浅谈干柴沟页岩油水平井地质监督措施

2022-12-06陈傧张玉强董家滨王正华周翔

石油工业技术监督 2022年10期

陈傧，张玉强，董家滨，王正华，周翔

1.中国石油青海油田分公司监督监理公司（甘肃敦煌 736200）2.中国石油集团测井有限公司青海分公司（甘肃敦煌 736200）

0 引言

当前，非常规油气藏成为研究热点，水平井通过增加井眼与油气层的接触面积，有提高单井产量、延长开采周期、减少地层出砂、提高采收率等优势[1]。青海油田2022年成立了干柴沟页岩油全生命周期项目组和风西致密油项目组。但页岩油等非常规油气资源开发难度大，普通直井开发效益有限，水平井由于具有较长水平段，能够在储层中穿行较大距离，增加了井眼与储层接触面积。

干柴沟位于柴达木盆地西部英雄岭构造带中段，地面以风蚀山地为主，山高坡陡，沟壑纵横，平均海拔3 200～3 800 m。该区块油气勘探始于20世纪50年代，随着地质认识的不断深化，勘探对象经历了从浅层到深层、碎屑岩到碳酸盐岩、构造到岩性、常规到非常规的转变，2021年实现页岩油勘探战略性突破[2]。其中，X平1井作为干柴沟页岩油第一口水平井，于2021年9月成功完钻，油层钻遇率93.4%，后期获得良好工业油流；X平4井完钻，X平2正水平段钻进。以X平1井为例，该井部署于干柴沟一号圈闭高部位，钻探目的是探索干柴沟地区水平井提产增效模式，落实干柴沟地区E32Ⅳ-11层产能情况。综合解释：该井自379.33～3 924.33 m共见气测异常1 003.3 m/115层，全烃最高63.9%，岩屑录井见荧光显示808.33 m/66层,根据岩屑、气测、地化、定量荧光、邻井显示及试气情况综合分析，该井录井解释出油层522.3 m/18层,水层51 m/14层,干层430 m/84层，油层钻遇率93.4%。

目前对干柴沟水平井区块采取巡井、驻井监督方式。现场地质监督严格履职，根据钻时、岩性及气测全烃值、伽玛值与定向等相关数据，制定相应的监督措施，正确判断，既保证井控安全，又规避井身质量不合格和储层钻遇率不足的质量事故，确保施工正常和井筒质量[3]。

1 干柴沟储层特征

干柴沟地区Ⅳ-Ⅴ油组为湖侵半旋回，Ⅳ油组开始湖退半旋回，整体为半深湖-深湖沉积。岩性总体上以一套细粒灰色-深灰色纹层状灰云质页岩和层状灰云质页岩为主，其次为纹层状黏土质页岩及层状黏土质页岩，夹有部分钙质粉砂岩重力流沉积，具有典型的混积特征。

由于干柴沟地区E32混积湖盆的矿物成分混杂、主要矿物组分的含量大多差异较小，因此依据成像测井图像，结合岩性及沉积结构，将干柴沟地区E32储层分为4种不同岩石类型的储层：纹层状灰云质页岩储层、层状灰云质页岩储层、纹层状黏土质页岩储层、层状黏土质页岩储层。

干柴沟地区E32页岩储层发育不同尺度的多类储集空间，储集空间类型包括溶蚀孔、晶间孔、纹层缝等，其中晶间孔直径在0.7～6.8 μm，大于1 μm较多；纹层缝是纹层/层状灰云质页岩储层的重要储集类型，具有极强的非均质性。

2 干柴沟水平井钻探难点

1）设计目的层厚度薄，水平段长。目前施工的水平井对应目的层E32Ⅳ-11、E32Ⅴ-17、E32Ⅴ-18小层厚度在2 m左右。而在较长水平段钻进过程中需要克服随钻电测解释数据延后等困难，可能导致钻头偏离储层靶体。

2）邻井对比数据少，地层倾角不稳定。目前主要通过地质导向模型来预测，水平井着陆点垂深预测不准将导致2种情况出现。第1种情况为预测的着陆点位置比实际位置偏浅，导致钻头在切入储层靶体之前，井轨迹已经调整到顺层钻进但还没入窗着陆成功，导致一次着陆失败，进行二次着陆，形成“阶梯型”，造成井眼轨迹不平滑，损失水平段；第2种情况为预测的着陆点位置比实际位置偏深，导致着陆时钻头穿透储层靶体，第一次着陆失败，从目标箱体底部进行二次着陆，形成“V字型”井轨迹造，成井轨迹不平滑，严重者导致填井的风险，同时损失水平段[4]。

3 现场监督措施

3.1 X平4井井眼轨迹调整

X平4井2 970 m随钻测井施工前，对上部裸眼段2 262～2 970 m进行了常规测井（自然伽马+双侧向电阻率），现场导向利用电缆测井数据及现场录井数据进行了前期的倾角计算、地质建模和着陆点垂深预测。

后续随钻LWD（伽马+随钻电磁波电阻率）介入后现场导向实时开展随钻地层对比，计算该井轨迹方向上的倾角及本井选取点到邻井的倾角变化对比，结合构造图综合分析判断预测着陆点垂深变化。该井设计着陆点3 252.45 m，前期地质监督通过同导向人员现场比对，如：Ⅳ-12层本井和邻井顶界海拔差为17.57 m,计算该井地层向邻井方向上倾3.76°。后期通过对比V-2、V-4层，预测垂深3 244 m附近着陆，垂深较设计提前近8.5 m，意味着后期全角变化率将大幅调高。为保证顺利着陆的同时保证轨迹平滑安全，地质监督汇报建设方，建议及时调整轨迹。现场通过轨迹调整，实钻垂深3 244.02 m精准着陆[5-6]。

3.2 X平4井水平段控制

由于该区域内靶区箱体层位已钻井位较少，导致层位顶底构造图数据及地震资料可靠程度相对较低，设计倾角仅供参考，实钻过程中通过实时观察曲线变化及岩屑录井、气测录井、元素录井等资料，及时判断轨迹上下切关系，实时调整轨迹保证在箱体甜点区钻进，该井自斜深3 398 m/垂深3 244.02 m入靶后，至井深3 429 m，平均井斜93.7°，通过与邻井对比，判断为回切地层，判断本段地层视倾角低于3.7°，从回切重复段计算倾角为3.05°～3.45°。

至斜深3 699 m电阻率与伽马数据均出现整体逐渐下降趋势，曲线形态与邻井靶区匹配良好，通过对比判断微下切地层，此段平均井斜92.8°，可判断此段地层视倾角介于2.6°～2.8°之间。

以上工作实时进行，及时分析曲线变化原因，落实上下切关系，实时计算倾角变化，控制轨迹在靶区甜点钻进。现场结合岩屑录井，地质监督要求按设计落实荧光显示，辅助导向人员确定井眼轨迹[7]。

3.3 元素录井运用

目前定向施工一般采用的LWD测量设备探测器距钻头13 m左右，存在“测量盲区”，无法及时反映地层变化。这些不利因素的存在，严重地影响了地质导向，无法及时发现地层变化情况，随钻单GR无法判断轨迹与地层的关系（上切或下切）。

干柴沟地区目的层段平均钻时10～20 min，岩屑迟到时间约60～70 min，这样可以控制在分析结果滞后钻头3～5 m，较随钻GR有较大提前，对轨迹控制有指导性作用[8]。

X平4井水平段钻进，根据元素录井分析，据井底3 m生产的元素岩性图同邻井垂深对比，井底目前井以缓慢回切至箱体中部低伽马处，预计井底井斜92.8°。而随选LWD的数据较元素录井滞后，参考元素录井数据，及时调整轨迹。

继续钻进至井深3 816 m，预测井底92°。井底轨迹距离箱体顶部0.7 m左右。根据测深：3 793.35 m/92.12°，半根测深3 797.32 m/91.58°，定向降斜井段3 796～3 798 m，从电阻率曲线看井深3 793～3 805 m，井斜在91.58°～92.12°，轨迹还在微上切地层，根据元素录井数据实时数据，认为地层视倾角突然变缓，倾角小于2°，预计在1°～1.5°，调整轨迹。综上所述，由于元素录井在数据实时性与及时性上的优势，使得现场导向能更及时与直观地判断水平井轨迹的延伸方向，及时判断上下切关系，有效指导轨迹的甜点钻遇。