页岩气水平井地质导向技术在焦石坝工区应用

徐敬友，倪方杰，李爱成

（中国石化江汉石油工程有限公司测录井公司，湖北 潜江433123）

水平井地质导向技术是利用各项地质录井和随钻测井资料，结合地下地层及构造特征进行随钻监控、层位对比，预测油气层入窗点，对水平段进行监控跟踪，完成水平井钻探的技术。油基钻井液和水平井钻完井是页岩油气井藏最主要的钻井工艺，与之相配套的地质导向技术是其达到最佳目的的关键。由于区块勘探程度低，地层产状预测误差大、微小构造落实程度差等因素，增加了导向难度，需要进行井间建模。为此，录井技术人员在对JY1井地质资料进行分析后，以JY1井为标准井进行井间建模，解决了无导眼条件下地层视倾角的计算及长水平段井眼轨迹控制难题，储层钻遇率达到98.7%。

1 地质导向方法

1.1 地质建模

JY1井地质资料及试气资料揭示，焦石坝工区页岩气层主要集中在五峰组和龙马溪组下段底部，气层厚度为38m，录井显示较好。根据焦石工区二维地震资料及JY1井目的层龙马溪组下段－五峰组岩性组合及电性特征，建立二维地质模型，结合施工井设计靶点数据建立地质导向模型，钻进过程中以JY1井为标准逐层拉平，通过井间小层对比，明确地层横向纵向分布特征，建立精细录井标准剖面，随钻跟踪分析地层及构造变化规律，指导地质导向及轨迹控制（图1）。

图1 二维建模及导向流程

1.2 导向建模

利用二维地质模型、施工井设计靶点数据和二维地震资料建立二维导向模型，明确靶体特征，优化导向方案。地震资料因为分辨率的限制，井眼轨迹方向的地层视倾角只是一个概值，施工过程中必须综合利用录井、随钻测井等数据，跟踪分析及修正，根据地层倾角变化进行轨迹控制及预测，提高水平井储层钻遇率。

焦石坝工区水平井平均井深为4 204m，平均水平段长为1 473m，最长水平段长达2 130m，井眼轨迹圆滑，可满足下套管固井和多级压裂改造的要求，提高开发速度；因此，利用二维导向模型对长水平段进行轨迹控制是页岩气水平井施工的有效手段。长水平段轨迹控制分为入靶前和入靶后轨迹控制。

1.2.1 入靶前轨迹控制

入靶前轨迹控制主要是指水平井段在入靶前要确定合理的“着陆点”，指导工程以最佳姿态入靶（A靶点）。“着陆点”的确定必须选择合适的靶前距、井斜角、垂深，并根据实钻情况实时校正、调整。合理的“着陆点”熟称探层，即：先探气顶再定靶点。焦石坝工区靶前距的确定一般分两种：一是二维定向水平井靶前距一般在260～300m；二是三维定向水平井靶前距1 000m。井斜角的确定遵循“既可增加垂深又可增斜上挑”的原则，当气层提前时能及时增斜，当气层推后时又能及时增加垂深，尽量在A点前探到气层。

1.2.2 入靶后轨迹控制

入靶后轨迹控制是在实钻过程中，根据实时采集的录井资料，结合LWD测井数据，利用模型对正钻井的钻进地层、地层产状、构造进行对比分析评价，对地层视倾角的变化进行跟踪计算，根据分析结果指导定向施工，达到确定钻头在靶窗中位置的目的。

2 应用实例

JY8－2HF井是焦石坝构造上的一口水平评价井。目的层为上奥陶统五峰组－下志留统龙马溪组下部页岩气层，设计A靶点垂深2 277m、B靶点垂深2 387m，水平段长1 500.00m。

表1 JY8－2HF井与邻井气层顶底及小层对比表

2.1 靶前轨迹控制及A靶点的确定

2.1.1 钻前分析

通过JY1井建模，发现目的层可分为6个岩性段，即：1号层－龙马溪组中部砂岩段、2号层－砂下泥岩段、3号－灰质泥岩、4号层－碳质页（泥）岩段、5号层－含粉砂泥页岩段、6号层－龙马溪底部＋五峰组碳质泥页岩段（主力气层）。6个岩性段可作为标志层。其中：1－4号层是本井卡取A靶点的四个关键层段，其地层厚度的变化及构造部位的高低决定着是否调整A靶点；5号、6号层的变化对入靶后轨迹控制意义重大（图2）。

2.1.2 确定A靶点

JY8－2HF井钻至井深2 362.00m，垂深2 273.56 m，井斜45.8°，见到粉砂岩，钻至井深2 407.00m 结束，其垂深为2 299.37m，井斜为55.6°。与JY1井对比，距38m主力气层顶部约51.25m，A、B靶点较设计误差较大，设计A、B靶点调整为：A靶点垂深2 377m，距38m气层顶23m；B点垂深2 404m，距38m气层底10m，水平段穿行范围相当于JY1井井段2 400.50～2405.50m。与JY1井地层对比（图2，表1），本井1号层，砂岩段，厚度较JY1井减薄；2号、3号、4号层厚度与JY1井对比略有减薄；4号层，碳质页岩段，底界垂深2 326.60m，地层视倾角－1.27°，说明地层上倾，增斜钻进至5号层，含粉砂泥页岩段，井深2 517.47m，垂深2 356.50m，井斜66.20°，地层 “两低一高”特征明显，与JY1井对比较好，且井深2 503.00m见气测显示，说明已进入目的层，探层成功。该层中部①段高伽马泥岩底界垂深为2 341.70m，地层视倾角为－1.27°；②段随钻伽马出现了小幅度“三高尖”，以B段顶部井深2 525.50m，垂深2 360.50m，井斜68.7°，计算地层视倾角，为－4.34°，地层保持上倾趋势。增斜钻进至井深2 622m，确定 A点：垂深2 378.29m、井斜90.0°、方位179.93°、闭合距508.28m、闭合方位180.11°。

图2 JY1井与JY8－2HF井小层对比图

2.2 入靶后轨迹控制

进入水平段后，结合LWD测井数据及岩性特征判断地层，并进行轨迹跟踪。由于JY8－2HF井目的层为龙马溪组＋五峰组，因此根据五峰组电性特征选取标准层计算地层视倾角，根据视倾角的变化调整导向模型，指导井眼轨迹在靶区内穿行。在井深2 804.75m（垂深2 377.47m）处出现高伽马值，计算地层视倾角，为－0.32°，表明地层由上倾逐渐转为下倾。

降斜至89.70°，在井段2 812.00～3 597.00m 岩屑中发现灰白色灰质泥岩及少量凝灰岩，分析认为所钻地层为五峰组高伽马底界。为避免钻入涧草沟组灰岩层，将井深 3 622.00～3 780.00m 井斜控制在 90°～91.0°钻探，在井深3 780.00m处计算地层视倾角，为下倾0.63°。

由于工程定向脱压，工具面不稳，定向未能达到要求，导致井眼轨迹呈上翅趋势，经调整钻具结构后，轨迹再次回归正常，根据实钻情况将B靶点斜深定为4 122.00m，垂深控制在2 385.00～2 390.00m，降斜钻至井深3 978.60m（垂深2 381.27m ）后，井斜降至87.9°。

据物探资料及随钻求取的地层视倾角数据预测在井深3 980.00m后地层呈上倾趋势，为保证井眼轨迹平滑，控制井斜稳中带升平稳复合钻进，至井深4 152.00m完钻。实钻B靶点为斜深4 122.00m、垂深2 383.98 m、井斜89.8°、方位179.83°、闭合距2 008.15m、闭合方位179.97°。该井段的水平段长为1 530.00m，水平位移为2 038.15m，储层钻遇率为100%（图3）。

图3 JY8－2HF井实钻井眼轨迹图

3 结论及建议

通过建立工区二维地质模型，能较好地解决工区目的层产状预测误差大，微小构造制约水平井导向施工的难题，提高长水平井储层钻遇率。地质建模需要进行细致的资料分析，导向施工中也要进行大量的数据分析，因此，导向工程师必须具有扎实的石油地质基础和丰富的现场经验，才能综合运用随钻测井、录井及物探资料，做好精细对比工作。

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