水平井地质导向技术在四川威远204井区页岩气开发中的应用

2015-07-02张迪

石油地质与工程 2015年6期

关键词：井区水平井靶点

张迪

(中国石油长城钻探工程有限公司地质研究院，辽宁盘锦 124010)

水平井地质导向技术在四川威远204井区页岩气开发中的应用

张迪

(中国石油长城钻探工程有限公司地质研究院，辽宁盘锦 124010)

四川威远204井区龙马溪组地层底部发育一套富含烃类气体页岩，为了提高水平井优质页岩钻遇率和页岩气产量，在威远204井区共实施了4口水平井地质随钻导向钻井技术，根据随钻GR值的变化调整轨迹纵向位置，保证钻头在设计地质层位钻进，优质页岩钻遇率达95.11%，节约了钻井成本，单井初期日产气达22.6×104m3，达到了预期效果。

威远204井区；地质导向；页岩气；随钻测井；综合录井

四川威远204井区龙马溪组地层底部发育的一套页岩，富含烃类气体，已经成为国内页岩气勘探开发热点区域。在威远龙马溪组页岩水平井钻探过程中，运用随钻地质导向实时跟踪技术，使井眼轨迹最大限度穿越目的层，与传统钻井技术相比，大大提高了水平井钻井成功率[1-3]。

威204井区水平井地质导向难点是：①目的层埋藏深，一般在3 500～4 000 m，不同深度测量系统误差大；②井控程度低，构造落实难。工区面积195 km2内完钻井仅2口；③地层视厚度变化大，靶点预测困难。工厂化施工，一个平台实施6口水平井，且地层倾角大，导致水平井造斜段不断地扭方位，地层垂直厚度随井斜方位、井斜角、地层倾角发生复杂变化，靶点深度预测困难；④大型水力压裂工艺对井眼轨迹要求高，要求狗腿度不能超过6°，靶点垂深调整范围小。

1 水平井设计与实践

水平井开发对油气藏本身有一定要求，适合水平井开发的油田必须符合：储层在三维空间具有一定规模，满足单井控制储量；储层构造相对稳定，可满足水平井钻探；满足开发的经济效益等基本要求[4-7]。水平井设计中应选取主要产气层，并且部署在含气井段中部位置；水平段设计时要参考构造趋势，使水平段与构造趋势一致，并且根据目的层的展布特征设计水平段，避免水平段斜穿目的层，从设计层面上整体提高目的层钻遇率。本区水平井开发的地质条件：地震预测页岩发育比较好且横向展布相对稳定；所钻目的层顶面起伏相对平缓，断层不发育；水平井邻井产量较高，稳产能力强；水平井水平段延伸方向及长度满足目前井网井距要求，并考虑了地应力对后期压裂裂缝方向的控制作用等。

威204井区龙马溪组页岩埋深3 500～4 000 m，为深水陆棚相沉积，地层厚度变化大(277～443 m)，底部优质页岩段厚度40～55 m, 构造上位于川西南古中斜坡低褶带，断层不发育。优质页岩段主要集中于龙马溪组底部，脆性矿物含量高，厚度相对较稳定，一般在40～55 m，有利于水平井开发。龙马溪组地层由西北至东南方向逐渐增厚；厚度变化原因主要是龙二段地层变化较大，龙一段地层厚度相对稳定；五峰组地层厚度自西北至东南方向逐渐减薄。

考虑到目的层的发育特征，对于水平井的箱体设计及施工要求为：龙一1下段，距底10 m；在经过产能评估和经济评价之后，为满足尽可能大的储量动用并在工程实施能力范围内，设计水平段长度为1 500 m。工程施工要求狗腿度不能超过6°。在准确把握工区地层发育特征基础上，综合考虑地层厚度变化因素及地层倾角变化因素，进行水平井入靶点预测。初步形成了适合威远区块的水平井入靶深度及入靶角度预测方法，完成了威204井区4口井入靶点深度及入靶角度预测。

2 水平段地质导向与实践

精细地层对比是准确预测目的层位置的基础[8]。在入靶前钻进过程中，把随钻检测到的测井曲线(主要是GR曲线)与邻井测井曲线资料进行实时对比，并结合综合录井(钻时、岩屑、荧光)和气测录井等资料，对层位进行地层对比及划分。在着陆和入靶期间，对随钻测井和综合录井进行加密采样，准确预测目的层位，进而对钻井轨迹计算，以保证在满足狗腿度及钻完井施工要求的前提下，准确入靶。随钻对比的关键是寻找GR标志界面。现场实施过程中，根据随钻GR曲线特征变化，逐一识别出各个标志。利用标志点深度和其间地层厚度变化来预测地层倾向、地层视倾角、预测入靶点垂深。

通过钻遇标志点间的地层视厚度变化，估算地层视倾角及入靶点深度。当水平井与对比直井位于同一产状地层上时，同一地层厚度下，地层上倾视厚度减小，地层下倾视厚度增加。地层视倾角小，靶点垂深=标志点垂深+对比井标志点到靶点垂厚；地层视倾角大，靶点垂深则需要计算或图解得出(图1)。

图1 目的层产状及入靶深度预测示意图

依据标志点钻遇情况，结合厚度变化趋势及地层倾角变化预测入靶点垂深，提出实施建议，保证水平井准确入靶。威204H2-3井设计入靶点垂深3 566 m，地质导向预测入靶点垂深3 560 m，实钻入靶点垂深3 555 m。

为了让钻头在设计的地质层位上钻进，需要进行水平井纵向位置调整。由于微构造的变化，设计层位深度常发生变化，要及时发现钻头所在层位变化并及时调整轨迹垂深，保证钻头在设计地质层位钻进。钻井证实，威204井区水平井开发目的层存在3个GR旋回(图2)，每个旋回高值区有60～80API的差异，在全井区稳定分布。水平井入靶点及水平段设计在Ⅰ旋回上部低值向高值变化的台阶上，GR值低于180，向上偏离设计层位，GR值大于240则偏下，实钻中可根据随钻GR值的大小和变化调整轨迹纵向位置。

地层产状是工程轨迹设计的重要参数，更是超前预测及时调整轨迹垂深的重要依据。在水平钻井过程中，常出现地层重复段，可通过随钻对比确定重复段地层并预测出地层倾角。威204H3-6井实施过程中出现地层重复段，通过构造分析为下倾地层，计算地层倾角近似1°。

井眼轨迹进入水平段以后，可将井眼轨迹参数加载到地震数据体中，并利用波阻反射特征判断地层产状，指导井眼轨迹钻进的方向。

为了判断入靶点附近地层产状，利用同一垂深GR值变化分析目的层产状。若水平井轨迹两次钻至同一垂深，后点GR值明显高于前点，则可判定地层产状沿轨迹方向上倾。威204H3-6井在测点4105.5m和4234.7m处垂深相同，但后者GR值明显高于前者，说明地层在该测量段上倾(图3)。

3 地质导向效果及分析

针对研究区水平井没有自然产能，后期需要进行压裂改造问题[9-10]，考虑压裂造缝的能力，在一定程度上降低了地质导向的难度，但是最大程度地提高目的层钻遇率是地质导向的最终目的。截至2014年11月底，威204井区共完成4口井地质导向施工。经实践证实，随钻对比预测得到的入靶点垂深与实钻A点垂深误差较小，水平井纵向位置分析及时准确，水平井轨迹处于储层有利部位，优质页岩钻遇率达95.11%，避免了水平井进尺的浪费，节约了钻井成本，单井初期日产气达22.6×104m3，达到了预期效果(表1)。