川渝頁巖氣水平井高效鉆井施工中的錄井技術(shù)應(yīng)用

胡 傲

（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）

1 概述

1.1 地質(zhì)構(gòu)造特征

四川盆地東南地區(qū)頁巖主要分布在W 組-L 組下部層段,而優(yōu)質(zhì)頁巖則主要發(fā)育在W 組-L 組底部地層。W 組以黑色炭質(zhì)頁巖或硅質(zhì)頁巖為主,頁巖厚度一般在5～10m 之間,頂部發(fā)育了一層厚度0.6～1.2m的介殼灰?guī)r;L組下部以深灰色—黑色紋層狀炭質(zhì)頁巖或灰質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖為主。平面上,W組-L組頁巖呈北東—南西向帶狀展布。工區(qū)位于川南地區(qū)的宜賓—瀘州一帶,正好位于沉積中心,頁巖厚度一般為55～123m,其中優(yōu)質(zhì)頁巖厚30～70m。

1.2 施工難點(diǎn)

（1）區(qū)塊分布較廣闊，地質(zhì)條件差異大，地層原始資料沒有參考價(jià)值；

（2）井漏發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)概率大，尤其是失返性惡性井漏風(fēng)險(xiǎn)高，鉆井液無法攜帶巖屑，給巖屑錄井造成很大難度；

（3）缺乏地質(zhì)資料、對(duì)地質(zhì)情況認(rèn)識(shí)不清，分析不明，造成儲(chǔ)層鉆進(jìn)易出層、軌跡調(diào)整頻繁，井眼軌跡不平滑，導(dǎo)致卡鉆次數(shù)增多；

（4）為保證川渝頁巖氣水平井施工安全，鉆井液添加劑種類較多，嚴(yán)重影響了巖屑、氣測(cè)、熒光、地化等錄井參數(shù)；

（5）四川盆地構(gòu)造復(fù)雜，地層破碎帶分布廣泛，有毒有害氣體含量高，鉆井施工中易發(fā)生井漏、卡鉆、油氣侵甚至井噴等復(fù)雜事故。

2 錄井技術(shù)在頁巖氣井高效施工中的應(yīng)用

“十四五”川渝頁巖氣開發(fā)將持續(xù)擴(kuò)大規(guī)模，要加大龍馬溪組頁巖氣勘探評(píng)價(jià)力度和產(chǎn)能建設(shè)，加大新層系勘探戰(zhàn)略突破和戰(zhàn)略準(zhǔn)備，做好川南頁巖氣中長期穩(wěn)產(chǎn)戰(zhàn)略接替工作；要大力提高工程技術(shù)、組織施工管理水平，全面推廣平臺(tái)化布井、工廠化施工，實(shí)現(xiàn)成本下降。因此，現(xiàn)在川渝頁巖氣鉆井已從打成轉(zhuǎn)變到打好、打快、高效施工。施工中應(yīng)用錄井技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)防井下復(fù)雜、提高儲(chǔ)存鉆遇率、提高綜合解決能力，從而有效提高鉆井施工時(shí)效，促進(jìn)鉆井降本增效。

2.1 建設(shè)地質(zhì)錄井資料應(yīng)用資料庫

（1）收集、整理、分析川渝頁巖氣區(qū)塊地震、錄井等相關(guān)的資料，建設(shè)地質(zhì)資料庫系統(tǒng)，并隨著鉆完井施工的開展不斷補(bǔ)充完善豐富資料庫，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)鉆完井的施工。

（2）以錄井地震資料為基礎(chǔ)，結(jié)合已完井的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，建立完井?dāng)?shù)據(jù)庫；根據(jù)數(shù)據(jù)庫資料，制定紙上方案時(shí)，通過優(yōu)化井眼軌跡和鉆具組合，優(yōu)選鉆井參數(shù)，結(jié)合實(shí)時(shí)錄井資料，可以達(dá)到儲(chǔ)層精準(zhǔn)導(dǎo)向、安全快速鉆井的目的。

（3）總結(jié)完善已有數(shù)據(jù)資料，逐步建成川渝頁巖氣區(qū)塊大數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，指導(dǎo)科學(xué)決策。

（4）多學(xué)科融合解決井漏、卡鉆、套變等問題，避免工具落井，提高井筒安全性，實(shí)現(xiàn)安全鉆井。

（5）有效提高生產(chǎn)組織效率，通過資料庫大數(shù)據(jù)分析、提高處置能力，決策更加科學(xué)，可以有效降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人數(shù)和勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2 鉆前方案設(shè)計(jì)指導(dǎo)

（1）制定區(qū)塊區(qū)域模型，精確預(yù)測(cè)單井儲(chǔ)層變化，根據(jù)已鉆井測(cè)井資料，結(jié)合地震數(shù)據(jù)，建立川渝頁巖氣區(qū)塊三維構(gòu)造模型，根據(jù)區(qū)域模式提取儲(chǔ)層位置，預(yù)測(cè)地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，形成待鉆井地質(zhì)導(dǎo)向方案，有效指導(dǎo)待鉆井地質(zhì)導(dǎo)向。

（2）紙上方案模擬實(shí)鉆情況。利用地質(zhì)錄井?dāng)?shù)據(jù)庫資料，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)各層位信息，優(yōu)化井眼軌跡，并利用相關(guān)軟件，模擬分析井壁穩(wěn)定、鉆具應(yīng)力、施工參數(shù)等，優(yōu)選提速工具，根據(jù)井下地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，制定技術(shù)措施，制定待鉆井技術(shù)支持方案，預(yù)防井下施工的發(fā)生。

2.3 鉆進(jìn)施工中錄井相關(guān)參數(shù)實(shí)時(shí)全方位監(jiān)控，及時(shí)指導(dǎo)鉆井施工

通過井深監(jiān)測(cè)、鉆壓監(jiān)測(cè)、懸重監(jiān)測(cè)、泵沖監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)、立管壓力監(jiān)測(cè)、扭矩監(jiān)測(cè)、地層壓力監(jiān)測(cè)、鉆井液流量監(jiān)測(cè)、鉆井液池體積監(jiān)測(cè)、鉆井液溫度監(jiān)測(cè)、鉆井液電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)、鉆井液密度監(jiān)測(cè)、H2S 監(jiān)測(cè)、CO2監(jiān)測(cè)等錄井檢測(cè)參數(shù)，及鉆時(shí)分析、巖屑分析、巖芯分析、熒光分析、鉆井液性能監(jiān)測(cè)、巖礦分析及鑒定、碳酸鹽含量測(cè)定、烴類組分分析、P-K 分析、氣相色譜分析等錄井分析計(jì)算參數(shù)，結(jié)合臨井資料, 對(duì)所施工井進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，指導(dǎo)鉆井高效施工。

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)伽馬、元素錄井等參數(shù)持續(xù)修正單井地質(zhì)導(dǎo)向方案和軌跡控制曲線，根據(jù)預(yù)判的地層變化趨勢(shì)，提前調(diào)整軌跡，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，平均每口井軌跡減少調(diào)整20次以上，提高導(dǎo)向效率。

（2）通過鉆井液電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)、巖屑分析、巖芯分析、熒光分析、巖礦分析及鑒定、碳酸鹽含量測(cè)定、烴類組分分析、P-K 分析、氣相色譜分析等錄井參數(shù)監(jiān)測(cè)及分析，結(jié)合地震資料及臨井資料，精確分析地層分布，實(shí)時(shí)優(yōu)化軌跡參數(shù)，準(zhǔn)確定位地質(zhì)工程雙“甜點(diǎn)”。通過地質(zhì)、工具、工程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和精細(xì)分析，準(zhǔn)確定位30cm 厚度雙“甜點(diǎn)”，縮減周期、提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率，實(shí)現(xiàn)安全、高效、優(yōu)質(zhì)鉆井的目的。

（3）通過鉆壓監(jiān)測(cè)、懸重監(jiān)測(cè)、泵沖監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)、立管壓力監(jiān)測(cè)、扭矩監(jiān)測(cè)、鉆井液池體積監(jiān)測(cè)、鉆時(shí)分析等，實(shí)時(shí)監(jiān)控井下施工情況，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際空載扭矩與模擬空載扭矩進(jìn)行對(duì)比，判斷井下異常情況；起下鉆工況，通過實(shí)際鉤載與模擬鉤載進(jìn)行對(duì)比，判斷井下摩阻異常情況，結(jié)合實(shí)際工況，分析原因，制定相應(yīng)措施。

（4）通過鉆壓監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)盤扭矩監(jiān)測(cè)結(jié)合鉆時(shí)分析（快慢）、巖屑分析（巖性異常與否），準(zhǔn)確判斷井下巖屑上返及時(shí)與否，模擬分析保持井眼清潔施工排量，利用校正后的巖屑密度，通過軟件模擬水平段巖屑床厚度及井段，準(zhǔn)確率超過92%，利用鉆井液自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)鉆井液性能的實(shí)時(shí)監(jiān)控，準(zhǔn)確率超過95%，通過軟件模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況相結(jié)合，校正各施工區(qū)塊巖石密度修正系數(shù)；利用校正后巖屑床的巖屑密度，通過軟件模擬水平段巖屑床厚度及井段，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)井眼清潔措施，保證井下安全。

（5）通過鉆壓監(jiān)測(cè)、懸重監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)盤扭矩監(jiān)測(cè)結(jié)合鉆時(shí)分析（快慢）及時(shí)判斷鉆具受力情況，模擬鉆具軸向動(dòng)態(tài)受力判斷井下托壓情況，模擬起下鉆遇阻受力情況判斷井下鉆具超拉情況，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)制定潤滑技術(shù)措施，消除卡鉆風(fēng)險(xiǎn)。模擬鉆具綜合受力與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，判斷井下扭矩大小，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)選排量、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速參數(shù)，預(yù)防斷鉆具事故。

（6）通過地層壓力監(jiān)測(cè)、鉆井液流量監(jiān)測(cè)、鉆井液池體積監(jiān)測(cè)、鉆井液溫度監(jiān)測(cè)、鉆井液電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)、鉆井液密度監(jiān)測(cè)、H2S 監(jiān)測(cè)、CO2監(jiān)測(cè)結(jié)合烴類組分分析、P-K 分析、氣相色譜分析實(shí)時(shí)預(yù)警有毒有害氣體、油氣水侵風(fēng)險(xiǎn)，確保井下施工安全。

2.4 鉆后錄井資料分析總結(jié)，補(bǔ)充完善資料庫

（1）數(shù)據(jù)更新迭代，補(bǔ)充完善已有地質(zhì)地層資料，提高地質(zhì)認(rèn)識(shí)，利用完鉆單井模型數(shù)據(jù)，修正、完善區(qū)域模型，提高模型精度指導(dǎo)下步設(shè)計(jì)和施工。

（2）施工參數(shù)分析，通過施工過程中鉆具的振動(dòng)、溫度、扭矩等參數(shù)的分析，結(jié)合鉆井液性能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、巖屑上返情況及分析，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作、提高故障判斷準(zhǔn)確性和效率；為施工技術(shù)措施改進(jìn)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 錄井技術(shù)在頁巖氣水平井施工中應(yīng)用取得的效果

（1）有效提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率，從地質(zhì)宏觀構(gòu)造、地層微幅構(gòu)成和巖性屬性三個(gè)層面對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行精細(xì)分析描繪，結(jié)合井眼軌跡控制，確?！疤瘘c(diǎn)層”準(zhǔn)確卡位及儲(chǔ)層鉆遇率?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用13口井，“甜點(diǎn)層”準(zhǔn)確卡位準(zhǔn)確率100%，儲(chǔ)層鉆遇率從90%提高至95.8%，其中8 口井鉆遇率達(dá)到100%，軌跡控制平滑，狗腿度不大于6°，有效保證了完井套管下入平穩(wěn)安全。

（2）地震地質(zhì)模型精準(zhǔn)細(xì)化，A靶點(diǎn)預(yù)測(cè)精準(zhǔn)。在區(qū)塊地震資料基礎(chǔ)上增加了45口井測(cè)井、錄井資料，建立川渝區(qū)塊三維構(gòu)造模型，對(duì)A靶點(diǎn)垂深精準(zhǔn)預(yù)測(cè)；通過設(shè)置特征控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)精確中靶，保障安全優(yōu)質(zhì)施工。 N201H26-2 井和5 井、W214H22-6 井和7 井靶點(diǎn)誤差分別為5m（設(shè)計(jì)誤差36m），3.75m（設(shè)計(jì)誤差52m）、1.9m（設(shè)計(jì)誤差46m）、4m（設(shè)計(jì)誤差42m）。

（3）有效降低井下事故復(fù)雜發(fā)生率。錄井跟蹤服務(wù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井23口，卡鉆率為0，落井率為0，損失時(shí)間減少108d。漏失井次、漏失量和損失時(shí)間同比分別下降22.6%、36.7%和29.7%.

（4）助力頁巖氣水平井施工提速，效果顯著。N109H26-3井，三開鉆井周期29.6d，較N109H26-1井提速36.2%；N109H26-4井，三開鉆井周期25.6d，較之前再提速18.6%，最高日進(jìn)尺303m，創(chuàng)造公司在長寧區(qū)塊日進(jìn)尺記錄；優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層（厚度6m）鉆遇率100%，硅鋁交會(huì)高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層（厚度1.8m）鉆遇率100%。

（5）通過錄井監(jiān)測(cè)參數(shù)全監(jiān)控，實(shí)時(shí)分析判斷，提升綜合解決問題的能力。打的好：以井震結(jié)合為基礎(chǔ)，融合地震資料、測(cè)井曲線和元素錄井等，精準(zhǔn)確定A點(diǎn)和提升優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率；打的安全：以地質(zhì)巖性、地層壓力、泥漿性能和儲(chǔ)層悟性等結(jié)合為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)井漏、卡鉆、溢流等事故復(fù)雜的預(yù)防控制；打的快：以地質(zhì)工程結(jié)合為基礎(chǔ)，融合地層精細(xì)描述、鉆井工藝等，確保提速提效；打的?。悍桨竷?yōu)化打得準(zhǔn)，減少地質(zhì)工程浪費(fèi)；合理工具組合，合理工具使用，優(yōu)化鉆井參數(shù)和水力參數(shù)，提高機(jī)械鉆速、生產(chǎn)時(shí)效和單趟進(jìn)尺。

4 結(jié)論

（1）川渝頁巖氣水平井錄井技術(shù)應(yīng)用可以為頁巖氣水平井施工提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持，補(bǔ)充完善區(qū)塊鉆井資料。

（2）錄井技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)頁巖氣水平井儲(chǔ)層“甜點(diǎn)層”卡位準(zhǔn)確，有效保障儲(chǔ)層鉆遇率。

（3）錄井技術(shù)應(yīng)用可以有效預(yù)防頁巖氣水平井井下事故的發(fā)生，保障鉆完井安全高效施工。