摘 要

摘　要：四川盆地川中地區(qū)磨溪氣田中三疊統(tǒng)雷一段為泥質(zhì)白云巖、膏質(zhì)白云巖、石膏頻繁互層，地質(zhì)錄井分層困難，雷一1中亞段有效儲層為針孔白云巖，厚度較薄(僅2～6m)，井眼軌跡在薄儲層

摘　要：四川盆地川中地區(qū)磨溪氣田中三疊統(tǒng)雷一段為泥質(zhì)白云巖、膏質(zhì)白云巖、石膏頻繁互層，地質(zhì)錄井分層困難，雷一¹中亞段有效儲層為針孔白云巖，厚度較薄(僅2～6m)，井眼軌跡在薄儲層頂部準(zhǔn)確著陸的風(fēng)險巨大。為此，開展了隨鉆測井與電纜測井的伽馬和深、淺相位電阻率信息相關(guān)性分析，建立了能夠準(zhǔn)確地反映所鉆巖性的曲線形態(tài)。利用地質(zhì)構(gòu)造圖、地震剖面、隨鉆測井信息、巖屑錄井等資料，建立鉆前井眼軌跡著陸姿態(tài)地質(zhì)模型；實鉆中考慮到隨鉆測井工具的儀器測量點距離鉆頭有l0～13m距離，將巖屑錄井與隨鉆測井信息進行綜合應(yīng)用，準(zhǔn)確地跟蹤正鉆的標(biāo)志巖性，及時修正儲層垂深，精細調(diào)整井眼軌跡，有效地保證了水平井井眼軌跡在儲層頂部準(zhǔn)確著陸，形成了磨溪氣田雷一¹中亞段薄儲層的地質(zhì)導(dǎo)向著陸技術(shù)。該項技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用降低了鉆穿儲層而必須填井側(cè)鉆、水平段一開始鉆進就進行大幅度的軌跡調(diào)整等鉆井風(fēng)險，為該氣田水平井高效開發(fā)做出了貢獻。

關(guān)鍵詞：四川盆地  磨溪氣田  中三疊世  薄儲集層  隨鉆測井  井眼軌跡  儲集層著陸  鉆井風(fēng)險

Geo-steering technology of landing a horizontal well on the middle submember of the Lei₁¹ thin reservoir in the Moxi Gas Field, Middle Sichuan Basin

Abstract：The first mcmber of f the Leikoupo Fm reservoirs in the Middle Sichuan Basin is dominated by argillaceous dolomites，an hydritic dolomites，and gypsums as the frequent interbedding layers，which makes it difficult to identify different layers by mud logging．The pinhole dolomites with the thickness of only 2-6 m are the effective reservoirs in the middle submember of the first member of the Leikoupo Fm(Lei₁¹)，which brings about a high risk in guiding the well trajectory to land on the reservoir top．In view of this，the correlation analysis between the logging while drilling(LWD)and wireline logging(WL)was made of the gamma ray and deep and shallow phase resistivity．On this basis，the LWD curves were established reflecting the rock’s lithology while drilling．Then，by use of the geological structure，seismic profile，LWD data，and the cutting logging in{ormation，etc．，a geological model was buill for the landing of well trajectory．Before this technology was used，such drilling risks were easily encountered，for example，another sidetrack horizontal well would have to be drilled if the pay zone was carelessly drilled through by the previous horizontal well：or the horizontal section would start with high dogleg severity if the landing angle was inappropriate．With this technology．the previous drilling risks are mitigated to a high level．In conclusion，this technology contributes a lot to the high efficiency and cost effective development of this field．

Key words：Sichuan Basin,Moxi Gas Field,Middle Triassic,thin reservoirs, LWD,reservoir top landing,drilling risk,well trajectory, geo-steering

四川盆地川中地區(qū)磨溪氣田中三疊統(tǒng)雷一₁¹中亞段儲層具有有效儲層厚度薄(僅2～6m)、孔隙度低(平均5.38％～9.81％)、滲透率低以及橫向局部傾角變化的特點^[1]，采用常規(guī)直井、定向井開發(fā)有效儲層暴露有限、單井產(chǎn)量低，目前均采用地質(zhì)導(dǎo)向水平井的方式進行有效開發(fā)。

雷一¹中亞段儲層上部雷二、雷一²和雷一¹上亞段地層具有巖性復(fù)雜、層薄、互層頻繁的特點，地質(zhì)錄井分層困難，采用常規(guī)方法進行儲層著陸容易出現(xiàn)：①井眼軌跡著陸時已鉆穿儲層而必須填井側(cè)鉆(磨004-H7)；②儲層頂部判斷失誤，在儲層上部地層錯誤著陸，電測發(fā)現(xiàn)錯誤后需重新定向著陸；③井眼軌跡入靶姿態(tài)不佳，水平段一開始就必須進行大幅度的軌跡調(diào)整，不利于儲層跟蹤鉆進也會給后續(xù)施工帶來工程困難。

針對上述困難，為實現(xiàn)井眼軌跡在儲層頂部的精確著陸，筆者開展了利用FEWD隨鉆上傳的伽馬、電阻率測井參數(shù)以及巖屑錄井等資料進行井眼軌跡儲層著陸的技術(shù)研究與現(xiàn)場應(yīng)用，經(jīng)過多口井的現(xiàn)場施工與技術(shù)總結(jié)，已逐步摸索形成了磨溪氣田雷一¹中亞段儲層的地質(zhì)導(dǎo)向著陸技術(shù)，為該氣田水平井高效開發(fā)做出了貢獻。

1　隨鉆測井工具參數(shù)及其適應(yīng)性研究

根據(jù)磨溪雷口坡組地層的測井響應(yīng)特征，選用了哈伯頓FEWD隨鉆測井與地質(zhì)導(dǎo)向鉆井工具，可隨鉆測量1條雙向自然伽馬曲線和8條不同探測深度的感應(yīng)電阻率曲線（4條相位差電阻率曲線，4條幅度衰減電阻率曲線）。實鉆中，綜合考慮了雷口坡組碳酸鹽巖地層電阻率較高和MWD數(shù)據(jù)傳輸速率較慢的特點，選擇性的實時上傳了雙向自然伽馬曲線和深、淺相位差感應(yīng)電阻率曲線，結(jié)合綜合錄井參數(shù)能夠滿足雷一¹中亞段儲層著陸的需要^[2-4]。

1．1　雙向自然伽馬（DGR）測井技術(shù)特點及適應(yīng)性評價

自然伽馬測井是利用各種巖石自然放射性強度不同的原理來區(qū)分和評價地層的一種常見測井方法，可用于劃分巖性、地層對比和計算地層泥質(zhì)含量等。DGR傳感器的蓋革·米勒計數(shù)管采用了獨立兩瓣式的冗余設(shè)計，具有高可靠性和高精度的特點。DGR測量范圍0～380API、系統(tǒng)測量精度±5﹪、垂直分辨率230mm、探測深度300mm^[2]，由于鉆井速度較電纜測井速度慢。因此隨鉆測取的伽馬曲線垂直分辨率更高，有利于分辨薄層。雷口坡組地層伽馬變化范圍主要集中在0～130API，并且不同類型地層幅度變化特征比較明顯。因此DGR能夠滿足雷口坡組地層導(dǎo)向著陸的需要。

1．2　深、淺相位差感應(yīng)電阻率技術(shù)特點及適應(yīng)性評價

電阻率測井是利用不同的巖性、物性及含流體性質(zhì)的巖石具有不同的導(dǎo)電特性的方法來確定巖性、劃分油氣水層和計算含油氣飽和度的一類測井方法。隨鉆電阻率測井一般采用的是感應(yīng)電阻率測井，FEWD的EWR—PHASE4感應(yīng)電阻率傳感器采用的是四發(fā)雙收結(jié)構(gòu)具有信息量大、探測深度大的特點，儀器測量范圍0.05～2000W·m、測量精度在±1％(地層電阻率10W·m時)、垂直分辨率l52.4mm、探測深度可達1.9m^[5]。磨溪氣田雷口坡組地層電阻率大部分在2～200W·m，部分超過2000W·m，EWR-PHASE4基本能滿足測量的需要。

1．3　FEWD隨鉆測井曲線與電纜測井曲線對比

圖1是磨溪氣田磨030-H24井的隨鉆測井與電纜測井伽馬和電阻率曲線的對比圖，從圖l中可以看出隨鉆測井與電纜測井伽馬和電阻率值均具有良好的相關(guān)性，曲線形態(tài)相同，對比性好，但電阻值由于標(biāo)定及測量環(huán)境不同的原因，值的大小有一定差異。值得注意的是由于感應(yīng)電阻率主要應(yīng)用于低電阻率地層，在電阻率較低時具有較高的測量精度，當(dāng)?shù)貙与娮杪食^較高(大于l00W·m)時，測量精度下降，曲線容易發(fā)生畸變，如圖l中高電阻率地層隨鉆電阻率較大幅度低于電纜測井電阻率，因此在實際應(yīng)用時應(yīng)特別注意其對分層造成的不利影響。

 

2　地質(zhì)導(dǎo)向儲層著陸技術(shù)研究

實現(xiàn)井眼軌跡在儲層的精確著陸是一項系統(tǒng)工程，需要綜合利用構(gòu)造研究成果、地震剖面、隨鉆測井曲線與鄰井電纜測井曲線、巖屑錄井等資料，隨鉆對儲層的垂深進行修正，并及時精細調(diào)整井眼軌跡，才能保汪地質(zhì)導(dǎo)向儲層著陸的成功。

2．1　待鉆地層區(qū)域的構(gòu)造形態(tài)研究

2．1．1利用前期構(gòu)造研究成果

開發(fā)區(qū)塊經(jīng)過前期的地質(zhì)研究與探井、開發(fā)井的鉆井實踐驗證，對構(gòu)造形態(tài)、地層剖面、儲集層特征及其展布情況等都已經(jīng)有了宏觀的認(rèn)識，充分利用這些研究成果，對于深入了解待鉆區(qū)域的地層細致構(gòu)造情況具有重要的指導(dǎo)意義。其中構(gòu)造等高線圖是了解構(gòu)造形態(tài)最為重要的圖件，通過對構(gòu)造等高線圖的分析可對待鉆地層的走向變化、傾角等形成大致的認(rèn)識^[6]。

2．1．2利用地震剖面

地震剖面是地質(zhì)剖面的地震響應(yīng)，在地震剖面中蘊藏有大量的地質(zhì)信息，地震反射所涉及的地質(zhì)現(xiàn)象，在地震剖面中都應(yīng)有所反映。通過對地震剖面的精細分析可對地層的局部情況，如褶皺、斷層、尖滅、層界面、傾角變化等形成定性的認(rèn)識，如果工區(qū)有高精度的三維地震資料，那么識別的精度會大大提高，可得到半定量甚至定量的研究結(jié)果。

2．1．3鄰井測井曲線連井對比^[7-9]

地下巖層由于巖性、物性及含流體性質(zhì)的不同，在測井曲線上有不同的響應(yīng)特征，具有深度可靠、分辨率高的特點，利用測井曲線可沿井身剖面準(zhǔn)確地分辨不同類型的地層。通過搜集待鉆井周邊鄰井的測井曲線，將其做深度海拔校正、測井曲線歸一化處理，并尋找特征明顯的標(biāo)志層，做出區(qū)域的測井曲線連井對比圖。根據(jù)曲線形態(tài)的相似性，進行井與井之間地層的追蹤，可對地層的橫向展布情況做出大致的預(yù)測。

綜合利用構(gòu)造、地震及測井曲線連井對比資料，三者可以優(yōu)勢互補并相互印證，做出較為準(zhǔn)確、可信的地層展布情況預(yù)測。

2．2　綜合利用隨鉆測錄井資料

由于隨鉆測井工具的儀器測量點距離鉆頭有一定的距離，在井斜角較小(低于85°)和機械鉆速較低的情況下，隨鉆測井信息具有較大的滯后性，而巖屑錄井此時則具有更快的反應(yīng)速度，將兩者進行綜合分析，可對正鉆地層是否發(fā)生變異做出及時、準(zhǔn)確的判斷，從而提前采取定向軌跡控制措施。

2．2．1隨鉆測井曲線與鄰井測井曲線精細對比

將隨鉆測取的曲線與鄰井的電纜測井曲線進行精細對比，如果隨鉆測井曲線相比直井電纜測井曲線拉伸，則說明地層加厚或者下傾；如果相比壓縮，則說明地層減薄或者上傾；如果對比一致則說明地層對比良好沒有傾角和厚度變化，同時參照地震剖面，從而判斷井眼軌跡距離下一個標(biāo)志性地層界面和儲層頂?shù)拇股罹嚯x。

2．2．2充分利用巖屑錄井^[2]

由于井眼軌跡著陸段的井斜角與地層的夾角相對較大，因此隨鉆測井曲線無法預(yù)知鉆頭以F的地層變化，對于比較重要的地層界面應(yīng)充分利用巖屑錄井，對隨鉆測井曲線前方盲區(qū)進行預(yù)判，當(dāng)機械鉆速較慢及地層巖性變化比較明顯時，其具有較高的判斷精度和及時性。

2．3井眼軌跡精細設(shè)計與控制

通過上述方法對井眼軌跡距離儲層頂界面的距離進行預(yù)測和不斷的修正過程中，井眼軌跡設(shè)計也要隨之進行修正，及時地調(diào)節(jié)升高或者降低增斜率，以保證井眼軌跡最終以較好的姿態(tài)在儲層頂部著陸，為后續(xù)水平段鉆進創(chuàng)造良好的條件。

2．3．1定向優(yōu)化，避開難定向地層^[10]

通過曲線對比后，對下部將要鉆遇的地層進行預(yù)測，并進行軌跡細化設(shè)計，盡量避免在石膏層等難定向、易粘卡、托壓地層進行定向造斜，從而提高造斜效率、減小定向風(fēng)險，同時也提高平均機械鉆速。

2．3．2分段細化造斜率，降低軌跡控制難度^[11-13]

為滿足井眼軌跡著陸時對井斜角和靶前位移的控制要求，同時降低在著陸最后階段的井眼軌跡設(shè)計與控制難度，一般采取下述的井眼軌跡控制策略。在井斜75°之前的上部井段適當(dāng)降低造斜率，從而適當(dāng)減小此時的靶前位移；78°～83°適當(dāng)提高造斜率，從而提高井眼軌跡設(shè)計應(yīng)對地層垂深變化的能力，并追平前部減小的靶前位移；之后井段采用復(fù)合鉆進自然微增斜的方式進行儲層探頂，隨鉆測井與巖屑錄井確認(rèn)快到儲層頂時，將井斜增至84°～86°。

3　現(xiàn)場應(yīng)用實例

3．1　儲層分布穩(wěn)定性分析

磨030-H24井位于磨溪氣田西端，設(shè)計為一口開發(fā)磨溪氣田雷一¹中亞段氣藏天然氣資源的水平井。為確保本井軌跡在雷一¹中亞段儲層頂部順利著陸，保持鉆水平段前的入靶井眼軌跡姿態(tài)，進行了鉆井軌跡范圍內(nèi)的地層傾角、垂深、儲層厚度變化趨勢分析。

磨030-H24井井眼軌跡方向上已完鉆的磨39、158、147井連線顯示，雷一¹中亞段氣藏的頂面深度在海拔-2370m附近(圖2)，磨39井位于構(gòu)造低點附近。設(shè)計井眼方向(近正南方)造斜著陸井段和水平段前段構(gòu)造較為平緩，但水平段后段構(gòu)造相對變陡。磨030-H24井井眼方向的三維地震切片剖面(圖3)，通過剖面分析看出，著陸井段所處位置地層平緩，傾角近于水平，實鉆過程中可能不會出現(xiàn)較大的地層傾角變化。

 

 

圖4為磨39、158井和l47井的測井曲線解釋的云巖儲層，有效厚度約6m，儲層分布穩(wěn)定。儲層特征主要如下：巖性為針孔白云巖、自然伽馬值較低在20～30API、電阻率處于相對低值l0～300W·m。儲層上部為泥質(zhì)云巖、泥質(zhì)灰?guī)r和膏巖，特別是儲層上部有約2m垂厚的石膏，其伽馬特征為低值在9API左右，電阻率大于2000W·m，且?guī)r屑錄井上也很好區(qū)分。綜上所述，磨030-H24井連井剖面曲線對比特征及巖性差異明顯，追蹤性強，這些特征可用于鉆井井眼軌跡進入儲層頂準(zhǔn)確著陸的技術(shù)控制。

 

3．2　井眼軌跡儲層著陸及測量監(jiān)測技術(shù)論證

根據(jù)本井鄰井儲層深度、厚度、地層傾角變化分析，地質(zhì)提出了本井井眼軌跡基本要求：以井口為原點，定向方位178°，靶前位移362m時進入A點，在雷一¹中亞段第一儲層完成水平段長1000m，設(shè)計全井井深(斜深)3890m(圖3、5)。

 

地質(zhì)及工程設(shè)計要求，在井眼軌跡進入儲層頂部時井斜需達到86°左右，同時只能進入云巖儲層斜深3～5m，避免進入低壓儲層過多發(fā)生井漏(上部泥漿密度偏高達2.02g／cm³，而儲層地層壓力系數(shù)僅0.73左右)，從而出現(xiàn)上噴下漏，難以處理的復(fù)雜風(fēng)險^[14]。著陸完成后在儲層頂部固井，封隔上部復(fù)雜層段，為下一開鉆Æ152.4mm井眼水平段安全快速鉆進提供有利條件。

由于本井儲層厚度約6m，利用FEWD隨鉆上傳的伽馬、電阻率測井參數(shù)進行井眼軌跡儲層著陸監(jiān)測時，因地質(zhì)導(dǎo)向的DGR(雙向自然伽馬)、EWR-Phase4(感應(yīng)電阻率)、PCD(井斜、方位)傳感器測點到鉆頭距離分別為l0.6m、12.99m、18.45m(圖6)，測量工具位置的限制使隨鉆測井信息具有較大的滯后性，給井眼軌跡在儲層頂部精確著陸帶來一定風(fēng)險，因而在機械鉆速較慢時，可以利用巖屑錄井信息對隨鉆測井曲線前方盲區(qū)的比較重要地層界面信息進行綜合預(yù)判，在進入儲層前斜深l5m左右按隨鉆測井信息與錄井信息共同標(biāo)定距儲層頂距離，對入靶姿態(tài)進行最終調(diào)整。

 

3．3　井眼軌跡儲層著陸的現(xiàn)場施工

3．3．1隨鉆測井信息的應(yīng)用

本井鉆進至井深2584.13m、井斜48.79°、垂深2557.93m時，下入FEWD隨鉆測井工具，隨鉆實時上傳自然伽馬和深、淺相位電阻率曲線(圖7)。分析對比圖發(fā)現(xiàn)與鄰井磨005-H8井相比，磨030-H24井在垂深2580～2630m中1～6號標(biāo)志層之間的地層垂厚逐步減薄，最終減薄約6m；2630m之后的7～12號標(biāo)志層曲線特征及厚度均基本一致。

 

3．3．2隨鉆井眼軌跡調(diào)整與控制

根據(jù)隨鉆測井曲線與鄰井電纜曲線的對比：在垂深2580～2630m中1～6號標(biāo)志層之間的地層垂厚約減薄了6m，雷一¹中亞段儲層頂?shù)纳疃纫矊p小約6m，實鉆中根據(jù)實時判斷的儲層頂垂深進行造斜率調(diào)整和井眼軌跡控制措施及方案優(yōu)化，以保證著陸過程中的井眼軌跡光滑和鉆達儲層頂時實現(xiàn)準(zhǔn)確著陸(圖8)。隨鉆井眼軌跡調(diào)整與控制過程如下：

 

1)鉆進過程中當(dāng)隨鉆測井曲線測至垂深2568m時，與同井場磨005-H8井曲線對比成功，發(fā)現(xiàn)儲層著陸點垂深在2673m左右，與設(shè)計的儲層頂垂深在2675m很接近。因此繼續(xù)按設(shè)計增斜率4.4°／30m左右鉆進。

2)當(dāng)隨鉆測井曲線測至垂深2590m時，曲線對比發(fā)現(xiàn)，本井地層有逐步減薄的趨勢，因此適當(dāng)?shù)靥岣咴煨甭手?span lang="EN-US">6°／30m～7°／30m，根據(jù)測井曲線對比，之后井段的地層減薄速度比較均勻。因此維持6°／30m～7°／30m造斜率繼續(xù)鉆進。

3)當(dāng)隨鉆測井曲線測至垂深2635m時，曲線對比發(fā)現(xiàn)地層不再繼續(xù)減薄。因此放緩增斜率至5°／30m～6°／30m進行鉆進。

4)鉆進至垂深2646m時，巖屑錄井發(fā)現(xiàn)巖樣為較純的石膏，結(jié)合隨鉆測井曲線對比，確認(rèn)進入雷一¹上亞段地層。此后經(jīng)曲線對比，雷一¹上亞段地層與鄰井厚度基本一致，因此繼續(xù)維持造斜率5°／30m～6°／30m鉆進。

5)鉆進至斜深2754m(垂深2659.5m)時，根據(jù)曲線對比，預(yù)計后續(xù)地層不會有太大的變化。經(jīng)過重新進行軌跡優(yōu)化設(shè)計后，考慮到垂深2663～2665m為石膏層，井眼軌跡將需要穿越約20m斜深的石膏層(該石膏層定向容易粘卡，該地區(qū)如磨030-H30井等多口井在此層段定向時發(fā)生過卡鉆事故)，且此時鉆井液密度已高達2.02g／cm³。因此經(jīng)綜合考慮，將造斜率提高至7°／30m～8°／30m，提前將井斜增至80°，這樣下部井段造斜率要求僅需不到4°／30m，考慮到復(fù)合鉆進自然增斜率3°／30m～4°／30m。因此下部僅需少量定向增斜即可達到要求，極大地降低了在石膏層中定向造斜所帶來的風(fēng)險。

6)在垂深2663m時，巖屑錄井發(fā)現(xiàn)砂樣中出現(xiàn)較純的石膏，此時井斜已達到82.5°，根據(jù)復(fù)合鉆造斜率在3°／80 m～4°／80m的趨勢，無需進行定向增斜作業(yè)，由于此時隨鉆測井曲線約有l.4m垂深的盲區(qū)，根據(jù)上部曲線對比，預(yù)計在2666m進入針孔云巖儲層段。因此通知錄井加密撈取砂樣。經(jīng)過上述措施，鉆進至斜深2850m時，進入雷一¹中亞段儲層頂斜深約5m，巖屑中返出針孔云巖，成功實現(xiàn)儲層著陸：井底井斜為86°，方位為178°垂深為2666.30m，閉合距為318.60m，閉合方位為177.42°。與工程設(shè)計的儲層頂垂深(2675m)相比，垂深提前了8.7m。

4　認(rèn)識與建議

1)在磨溪氣田雷口坡復(fù)雜巖性地層，FEWD隨鉆實時上傳的自然伽馬和深、淺電阻率曲線，與鄰井地層電測曲線能有效對比，特征明顯，具有良好的適應(yīng)性，可用于指導(dǎo)該構(gòu)造水平井進行儲層著陸。

2)實現(xiàn)水平井井眼軌跡儲層著陸是一項系統(tǒng)任務(wù)，須綜合利用構(gòu)造、地震、鄰井測井曲線對比、巖屑錄井等資料進行綜合分析，從而進行井眼軌跡的優(yōu)化設(shè)計與控制，才能保證井眼軌跡在儲層頂?shù)臏?zhǔn)確著陸。

3)在井眼軌跡儲層著陸過程中，可利用隨鉆測井曲線對比，對即將鉆遇的地層進行預(yù)判，從而進行定向優(yōu)化，避免在復(fù)雜層定向，從而降低工程風(fēng)險。

 

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本文作者：陳東  白璩  謝意  張濤  段敏  劉偉

作者單位：中國石油川慶鉆探工程公司鉆采工程技術(shù)研究院

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