川渝頁巖氣水平井高效鉆井施工中的錄井技術應用

胡 傲

（大慶鉆探工程公司地質錄井二公司錄井分公司，吉林松原 138000）

1 概述

1.1 地質構造特征

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)質頁巖則主要發(fā)育在W 組-L 組底部地層。W 組以黑色炭質頁巖或硅質頁巖為主,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—黑色紋層狀炭質頁巖或灰質頁巖、硅質頁巖為主。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)質頁巖厚30～70m。

1.2 施工難點

（1）區(qū)塊分布較廣闊，地質條件差異大，地層原始資料沒有參考價值；

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

（3）缺乏地質資料、對地質情況認識不清，分析不明，造成儲層鉆進易出層、軌跡調整頻繁，井眼軌跡不平滑，導致卡鉆次數(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，嚴重影響了巖屑、氣測、熒光、地化等錄井參數(shù)；

（5）四川盆地構造復雜，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雜事故。

2 錄井技術在頁巖氣井高效施工中的應用

“十四五”川渝頁巖氣開發(fā)將持續(xù)擴大規(guī)模，要加大龍馬溪組頁巖氣勘探評價力度和產(chǎn)能建設，加大新層系勘探戰(zhàn)略突破和戰(zhàn)略準備，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、組織施工管理水平，全面推廣平臺化布井、工廠化施工，實現(xiàn)成本下降。因此，現(xiàn)在川渝頁巖氣鉆井已從打成轉變到打好、打快、高效施工。施工中應用錄井技術可以實現(xiàn)預防井下復雜、提高儲存鉆遇率、提高綜合解決能力，從而有效提高鉆井施工時效，促進鉆井降本增效。

2.1 建設地質錄井資料應用資料庫

（1）收集、整理、分析川渝頁巖氣區(qū)塊地震、錄井等相關的資料，建設地質資料庫系統(tǒng)，并隨著鉆完井施工的開展不斷補充完善豐富資料庫，用于指導現(xiàn)場鉆完井的施工。

（2）以錄井地震資料為基礎，結合已完井的測井數(shù)據(jù)，建立完井數(shù)據(jù)庫；根據(jù)數(shù)據(jù)庫資料，制定紙上方案時，通過優(yōu)化井眼軌跡和鉆具組合，優(yōu)選鉆井參數(shù)，結合實時錄井資料，可以達到儲層精準導向、安全快速鉆井的目的。

（3）總結完善已有數(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)，指導科學決策。

（4）多學科融合解決井漏、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，可以有效降低現(xiàn)場作業(yè)人數(shù)和勞動強度。

2.2 鉆前方案設計指導

（1）制定區(qū)塊區(qū)域模型，精確預測單井儲層變化，根據(jù)已鉆井測井資料，結合地震數(shù)據(jù)，建立川渝頁巖氣區(qū)塊三維構造模型，根據(jù)區(qū)域模式提取儲層位置，預測地質風險，形成待鉆井地質導向方案，有效指導待鉆井地質導向。

（2）紙上方案模擬實鉆情況。利用地質錄井數(shù)據(jù)庫資料，精準預測各層位信息，優(yōu)化井眼軌跡，并利用相關軟件，模擬分析井壁穩(wěn)定、鉆具應力、施工參數(shù)等，優(yōu)選提速工具，根據(jù)井下地質風險，制定技術措施，制定待鉆井技術支持方案，預防井下施工的發(fā)生。

2.3 鉆進施工中錄井相關參數(shù)實時全方位監(jiān)控，及時指導鉆井施工

通過井深監(jiān)測、鉆壓監(jiān)測、懸重監(jiān)測、泵沖監(jiān)測、轉盤轉速監(jiān)測、立管壓力監(jiān)測、扭矩監(jiān)測、地層壓力監(jiān)測、鉆井液流量監(jiān)測、鉆井液池體積監(jiān)測、鉆井液溫度監(jiān)測、鉆井液電導率監(jiān)測、鉆井液密度監(jiān)測、H2S 監(jiān)測、CO2監(jiān)測等錄井檢測參數(shù)，及鉆時分析、巖屑分析、巖芯分析、熒光分析、鉆井液性能監(jiān)測、巖礦分析及鑒定、碳酸鹽含量測定、烴類組分分析、P-K 分析、氣相色譜分析等錄井分析計算參數(shù)，結合臨井資料, 對所施工井進行綜合分析評價，指導鉆井高效施工。

（1）實時監(jiān)測伽馬、元素錄井等參數(shù)持續(xù)修正單井地質導向方案和軌跡控制曲線，根據(jù)預判的地層變化趨勢，提前調整軌跡，現(xiàn)場應用后，平均每口井軌跡減少調整20次以上，提高導向效率。

（2）通過鉆井液電導率監(jiān)測、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)測及分析，結合地震資料及臨井資料，精確分析地層分布，實時優(yōu)化軌跡參數(shù)，準確定位地質工程雙“甜點”。通過地質、工具、工程的實時監(jiān)控和精細分析，準確定位30cm 厚度雙“甜點”，縮減周期、提高優(yōu)質儲層鉆遇率，實現(xiàn)安全、高效、優(yōu)質鉆井的目的。

（3）通過鉆壓監(jiān)測、懸重監(jiān)測、泵沖監(jiān)測、轉盤轉速監(jiān)測、立管壓力監(jiān)測、扭矩監(jiān)測、鉆井液池體積監(jiān)測、鉆時分析等，實時監(jiān)控井下施工情況，現(xiàn)場實際空載扭矩與模擬空載扭矩進行對比，判斷井下異常情況；起下鉆工況，通過實際鉤載與模擬鉤載進行對比，判斷井下摩阻異常情況，結合實際工況，分析原因，制定相應措施。

（4）通過鉆壓監(jiān)測、轉盤扭矩監(jiān)測結合鉆時分析（快慢）、巖屑分析（巖性異常與否），準確判斷井下巖屑上返及時與否，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，準確率超過92%，利用鉆井液自動檢測設備實現(xiàn)鉆井液性能的實時監(jiān)控，準確率超過95%，通過軟件模擬與現(xiàn)場實際施工情況相結合，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，指導現(xiàn)場井眼清潔措施，保證井下安全。

（5）通過鉆壓監(jiān)測、懸重監(jiān)測、轉盤扭矩監(jiān)測結合鉆時分析（快慢）及時判斷鉆具受力情況，模擬鉆具軸向動態(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，指導現(xiàn)場制定潤滑技術措施，消除卡鉆風險。模擬鉆具綜合受力與轉盤轉速的對應關系，判斷井下扭矩大小，指導現(xiàn)場優(yōu)選排量、轉盤轉速參數(shù)，預防斷鉆具事故。

（6）通過地層壓力監(jiān)測、鉆井液流量監(jiān)測、鉆井液池體積監(jiān)測、鉆井液溫度監(jiān)測、鉆井液電導率監(jiān)測、鉆井液密度監(jiān)測、H2S 監(jiān)測、CO2監(jiān)測結合烴類組分分析、P-K 分析、氣相色譜分析實時預警有毒有害氣體、油氣水侵風險，確保井下施工安全。

2.4 鉆后錄井資料分析總結，補充完善資料庫

（1）數(shù)據(jù)更新迭代，補充完善已有地質地層資料，提高地質認識，利用完鉆單井模型數(shù)據(jù)，修正、完善區(qū)域模型，提高模型精度指導下步設計和施工。

（2）施工參數(shù)分析，通過施工過程中鉆具的振動、溫度、扭矩等參數(shù)的分析，結合鉆井液性能監(jiān)測數(shù)據(jù)、巖屑上返情況及分析，指導現(xiàn)場操作、提高故障判斷準確性和效率；為施工技術措施改進提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 錄井技術在頁巖氣水平井施工中應用取得的效果

（1）有效提高優(yōu)質儲層鉆遇率，從地質宏觀構造、地層微幅構成和巖性屬性三個層面對儲層進行精細分析描繪，結合井眼軌跡控制，確保“甜點層”準確卡位及儲層鉆遇率。現(xiàn)場應用13口井，“甜點層”準確卡位準確率100%，儲層鉆遇率從90%提高至95.8%，其中8 口井鉆遇率達到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）地震地質模型精準細化，A靶點預測精準。在區(qū)塊地震資料基礎上增加了45口井測井、錄井資料，建立川渝區(qū)塊三維構造模型，對A靶點垂深精準預測；通過設置特征控制點，實現(xiàn)精確中靶，保障安全優(yōu)質施工。 N201H26-2 井和5 井、W214H22-6 井和7 井靶點誤差分別為5m（設計誤差36m），3.75m（設計誤差52m）、1.9m（設計誤差46m）、4m（設計誤差42m）。

（3）有效降低井下事故復雜發(fā)生率。錄井跟蹤服務旋轉導向井23口，卡鉆率為0，落井率為0，損失時間減少108d。漏失井次、漏失量和損失時間同比分別下降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%，最高日進尺303m，創(chuàng)造公司在長寧區(qū)塊日進尺記錄；優(yōu)質儲層（厚度6m）鉆遇率100%，硅鋁交會高優(yōu)質儲層（厚度1.8m）鉆遇率100%。

（5）通過錄井監(jiān)測參數(shù)全監(jiān)控，實時分析判斷，提升綜合解決問題的能力。打的好：以井震結合為基礎，融合地震資料、測井曲線和元素錄井等，精準確定A點和提升優(yōu)質儲層鉆遇率；打的安全：以地質巖性、地層壓力、泥漿性能和儲層悟性等結合為基礎，實現(xiàn)井漏、卡鉆、溢流等事故復雜的預防控制；打的快：以地質工程結合為基礎，融合地層精細描述、鉆井工藝等，確保提速提效；打的省：方案優(yōu)化打得準，減少地質工程浪費；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)，提高機械鉆速、生產(chǎn)時效和單趟進尺。

4 結論

（1）川渝頁巖氣水平井錄井技術應用可以為頁巖氣水平井施工提供精準數(shù)據(jù)支持，補充完善區(qū)塊鉆井資料。

（2）錄井技術的應用可以實現(xiàn)頁巖氣水平井儲層“甜點層”卡位準確，有效保障儲層鉆遇率。

（3）錄井技術應用可以有效預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。