南川常压页岩气定测录导一体化技术应用研究

杨远刚

中石化经纬有限公司华东测控分公司 江苏 扬州 225100

南川常压页岩气地处重庆市南川区、武隆区、彭水县境内。所属构造隶属于四川盆地川东南构造区川东高陡褶皱带，按照构造特征和区域可分为平桥南区、焦页10井区、东胜区块、阳春沟区块和彭水区块等。随着页岩气勘探开发步伐的加大，焦页10井区和东胜区块地质条件更加复杂，主要表现为目的层埋深变化大、地层产状变化大、高陡构造复杂等特征。为保障采气量，对优质储层钻遇率要求更高，增加了钻井施工和地质导向难度，导致部分井施工周期普遍超设计工期。

为满足南川区块复杂构造条件下钻井提速提效，整合定测录导一体化技术，实施工程地质融合，打破定向、录井、地质导向、测井等单技术的局限性，深化目的层展布及地质特征研究，解决复杂构造条件下高造斜率轨迹调整频繁、工具匹配性差、设备资源信息共享难、随钻资料利用率低、地质建模精度差等问题，起到提升钻井风险控制能力、提高复杂地质条件下储层钻遇率、提升钻井时效之目的，为钻井和后期压裂提供技术支撑，实现勘探开发降本增效。

1 定测录导一体化技术

定测录导一体化技术是以地质研究为基础，结合定向、录井、地质、测井等工程的专业技术优势，依托智能井场信息平台、三维地质导向系统，利用随钻测量、测井参数和岩性、钻时、气测、元素等资料，通过横向、纵向地层精细对比，实时准确识别地质目标层，形成通过定向钻井工艺引导钻头向地质目标层钻进的多学科、综合性工艺技术，以确保地质目的的实现，促进钻井的提速提效[1]。定测录导一体化技术工作思路：地质导向与钻井、定向、录井进行有效沟通与协调，在保证地质目的的情况下，优先选择水平段穿行层位，寻求地质甜点、工程甜点和效益甜点的“最大公约数”，及时优化轨迹，保证井眼平滑，保障钻井工程提速提效。

1.1 定向工具选型

1.1.1 定向工具类型

目前在页岩气定向施工过程中常用的工具有旋转导向、近钻头和常规焊管生产工艺（LWD）等工具，由于厂家不同，3种定向工具各具特色，各有优点和缺点[2]。其中旋转导向具有提速快、盲区小（2m）、造斜率高等优势，具有方位伽马数据，便于准确判断地层上切或下切，但费用较高，市场供应量不足；近钻头盲区较小（4～5m），但费用偏高，且达不到提速要求，无方位伽马数据，不能及时判断地层上切或下切；常规LWD工具费用较低、提速较快，但盲区大（15～18m）、无方位伽马数据，不能及时准确判断地层上切或下切。

1.1.2 定向工具选择

根据调研和实钻经验，结合工区地质情况，制定了旋转导向、近钻头和常规LWD工具选择原则。水平段定向仪器选择建议见表1。

表1 水平段定向工具选择原则

1.2 地质导向技术

定测录导一体化技术核心在于地质导向技术。在水平井钻井过程中，综合应用物探、钻井、定向、随钻测量、录井等多专业数据，以及综合研究成果，利用录井地质导向软件、井场综合数据远程传输技术、录井生产与管理平台，实现钻前地质建模、井场信息实时传输、入窗点卡取、地层实时分析、随钻模型调整、轨迹优化调整，有效提高水平井中靶率和储层钻遇率的技术[2]。

1.2.1 优选水平段穿行层位

区域实钻资料显示，南川常压页岩气目的层主要为①-③小层，其中五峰组厚度一般5m左右，整段岩性主要为灰黑色硅质、炭质页岩，小刀难刻划，岩心污手，页理发育，笔石化石发育，局部富集，发育星散状、条带状的黄铁矿；东胜区块胜页2井区五峰组顶部见20cm深灰色介壳灰岩，即：“观音桥段”。②小层厚度1m左右，岩性为灰黑色页岩，电性特征表现为自然伽马为高值尖峰状。③小层厚度4～5m，岩性为灰黑色页岩，电性特征表现为自然伽马呈高值，下部出现一高值尖峰。

平桥南区和焦页10井区五峰组存在破碎带，构造缝发育，交织呈网状，因此水平段穿行层位应避开五峰组，优先选择③小层，平桥南偶尔可穿行②小层，降低井垮、井漏风险，确保井下安全。东胜区块属于常压页岩气区块，存在高陡构造复杂多变、断裂发育、地层产状变化大等难题，结合地质、工程属性，为降低工程施工风险，优先选择②-③小层，应尽量避开五峰组。武隆区块属于低成本开发的常压页岩气区块，③小层可钻性较好，提速提效是目的，所以优先选择③小层穿行，应尽量避免轨迹在①-③小层来回穿行，对钻头的损坏较大。

1.2.2 轨迹优化调整

地质导向在实现地质目的的同时应充分考虑钻井轨迹实现，确保“打成井、打好井、打快井”，为后期完井作业提供良好井眼条件[2]。综合利用地层产状变化规律，尽量减少井斜频繁调整，降低钻井摩阻，严格控制导向轨迹，保证优质储层钻遇率。施工前收集区域邻井资料、地震资料、设计资料等，选择一口直井作为导向施工对比标准井，做好地质建模、编写地质导向施工方案。提前介入导向，持续关注层位变化，尤其是韩家店组、小河坝组和龙马溪组地层界线的变化情况，与钻井配合，及时修正井眼轨迹。造斜段实时跟踪层位变化，根据标志点计算地层倾角，预测A靶垂深，及时调整导向模型，入靶前控制造斜率＜7.5°/30m，保证轨迹平滑，以小夹角入A靶；控制好入靶方式：上倾地层入上靶窗，控制下切夹角2°～3°；下倾地层入下靶窗，控制下切夹角1°～2°。水平段根据随钻资料，参考实钻计算地层视倾角及物探解释资料等，实时修正地质模型，调整井斜钻进，并结合目的层标志点控制轨迹穿行层位，确保轨迹在优质层中穿行，直至完钻。

2 现场应用效果

定测录导一体化技术在南川常压页岩气推广应用的16口井中，水平段优质页岩储层的钻遇率99.64%（表2）。其中6口井使用的旋转导向，10口井使用常规LWD工具，未使用近钻头定向工具，平均机械钻速11.23m/h，平均提速21.17%。其中使用旋转导向平均机械钻速9.41m/h，平均提速16.76%；使用常规LWD工具平均12.32m/h，平均提速23.57%。

表2 南川常压页岩气定测录导一体化技术应用钻井指标对比

经过对比，在井眼条件和油基钻井液性能较好的情况下，使用常规LWD工具机械钻速、提速效果均好于旋转导向工具且钻遇率有保障。因此，在地质条件清晰，地层相对平缓的水平段建议使用常规LWD工具施工代替旋转导向工具，既能满足地质目的，又能达到提速提效，实现降本增效。

3 结束语

（1）定测录导一体化技术在施工实践中得到了验证和完善；在管理上实现了地质-工程的双向融合；在技术上实现了地质导向、钻井、录井、定向等多专业的技术融合，优选水平段穿行层位，为钻井工程提速提效创造空间，更好的为南川常压页岩气“四提”提供保障。

（2）定测录导一体化技术核心在于地质导向。通过南川常压页岩气五峰组-龙马溪组地层特性的分析、对比和实践，明确平桥南区和焦页10井区③小层为最佳穿行层段，平桥南偶尔可穿行②小层，东胜区块选择②-③小层为最佳穿行层段，武隆区块③小层为最佳穿行层段。借助数据远传、元素录井和地质导向软件，通过精细地层对比、严格控制导向轨迹，保证了优质页岩储层的钻遇率高达99.64%。

（3）应用定测录导一体化技术的钻井提速效果突出，应用井的井眼轨迹平滑，水平段机械钻速平均达11.23m/h，最高达19.63m/h，缩短了钻井周期，平均提速21.17%，为“去旋导化”钻井方式提供了参考意义，为常压页岩气低成本开发提供了保障。