石灰?guī)r，優(yōu)質儲層發(fā)育在白云巖中，其優(yōu)質儲層巖屑伽馬能譜值小于40nGy／h，鎂元素含量大于10%，鈣元素含量小于20%（圖3），在井身軌跡跟蹤中，利用巖屑伽馬能譜特征及元素特征綜合判斷實鉆井身軌跡在儲層中的位置，從而動態(tài)調整井身軌跡［10-13]，達到提高儲層鉆遇率的目的。

圖3 ST7井、ST8井棲霞組儲層巖屑伽馬、元素特征及氣測特征圖

3.2 儲層氣測特征

棲霞組儲層氣測曲線特征，從圖3可知，鉆入儲層后，氣測曲線形態(tài)呈箱狀上升［14]，全烴值與甲烷值相當，具有全烴含量曲線和甲烷含量曲線“重合”特征。而在非儲層鉆進中由于甲烷含量較低，易受鉆井液影響導致全烴含量曲線與甲烷含量曲線呈“分離”特征。鉆進過程中依據(jù)氣測曲線特征調整井身軌跡，確保井身軌跡在儲層中鉆進，從而提高儲層鉆遇率。

4 井身軌跡跟蹤

根據(jù)沿井身軌跡方向的巖層視傾角，并結合雙魚石棲霞組儲層巖屑伽馬能譜、元素及氣測等錄井響應特征，對井斜角進行動態(tài)調整，確保井身軌跡在儲層中鉆進，從而達到提高儲層鉆遇率的目的。

井身軌跡方向為巖層下傾方向時，井斜角圖4中的γ等于90°減去巖層井身軌跡方向上的視傾角圖4中的β；井身軌跡方向為巖層上傾方向時，井斜角圖5中的γ等于90°加上巖層井身軌跡方向上的視傾角圖5中的β。

圖4 斜交下傾方向井身軌跡示意圖

圖5 斜交上傾方向井身軌跡示意圖

5 應用實例

根據(jù)研究成果對2021年雙魚石構造完鉆井2口（ST108井及SY001-X9井）應用實踐，入靶點中靶率100%，井身軌跡平滑，棲霞組白云巖儲層鉆遇率高。ST108井完井測試獲天然氣產量為123.89×104m3／d，SY001-X9井完井測試獲天然氣產量為156.17×104m3／d。

SY001-X9井鉆進過程中應用研究成果從巖層視傾角計算和巖屑伽馬能譜錄井、元素錄井及氣測錄井等儲層錄井響應特征隨鉆識別儲層，調整井身軌跡，達到了提高儲層鉆遇率的目的。

從地震剖面圖分析（圖6），井身軌跡方向為棲霞組下傾方向，依據(jù)巖層視傾角大小可分為A、B、C三段，計算其視傾角分別是5°、10.5°和15.5°，實鉆中根據(jù)不同井段視傾角大小調整井斜角。

巖屑伽馬能譜錄井儲層響應特征不明顯，SY001-X9井棲霞組用139.7 mm鉆頭鉆進，巖屑較少，導致巖屑伽馬能譜數(shù)據(jù)較鄰井低，但其分析數(shù)據(jù)仍具有儲層低，非儲層高的特征（圖6）。

元素錄井儲層響應特征明顯，跟蹤過程中，根據(jù)鎂元素含量大于10%，鈣元素含量小于20%劃分優(yōu)質儲層，指導井身軌跡調整，達到了提高鉆遇率的目的（圖6）。

氣測錄井儲層響應特征明顯，SY001-X9井儲層具有全烴含量曲線和甲烷含量曲線“重合”特征，非儲層全烴曲線與甲烷曲線呈“分離”特征（圖6），依據(jù)該特征，指導軌跡調整，確保井身軌跡在儲層中鉆進。

圖6 SY001-X9井棲霞組軌跡跟蹤圖

6 結論

1）雙魚石構造棲霞組儲層斷塊發(fā)育，巖層產狀變化大，適時軌跡跟蹤是提高儲層鉆遇率的保證。

2）高陡構造鉆進中，準確計算井身軌跡方向上的巖層視傾角是井身軌跡跟蹤的基礎，也是軌跡調整的依據(jù)。

3）雙魚石高陡構造井身軌跡跟蹤應結合棲霞組儲層巖屑伽馬能譜、元素及氣測等錄井響應特征綜合分析，指導井身軌跡調整，從而達到提高儲層鉆遇率的目的。