淺談干柴溝頁巖油水平井地質(zhì)監(jiān)督措施

陳儐，張玉強(qiáng)，董家濱，王正華，周翔

1.中國石油青海油田分公司 監(jiān)督監(jiān)理公司（甘肅 敦煌 736200）2.中國石油集團(tuán)測井有限公司 青海分公司（甘肅 敦煌 736200）

0 引言

當(dāng)前，非常規(guī)油氣藏成為研究熱點，水平井通過增加井眼與油氣層的接觸面積，有提高單井產(chǎn)量、延長開采周期、減少地層出砂、提高采收率等優(yōu)勢[1]。青海油田2022年成立了干柴溝頁巖油全生命周期項目組和風(fēng)西致密油項目組。但頁巖油等非常規(guī)油氣資源開發(fā)難度大，普通直井開發(fā)效益有限，水平井由于具有較長水平段，能夠在儲層中穿行較大距離，增加了井眼與儲層接觸面積。

干柴溝位于柴達(dá)木盆地西部英雄嶺構(gòu)造帶中段，地面以風(fēng)蝕山地為主，山高坡陡，溝壑縱橫，平均海拔3 200～3 800 m。該區(qū)塊油氣勘探始于20世紀(jì)50年代，隨著地質(zhì)認(rèn)識的不斷深化，勘探對象經(jīng)歷了從淺層到深層、碎屑巖到碳酸鹽巖、構(gòu)造到巖性、常規(guī)到非常規(guī)的轉(zhuǎn)變，2021年實現(xiàn)頁巖油勘探戰(zhàn)略性突破[2]。其中，X平1井作為干柴溝頁巖油第一口水平井，于2021年9月成功完鉆，油層鉆遇率93.4%，后期獲得良好工業(yè)油流；X平4井完鉆，X平2正水平段鉆進(jìn)。以X平1井為例，該井部署于干柴溝一號圈閉高部位，鉆探目的是探索干柴溝地區(qū)水平井提產(chǎn)增效模式，落實干柴溝地區(qū)E32Ⅳ-11層產(chǎn)能情況。綜合解釋：該井自379.33～3 924.33 m共見氣測異常1 003.3 m/115層，全烴最高63.9%，巖屑錄井見熒光顯示808.33 m/66層,根據(jù)巖屑、氣測、地化、定量熒光、鄰井顯示及試氣情況綜合分析，該井錄井解釋出油層522.3 m/18層,水層51 m/14層,干層430 m/84層，油層鉆遇率93.4%。

目前對干柴溝水平井區(qū)塊采取巡井、駐井監(jiān)督方式?，F(xiàn)場地質(zhì)監(jiān)督嚴(yán)格履職，根據(jù)鉆時、巖性及氣測全烴值、伽瑪值與定向等相關(guān)數(shù)據(jù)，制定相應(yīng)的監(jiān)督措施，正確判斷，既保證井控安全，又規(guī)避井身質(zhì)量不合格和儲層鉆遇率不足的質(zhì)量事故，確保施工正常和井筒質(zhì)量[3]。

1 干柴溝儲層特征

干柴溝地區(qū)Ⅳ-Ⅴ油組為湖侵半旋回，Ⅳ油組開始湖退半旋回，整體為半深湖-深湖沉積。巖性總體上以一套細(xì)粒灰色-深灰色紋層狀灰云質(zhì)頁巖和層狀灰云質(zhì)頁巖為主，其次為紋層狀黏土質(zhì)頁巖及層狀黏土質(zhì)頁巖，夾有部分鈣質(zhì)粉砂巖重力流沉積，具有典型的混積特征。

由于干柴溝地區(qū)E32混積湖盆的礦物成分混雜、主要礦物組分的含量大多差異較小，因此依據(jù)成像測井圖像，結(jié)合巖性及沉積結(jié)構(gòu)，將干柴溝地區(qū)E32儲層分為4種不同巖石類型的儲層：紋層狀灰云質(zhì)頁巖儲層、層狀灰云質(zhì)頁巖儲層、紋層狀黏土質(zhì)頁巖儲層、層狀黏土質(zhì)頁巖儲層。

干柴溝地區(qū)E32頁巖儲層發(fā)育不同尺度的多類儲集空間，儲集空間類型包括溶蝕孔、晶間孔、紋層縫等，其中晶間孔直徑在0.7～6.8 μm，大于1 μm較多；紋層縫是紋層/層狀灰云質(zhì)頁巖儲層的重要儲集類型，具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性。

2 干柴溝水平井鉆探難點

1）設(shè)計目的層厚度薄，水平段長。目前施工的水平井對應(yīng)目的層E32Ⅳ-11、E32Ⅴ-17、E32Ⅴ-18小層厚度在2 m左右。而在較長水平段鉆進(jìn)過程中需要克服隨鉆電測解釋數(shù)據(jù)延后等困難，可能導(dǎo)致鉆頭偏離儲層靶體。

2）鄰井對比數(shù)據(jù)少，地層傾角不穩(wěn)定。目前主要通過地質(zhì)導(dǎo)向模型來預(yù)測，水平井著陸點垂深預(yù)測不準(zhǔn)將導(dǎo)致2種情況出現(xiàn)。第1種情況為預(yù)測的著陸點位置比實際位置偏淺，導(dǎo)致鉆頭在切入儲層靶體之前，井軌跡已經(jīng)調(diào)整到順層鉆進(jìn)但還沒入窗著陸成功，導(dǎo)致一次著陸失敗，進(jìn)行二次著陸，形成“階梯型”，造成井眼軌跡不平滑，損失水平段；第2種情況為預(yù)測的著陸點位置比實際位置偏深，導(dǎo)致著陸時鉆頭穿透儲層靶體，第一次著陸失敗，從目標(biāo)箱體底部進(jìn)行二次著陸，形成“V字型”井軌跡造，成井軌跡不平滑，嚴(yán)重者導(dǎo)致填井的風(fēng)險，同時損失水平段[4]。

3 現(xiàn)場監(jiān)督措施

3.1 X平4井井眼軌跡調(diào)整

X平4井2 970 m隨鉆測井施工前，對上部裸眼段2 262～2 970 m進(jìn)行了常規(guī)測井（自然伽馬+雙側(cè)向電阻率），現(xiàn)場導(dǎo)向利用電纜測井?dāng)?shù)據(jù)及現(xiàn)場錄井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行了前期的傾角計算、地質(zhì)建模和著陸點垂深預(yù)測。

后續(xù)隨鉆LWD（伽馬+隨鉆電磁波電阻率）介入后現(xiàn)場導(dǎo)向?qū)崟r開展隨鉆地層對比，計算該井軌跡方向上的傾角及本井選取點到鄰井的傾角變化對比，結(jié)合構(gòu)造圖綜合分析判斷預(yù)測著陸點垂深變化。該井設(shè)計著陸點3 252.45 m，前期地質(zhì)監(jiān)督通過同導(dǎo)向人員現(xiàn)場比對，如：Ⅳ-12層本井和鄰井頂界海拔差為17.57 m,計算該井地層向鄰井方向上傾3.76°。后期通過對比V-2、V-4層，預(yù)測垂深3 244 m附近著陸，垂深較設(shè)計提前近8.5 m，意味著后期全角變化率將大幅調(diào)高。為保證順利著陸的同時保證軌跡平滑安全，地質(zhì)監(jiān)督匯報建設(shè)方，建議及時調(diào)整軌跡。現(xiàn)場通過軌跡調(diào)整，實鉆垂深3 244.02 m精準(zhǔn)著陸[5-6]。

3.2 X平4井水平段控制

由于該區(qū)域內(nèi)靶區(qū)箱體層位已鉆井位較少，導(dǎo)致層位頂?shù)讟?gòu)造圖數(shù)據(jù)及地震資料可靠程度相對較低，設(shè)計傾角僅供參考，實鉆過程中通過實時觀察曲線變化及巖屑錄井、氣測錄井、元素錄井等資料，及時判斷軌跡上下切關(guān)系，實時調(diào)整軌跡保證在箱體甜點區(qū)鉆進(jìn)，該井自斜深3 398 m/垂深3 244.02 m入靶后，至井深3 429 m，平均井斜93.7°，通過與鄰井對比，判斷為回切地層，判斷本段地層視傾角低于3.7°，從回切重復(fù)段計算傾角為3.05°～3.45°。

至斜深3 699 m電阻率與伽馬數(shù)據(jù)均出現(xiàn)整體逐漸下降趨勢，曲線形態(tài)與鄰井靶區(qū)匹配良好，通過對比判斷微下切地層，此段平均井斜92.8°，可判斷此段地層視傾角介于2.6°～2.8°之間。

以上工作實時進(jìn)行，及時分析曲線變化原因，落實上下切關(guān)系，實時計算傾角變化，控制軌跡在靶區(qū)甜點鉆進(jìn)。現(xiàn)場結(jié)合巖屑錄井，地質(zhì)監(jiān)督要求按設(shè)計落實熒光顯示，輔助導(dǎo)向人員確定井眼軌跡[7]。

3.3 元素錄井運(yùn)用

目前定向施工一般采用的LWD測量設(shè)備探測器距鉆頭13 m左右，存在“測量盲區(qū)”，無法及時反映地層變化。這些不利因素的存在，嚴(yán)重地影響了地質(zhì)導(dǎo)向，無法及時發(fā)現(xiàn)地層變化情況，隨鉆單GR無法判斷軌跡與地層的關(guān)系（上切或下切）。

干柴溝地區(qū)目的層段平均鉆時10～20 min，巖屑遲到時間約60～70 min，這樣可以控制在分析結(jié)果滯后鉆頭3～5 m，較隨鉆GR有較大提前，對軌跡控制有指導(dǎo)性作用[8]。

X平4井水平段鉆進(jìn)，根據(jù)元素錄井分析，據(jù)井底3 m生產(chǎn)的元素巖性圖同鄰井垂深對比，井底目前井以緩慢回切至箱體中部低伽馬處，預(yù)計井底井斜92.8°。而隨選LWD的數(shù)據(jù)較元素錄井滯后，參考元素錄井?dāng)?shù)據(jù)，及時調(diào)整軌跡。

繼續(xù)鉆進(jìn)至井深3 816 m，預(yù)測井底92°。井底軌跡距離箱體頂部0.7 m左右。根據(jù)測深：3 793.35 m/92.12°，半根測深3 797.32 m/91.58°，定向降斜井段3 796～3 798 m，從電阻率曲線看井深3 793～3 805 m，井斜在91.58°～92.12°，軌跡還在微上切地層，根據(jù)元素錄井?dāng)?shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)，認(rèn)為地層視傾角突然變緩，傾角小于2°，預(yù)計在1°～1.5°，調(diào)整軌跡。綜上所述，由于元素錄井在數(shù)據(jù)實時性與及時性上的優(yōu)勢，使得現(xiàn)場導(dǎo)向能更及時與直觀地判斷水平井軌跡的延伸方向，及時判斷上下切關(guān)系，有效指導(dǎo)軌跡的甜點鉆遇。

3.4 監(jiān)督成果

通過現(xiàn)場監(jiān)督工作，根據(jù)Q/SY 01128—2020《錄井資料采集處理解釋規(guī)范》和Q/SY 01024—2018《錄井資料質(zhì)量評價規(guī)范》，X平1井和X平4井資料達(dá)到優(yōu)質(zhì)。

X平1井：巖性剖面符合率90.5%，油氣顯示發(fā)現(xiàn)率100%，層位卡準(zhǔn)率100%，異常預(yù)告準(zhǔn)確率100%，數(shù)據(jù)差錯率1.49‰，油層鉆遇率93.4%。

X平4井：巖性剖面符合率92%，油氣顯示發(fā)現(xiàn)率100%，層位卡準(zhǔn)率100%，異常預(yù)告準(zhǔn)確率100%，數(shù)據(jù)差錯率1.23‰，油層鉆遇率100%[9-10]。

4 結(jié)論

1）加強(qiáng)地層對比。地層對比和預(yù)測，是水平井地質(zhì)導(dǎo)向錄井的關(guān)鍵。目前干柴溝區(qū)塊井間井斜率差異大，地層對比精度較小，可通過采集層面數(shù)據(jù)，生成垂直曲線和巖性剖面，及時預(yù)測目地層垂直深度，發(fā)現(xiàn)地層提前或推后，提前干預(yù)井眼軌跡，匯報建設(shè)方，重新制定方案并調(diào)整軌跡。

2）在水平段控制過程中，地質(zhì)監(jiān)督應(yīng)根據(jù)鉆時、巖屑錄井（元素錄井）及氣測錄井、伽瑪值與定向等相關(guān)數(shù)據(jù)及時做出判斷，調(diào)整軌跡，并加強(qiáng)實鉆數(shù)據(jù)分析和鄰井地層對比分析，以便及時制定軌跡調(diào)整方案。

3）巖屑錄井的質(zhì)量直接影響元素錄井?dāng)?shù)據(jù)，而元素錄井由于其實時性，對水平井水平段控制有較強(qiáng)指導(dǎo)性作用。因此，地質(zhì)監(jiān)督必須嚴(yán)格要求錄井隊按照錄井巖屑錄井操作規(guī)程操作，并嚴(yán)格落實遲到時間實測。