南川常壓頁巖氣定測錄導(dǎo)一體化技術(shù)應(yīng)用研究

楊遠(yuǎn)剛

中石化經(jīng)緯有限公司華東測控分公司 江蘇 揚(yáng)州 225100

南川常壓頁巖氣地處重慶市南川區(qū)、武隆區(qū)、彭水縣境內(nèi)。所屬構(gòu)造隸屬于四川盆地川東南構(gòu)造區(qū)川東高陡褶皺帶，按照構(gòu)造特征和區(qū)域可分為平橋南區(qū)、焦頁10井區(qū)、東勝區(qū)塊、陽春溝區(qū)塊和彭水區(qū)塊等。隨著頁巖氣勘探開發(fā)步伐的加大，焦頁10井區(qū)和東勝區(qū)塊地質(zhì)條件更加復(fù)雜，主要表現(xiàn)為目的層埋深變化大、地層產(chǎn)狀變化大、高陡構(gòu)造復(fù)雜等特征。為保障采氣量，對優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率要求更高，增加了鉆井施工和地質(zhì)導(dǎo)向難度，導(dǎo)致部分井施工周期普遍超設(shè)計(jì)工期。

為滿足南川區(qū)塊復(fù)雜構(gòu)造條件下鉆井提速提效，整合定測錄導(dǎo)一體化技術(shù)，實(shí)施工程地質(zhì)融合，打破定向、錄井、地質(zhì)導(dǎo)向、測井等單技術(shù)的局限性，深化目的層展布及地質(zhì)特征研究，解決復(fù)雜構(gòu)造條件下高造斜率軌跡調(diào)整頻繁、工具匹配性差、設(shè)備資源信息共享難、隨鉆資料利用率低、地質(zhì)建模精度差等問題，起到提升鉆井風(fēng)險(xiǎn)控制能力、提高復(fù)雜地質(zhì)條件下儲層鉆遇率、提升鉆井時(shí)效之目的，為鉆井和后期壓裂提供技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)勘探開發(fā)降本增效。

1 定測錄導(dǎo)一體化技術(shù)

定測錄導(dǎo)一體化技術(shù)是以地質(zhì)研究為基礎(chǔ)，結(jié)合定向、錄井、地質(zhì)、測井等工程的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，依托智能井場信息平臺、三維地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)，利用隨鉆測量、測井參數(shù)和巖性、鉆時(shí)、氣測、元素等資料，通過橫向、縱向地層精細(xì)對比，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確識別地質(zhì)目標(biāo)層，形成通過定向鉆井工藝引導(dǎo)鉆頭向地質(zhì)目標(biāo)層鉆進(jìn)的多學(xué)科、綜合性工藝技術(shù)，以確保地質(zhì)目的的實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)鉆井的提速提效[1]。定測錄導(dǎo)一體化技術(shù)工作思路：地質(zhì)導(dǎo)向與鉆井、定向、錄井進(jìn)行有效溝通與協(xié)調(diào)，在保證地質(zhì)目的的情況下，優(yōu)先選擇水平段穿行層位，尋求地質(zhì)甜點(diǎn)、工程甜點(diǎn)和效益甜點(diǎn)的“最大公約數(shù)”，及時(shí)優(yōu)化軌跡，保證井眼平滑，保障鉆井工程提速提效。

1.1 定向工具選型

1.1.1 定向工具類型

目前在頁巖氣定向施工過程中常用的工具有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、近鉆頭和常規(guī)焊管生產(chǎn)工藝（LWD）等工具，由于廠家不同，3種定向工具各具特色，各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)[2]。其中旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向具有提速快、盲區(qū)小（2m）、造斜率高等優(yōu)勢，具有方位伽馬數(shù)據(jù)，便于準(zhǔn)確判斷地層上切或下切，但費(fèi)用較高，市場供應(yīng)量不足；近鉆頭盲區(qū)較小（4～5m），但費(fèi)用偏高，且達(dá)不到提速要求，無方位伽馬數(shù)據(jù)，不能及時(shí)判斷地層上切或下切；常規(guī)LWD工具費(fèi)用較低、提速較快，但盲區(qū)大（15～18m）、無方位伽馬數(shù)據(jù)，不能及時(shí)準(zhǔn)確判斷地層上切或下切。

1.1.2 定向工具選擇

根據(jù)調(diào)研和實(shí)鉆經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工區(qū)地質(zhì)情況，制定了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、近鉆頭和常規(guī)LWD工具選擇原則。水平段定向儀器選擇建議見表1。

表1 水平段定向工具選擇原則

1.2 地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

定測錄導(dǎo)一體化技術(shù)核心在于地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)。在水平井鉆井過程中，綜合應(yīng)用物探、鉆井、定向、隨鉆測量、錄井等多專業(yè)數(shù)據(jù)，以及綜合研究成果，利用錄井地質(zhì)導(dǎo)向軟件、井場綜合數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)、錄井生產(chǎn)與管理平臺，實(shí)現(xiàn)鉆前地質(zhì)建模、井場信息實(shí)時(shí)傳輸、入窗點(diǎn)卡取、地層實(shí)時(shí)分析、隨鉆模型調(diào)整、軌跡優(yōu)化調(diào)整，有效提高水平井中靶率和儲層鉆遇率的技術(shù)[2]。

1.2.1 優(yōu)選水平段穿行層位

區(qū)域?qū)嶃@資料顯示，南川常壓頁巖氣目的層主要為①-③小層，其中五峰組厚度一般5m左右，整段巖性主要為灰黑色硅質(zhì)、炭質(zhì)頁巖，小刀難刻劃，巖心污手，頁理發(fā)育，筆石化石發(fā)育，局部富集，發(fā)育星散狀、條帶狀的黃鐵礦；東勝區(qū)塊勝頁2井區(qū)五峰組頂部見20cm深灰色介殼灰?guī)r，即：“觀音橋段”。②小層厚度1m左右，巖性為灰黑色頁巖，電性特征表現(xiàn)為自然伽馬為高值尖峰狀。③小層厚度4～5m，巖性為灰黑色頁巖，電性特征表現(xiàn)為自然伽馬呈高值，下部出現(xiàn)一高值尖峰。

平橋南區(qū)和焦頁10井區(qū)五峰組存在破碎帶，構(gòu)造縫發(fā)育，交織呈網(wǎng)狀，因此水平段穿行層位應(yīng)避開五峰組，優(yōu)先選擇③小層，平橋南偶爾可穿行②小層，降低井垮、井漏風(fēng)險(xiǎn)，確保井下安全。東勝區(qū)塊屬于常壓頁巖氣區(qū)塊，存在高陡構(gòu)造復(fù)雜多變、斷裂發(fā)育、地層產(chǎn)狀變化大等難題，結(jié)合地質(zhì)、工程屬性，為降低工程施工風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)先選擇②-③小層，應(yīng)盡量避開五峰組。武隆區(qū)塊屬于低成本開發(fā)的常壓頁巖氣區(qū)塊，③小層可鉆性較好，提速提效是目的，所以優(yōu)先選擇③小層穿行，應(yīng)盡量避免軌跡在①-③小層來回穿行，對鉆頭的損壞較大。

1.2.2 軌跡優(yōu)化調(diào)整

地質(zhì)導(dǎo)向在實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目的的同時(shí)應(yīng)充分考慮鉆井軌跡實(shí)現(xiàn)，確保“打成井、打好井、打快井”，為后期完井作業(yè)提供良好井眼條件[2]。綜合利用地層產(chǎn)狀變化規(guī)律，盡量減少井斜頻繁調(diào)整，降低鉆井摩阻，嚴(yán)格控制導(dǎo)向軌跡，保證優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率。施工前收集區(qū)域鄰井資料、地震資料、設(shè)計(jì)資料等，選擇一口直井作為導(dǎo)向施工對比標(biāo)準(zhǔn)井，做好地質(zhì)建模、編寫地質(zhì)導(dǎo)向施工方案。提前介入導(dǎo)向，持續(xù)關(guān)注層位變化，尤其是韓家店組、小河壩組和龍馬溪組地層界線的變化情況，與鉆井配合，及時(shí)修正井眼軌跡。造斜段實(shí)時(shí)跟蹤層位變化，根據(jù)標(biāo)志點(diǎn)計(jì)算地層傾角，預(yù)測A靶垂深，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)向模型，入靶前控制造斜率＜7.5°/30m，保證軌跡平滑，以小夾角入A靶；控制好入靶方式：上傾地層入上靶窗，控制下切夾角2°～3°；下傾地層入下靶窗，控制下切夾角1°～2°。水平段根據(jù)隨鉆資料，參考實(shí)鉆計(jì)算地層視傾角及物探解釋資料等，實(shí)時(shí)修正地質(zhì)模型，調(diào)整井斜鉆進(jìn)，并結(jié)合目的層標(biāo)志點(diǎn)控制軌跡穿行層位，確保軌跡在優(yōu)質(zhì)層中穿行，直至完鉆。

2 現(xiàn)場應(yīng)用效果

定測錄導(dǎo)一體化技術(shù)在南川常壓頁巖氣推廣應(yīng)用的16口井中，水平段優(yōu)質(zhì)頁巖儲層的鉆遇率99.64%（表2）。其中6口井使用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向，10口井使用常規(guī)LWD工具，未使用近鉆頭定向工具，平均機(jī)械鉆速11.23m/h，平均提速21.17%。其中使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向平均機(jī)械鉆速9.41m/h，平均提速16.76%；使用常規(guī)LWD工具平均12.32m/h，平均提速23.57%。

表2 南川常壓頁巖氣定測錄導(dǎo)一體化技術(shù)應(yīng)用鉆井指標(biāo)對比

經(jīng)過對比，在井眼條件和油基鉆井液性能較好的情況下，使用常規(guī)LWD工具機(jī)械鉆速、提速效果均好于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具且鉆遇率有保障。因此，在地質(zhì)條件清晰，地層相對平緩的水平段建議使用常規(guī)LWD工具施工代替旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，既能滿足地質(zhì)目的，又能達(dá)到提速提效，實(shí)現(xiàn)降本增效。

3 結(jié)束語

（1）定測錄導(dǎo)一體化技術(shù)在施工實(shí)踐中得到了驗(yàn)證和完善；在管理上實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)-工程的雙向融合；在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)導(dǎo)向、鉆井、錄井、定向等多專業(yè)的技術(shù)融合，優(yōu)選水平段穿行層位，為鉆井工程提速提效創(chuàng)造空間，更好的為南川常壓頁巖氣“四提”提供保障。

（2）定測錄導(dǎo)一體化技術(shù)核心在于地質(zhì)導(dǎo)向。通過南川常壓頁巖氣五峰組-龍馬溪組地層特性的分析、對比和實(shí)踐，明確平橋南區(qū)和焦頁10井區(qū)③小層為最佳穿行層段，平橋南偶爾可穿行②小層，東勝區(qū)塊選擇②-③小層為最佳穿行層段，武隆區(qū)塊③小層為最佳穿行層段。借助數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、元素錄井和地質(zhì)導(dǎo)向軟件，通過精細(xì)地層對比、嚴(yán)格控制導(dǎo)向軌跡，保證了優(yōu)質(zhì)頁巖儲層的鉆遇率高達(dá)99.64%。

（3）應(yīng)用定測錄導(dǎo)一體化技術(shù)的鉆井提速效果突出，應(yīng)用井的井眼軌跡平滑，水平段機(jī)械鉆速平均達(dá)11.23m/h，最高達(dá)19.63m/h，縮短了鉆井周期，平均提速21.17%，為“去旋導(dǎo)化”鉆井方式提供了參考意義，為常壓頁巖氣低成本開發(fā)提供了保障。