劉 旭 禮

中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司

頁(yè)巖氣水平井鉆井的隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向方法

劉 旭 禮

中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司

劉旭禮.頁(yè)巖氣水平井鉆井的隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向方法.天然氣工業(yè)，2016,36(5):69-73.

四川盆地川南地區(qū)頁(yè)巖氣開發(fā)的主力目標(biāo)層位為厚約6 m的下志留統(tǒng)龍馬溪組海相頁(yè)巖，具有靶窗較小、構(gòu)造復(fù)雜、地層傾角變化大等特點(diǎn)，實(shí)鉆井眼軌跡存在脫靶和出層的風(fēng)險(xiǎn)。為此，以該盆地威遠(yuǎn)區(qū)塊頁(yè)巖氣水平井為例，通過(guò)分析該區(qū)水平井地質(zhì)導(dǎo)向過(guò)程中出現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)及其原因，從入靶導(dǎo)向和水平段地質(zhì)導(dǎo)向等關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手尋找出解決上述難點(diǎn)的辦法：①應(yīng)用隨鉆自然伽馬依次測(cè)量地層剖面上的高伽馬頁(yè)巖標(biāo)志層，配合地質(zhì)錄井確定軌跡精確入靶點(diǎn)，保證井眼軌道按設(shè)計(jì)井斜角姿勢(shì)入靶，避免了提前入靶和推遲入靶；②應(yīng)用隨鉆自然伽馬測(cè)量?jī)?yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層低值層段特征，配合地震深度剖面判斷地層大致視傾角以及微構(gòu)造的發(fā)育情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)鉆軌跡在鉆進(jìn)箱體中位置的正確確認(rèn)，確保了儲(chǔ)層的鉆遇率。2年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果表明，該區(qū)塊已完鉆27口水平井，平均深度為5 043 m，平均水平段長(zhǎng)度為1 428.96 m，優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖箱體鉆遇率達(dá)95.75%。結(jié)論認(rèn)為，優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖箱體地質(zhì)導(dǎo)向方法配合地質(zhì)、三維地震、氣測(cè)全烴含量等多種方式，可實(shí)現(xiàn)箱體的準(zhǔn)確著陸及水平段的精準(zhǔn)穿行。

四川盆地 頁(yè)巖氣 水平井 地質(zhì)導(dǎo)向 鉆遇率 測(cè)試產(chǎn)量 井眼軌跡 早志留世 龍馬溪組

我國(guó)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖分布范圍廣，陸域頁(yè)巖氣地質(zhì)資源潛力為134.42×1012m3，可采資源潛力為25.08×1012m3（不含青藏區(qū)）。據(jù)《中國(guó)頁(yè)巖氣資源調(diào)查報(bào)告（2014）》稱，截至2014年底，我國(guó)探獲頁(yè)巖氣三級(jí)地質(zhì)儲(chǔ)量近5 000×108m3[1-2]。

威遠(yuǎn)區(qū)塊位于四川盆地西南部，川西南古中斜坡低褶帶，區(qū)塊內(nèi)下志留統(tǒng)龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖大面積沉積，經(jīng)過(guò)多期的構(gòu)造演化，具有厚度大、埋藏深、有機(jī)碳含量高、成熟度高、含氣性高、裂縫發(fā)育、脆性好等特點(diǎn)，經(jīng)測(cè)算地質(zhì)儲(chǔ)量近1 200×108m3，但頁(yè)巖非常致密，其基質(zhì)孔隙為納米級(jí)，滲透率介于0.000 1～0.1 mD。因此常規(guī)井難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益開發(fā)，而水平井可以穿越更多優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層，并通過(guò)大規(guī)模壓裂溝通更多天然裂縫，增加單井產(chǎn)量[3-5]。

水平井的開發(fā)過(guò)程是首先通過(guò)對(duì)區(qū)域地質(zhì)、地震、測(cè)井和油藏資料的綜合研究，結(jié)合工程施工的要求設(shè)計(jì)出井眼軌跡，然后交由現(xiàn)場(chǎng)施工人員去實(shí)施。但是鉆前研究所使用的資料具有很大的不確定性，往往會(huì)導(dǎo)致實(shí)鉆過(guò)程中沿著設(shè)計(jì)軌跡鉆進(jìn)的水平井不在預(yù)期最佳的位置，從而影響了目的層的鉆遇效果，而地質(zhì)導(dǎo)向可以通過(guò)隨鉆測(cè)量多種地質(zhì)和工程參數(shù)對(duì)所鉆地層的地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)和對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果而調(diào)整控制井眼軌跡，使之命中最佳地質(zhì)目標(biāo)并在其中有效延伸。

1　水平井地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)難點(diǎn)

在川南地區(qū)受井控程度低，且水平井無(wú)導(dǎo)眼井設(shè)計(jì)，再加上縱向靶窗小、優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖埋藏深、構(gòu)造復(fù)雜、地層傾角變化大、地質(zhì)導(dǎo)向判別參數(shù)少等諸多因素影響，使得頁(yè)巖氣水平井工廠化開發(fā)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井難度較大[5]。

1.1縱向靶窗小

通過(guò)對(duì)川南威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧地區(qū)及重慶涪陵地區(qū)大量頁(yè)巖氣井進(jìn)行產(chǎn)能與水平井鉆遇層位分析可知，盡管優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度往往能達(dá)到40 m以上，但如何優(yōu)中選優(yōu)，精確確定最佳箱體位置對(duì)單井產(chǎn)能影響巨大。

威遠(yuǎn)區(qū)塊綜合巖性、物性、含氣性多因素將箱體位置設(shè)計(jì)為優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖底部6 m層位，由于縱向靶窗較小，容易造成出層的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)底部上奧陶統(tǒng)寶塔組石灰?guī)r為卡鉆、井漏事故多發(fā)井段，在實(shí)鉆的過(guò)程中，應(yīng)盡量避免井身軌跡過(guò)于靠近底部，于是實(shí)際靶窗高度介于3～4 m，操作難度大。

1.2靶點(diǎn)精確預(yù)測(cè)難度大

由于威遠(yuǎn)區(qū)塊構(gòu)造復(fù)雜，地層傾角變化較大，井控程度低，地震資料精確程度不夠，根據(jù)構(gòu)造預(yù)測(cè)及鄰井推測(cè)的箱體設(shè)計(jì)深度及地層傾角與實(shí)際目的層深度和傾角存在一定程度的偏差。

一方面當(dāng)箱體設(shè)計(jì)深度比實(shí)際目的層淺時(shí)，就會(huì)推遲入靶，加長(zhǎng)穩(wěn)斜段，增加靶前距，造成水平井段損失；另一方面當(dāng)設(shè)計(jì)箱體深度比實(shí)際目的層深時(shí)，就會(huì)提前入靶，增加了狗腿度，減少靶前距，造成工程施工難度大，若造斜率不夠，容易沿箱體底出層。如圖1-a所示威X-3井設(shè)計(jì)箱體垂深3 565 m，設(shè)計(jì)地層傾角0.8 o ，實(shí)鉆計(jì)算A點(diǎn)（箱體中部）垂深3 543.31 m，地層傾角0.98o，A點(diǎn)深度提前21.69 m（圖1-b），提前入靶造成狗腿度增加（約6.5o），加大了施工難度，也對(duì)后期完井及壓裂施工作業(yè)造成較大的影響。而地層傾角認(rèn)識(shí)的錯(cuò)誤對(duì)導(dǎo)向工作造成了較大的誤導(dǎo)，增加了脫靶及出層的風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)，由于部分井區(qū)地層傾角較大，地層傾角變化頻繁，沿地層下傾方向的水平井鉆遇地層視厚度明顯增加，沿地層上傾上傾方向的水平井鉆遇地層視厚度明顯變薄，對(duì)跟蹤過(guò)程中準(zhǔn)確預(yù)測(cè)靶點(diǎn)造成了較大的難度及挑戰(zhàn)。

圖1　威X-3井設(shè)計(jì)與實(shí)鉆導(dǎo)向?qū)Ρ葓D

1.3對(duì)比標(biāo)志層選取困難

隨鉆伽馬測(cè)井在大套穩(wěn)定的頁(yè)巖層段追蹤儲(chǔ)層導(dǎo)向作業(yè)，難度仍然較大。威遠(yuǎn)區(qū)塊龍馬溪組厚度介于286～450 m，第三次開鉆即進(jìn)入龍馬溪組頁(yè)巖層，在大套穩(wěn)定沉積的頁(yè)巖層段，僅一條伽馬曲線，可對(duì)比的參數(shù)少，標(biāo)志點(diǎn)選取難度大。

1.4鉆時(shí)、氣測(cè)資料失真嚴(yán)重

第三次開鉆采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向和過(guò)平衡鉆井，機(jī)械鉆速較快，現(xiàn)場(chǎng)氣測(cè)和鉆時(shí)資料可靠性降低。水平井在鉆進(jìn)過(guò)程中，由于鉆具與井壁的碰觸、鉆壓的傳導(dǎo)以及定向鉆進(jìn)都對(duì)鉆時(shí)都有較大影響；另外在水平段鉆進(jìn)過(guò)程中，巖石破碎程度、鉆井液密度、軌跡角度較大時(shí)氣體在水平段運(yùn)移等因素對(duì)氣測(cè)的影響較大。

1.5儀器盲區(qū)影響

地質(zhì)導(dǎo)向鉆井過(guò)程中，隨鉆測(cè)井資料能夠最直接最真實(shí)有效地反映地層變化，但是，在實(shí)際操作工程中，隨鉆測(cè)井儀器距井底有10～15 m的測(cè)量盲區(qū)，不能及時(shí)測(cè)量井底地質(zhì)資料。當(dāng)伽馬測(cè)到箱體邊界，此時(shí)鉆頭已出箱體10多米，此時(shí)調(diào)整井斜，當(dāng)鉆頭再次回到箱體，軌跡鉆遇箱體外已鉆進(jìn)了40～50 m的進(jìn)尺，造成箱體鉆遇率偏低。

2　頁(yè)巖氣水平井地質(zhì)導(dǎo)向關(guān)鍵技術(shù)

受制于解釋精度不夠、靶窗小、設(shè)計(jì)偏差大等諸多因素的影響，為實(shí)現(xiàn)水平井精確地質(zhì)導(dǎo)向，提高鉆遇率，對(duì)靶點(diǎn)深度、入靶角度的預(yù)測(cè)、水平段的準(zhǔn)確導(dǎo)向顯得尤為重要。

2.1靶點(diǎn)深度預(yù)測(cè)

2.1.1構(gòu)造預(yù)測(cè)法

威遠(yuǎn)區(qū)塊地震資料精度較差，在探井控制程度低的情況下對(duì)地質(zhì)導(dǎo)向造成了較大的影響，通過(guò)開發(fā)的深入，已鉆井控制程度越來(lái)越高，相關(guān)單位重新對(duì)地震資料進(jìn)行了精確標(biāo)定，并通過(guò)已鉆井對(duì)龍馬溪組底部構(gòu)造圖進(jìn)行多次修正，很大程度上減小了深度的誤差，在地層發(fā)育平緩的井區(qū)可以結(jié)合鄰井，直接利用構(gòu)造預(yù)測(cè)法對(duì)靶點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，但是在地層傾角變化復(fù)雜的區(qū)域，鄰井參考性大大降低，單純使用地震資料進(jìn)行靶點(diǎn)預(yù)測(cè)仍然存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，僅可作為參考使用。

2.1.2 地層對(duì)比預(yù)測(cè)法

威遠(yuǎn)地區(qū)龍馬溪組由于上部地層遭受剝蝕，整體地層厚度變化范圍較大，介于286～450 m，但下部?jī)?yōu)質(zhì)頁(yè)巖地層保存完好，厚度介于40～50 m，橫向可對(duì)比性強(qiáng)[6-7]。

通過(guò)鄰近探井威X井及實(shí)鉆井伽馬曲線對(duì)比分析可知，優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段GR特征明顯，可對(duì)比性強(qiáng)（圖2），由上到下可以識(shí)別出4個(gè)標(biāo)志層，特征如下。

圖2　龍馬溪組標(biāo)志層示意圖

標(biāo)志層1：優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖頂部標(biāo)志層，位于威X井2 530.61 m（垂深），伽馬曲線層微小幅度鋸齒狀，往下曲線緩慢抬升，氣測(cè)異常高值明顯。

標(biāo)志層2、3：位于優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層段中部，曲線呈鐘形雙峰特征，伽馬曲線中等幅度正異常。

標(biāo)志層4：位于優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層段中下部，靠近箱體頂部，曲線呈鐘形單峰高尖狀。往下以3.7 m左右低值伽馬頁(yè)巖段與箱體直接接觸。

通過(guò)以上標(biāo)志層的選取，在實(shí)鉆過(guò)程中可由上到下依次進(jìn)行識(shí)別對(duì)比，得出該點(diǎn)垂直方向箱體深度，同時(shí)結(jié)合靶點(diǎn)偏移距和地層傾角，準(zhǔn)確計(jì)算箱體深度。

2.1.3 地層傾角預(yù)測(cè)法

通過(guò)鄰井地層深度及傾角資料，選取鄰井與待鉆井設(shè)計(jì)靶點(diǎn)距離最近的點(diǎn)，計(jì)算兩點(diǎn)的距離以及該方向上地層視傾角，由該已知點(diǎn)深度推出待鉆井靶點(diǎn)深度，在距離較近、微構(gòu)造不發(fā)育的情況下，計(jì)算出的靶點(diǎn)深度可信度高。

2.2入靶角論證

同靶點(diǎn)深度預(yù)測(cè)方法類似，入靶角預(yù)測(cè)主要依據(jù)地震資料結(jié)合鄰井地層傾角方法以及實(shí)鉆計(jì)算方法予以確認(rèn)，在此主要對(duì)實(shí)鉆地層傾角計(jì)算方法進(jìn)行說(shuō)明。

由于頁(yè)巖地層厚度發(fā)育穩(wěn)定，在入靶前可以利用直井標(biāo)志層深度結(jié)合實(shí)鉆井標(biāo)志層深度進(jìn)行地層傾角計(jì)算，計(jì)算模型如圖3所示。計(jì)算方法如下[8-9]：

式中H表示實(shí)鉆井的標(biāo)志層2（c2點(diǎn)）與標(biāo)志層2（c3點(diǎn)）垂深差，m；L表示實(shí)鉆井標(biāo)志層1（c4點(diǎn)）與實(shí)鉆井標(biāo)志層2（c3點(diǎn)）視平移差，m。

圖3　地層傾角計(jì)算方法圖

實(shí)鉆過(guò)程中，由于地層傾角變化頻繁及井軌跡方位對(duì)視地層傾角計(jì)算結(jié)果影響較大，需要結(jié)合不同標(biāo)志層對(duì)地層傾角進(jìn)行多次復(fù)核計(jì)算，以達(dá)到逐步控制精確入靶的目的。

以威X-5井為例（圖2）：井深3 060.5 m時(shí)，垂深2 984.81 m，視平移164.32 m，通過(guò)對(duì)比相當(dāng)于直井威X井2 541.44 m，通過(guò)1、2兩點(diǎn)計(jì)算的地層傾角為10.22o。

井深3 077.1 m時(shí)，垂深2 992.51 m，視平移178.45 m，通過(guò)對(duì)比相當(dāng)于直井威X井2547 m，通過(guò)1、3兩點(diǎn)計(jì)算的地層傾角為9.45o。

井深3 140 m時(shí)，垂深3 015.45 m，視平移235.79 m，通過(guò)對(duì)比相當(dāng)于直井威X井2 560.31 m，通過(guò)2、4兩點(diǎn)計(jì)算的地層傾角為9.35o，通過(guò)3、4兩點(diǎn)計(jì)算的地層傾角為9.53o。

最終確認(rèn)箱體地層傾角在9.5o左右，進(jìn)入箱體后確認(rèn)地層傾角為9.45o，與計(jì)算結(jié)果基本一致。同時(shí)可以看出通過(guò)不同的標(biāo)志層進(jìn)行計(jì)算，地層傾角差異較大，標(biāo)志層離箱體位置越近，計(jì)算結(jié)果誤差越小。

2.3水平段導(dǎo)向

2.3.1 三維地震預(yù)測(cè)

在地層傾角變化大，微構(gòu)造發(fā)育的背景下，充分利用三維地震模型指導(dǎo)水平段導(dǎo)向。沿水平段設(shè)計(jì)軌跡方位切一條地震深度剖面，通過(guò)地震剖面，判斷地層大致視傾角以及微構(gòu)造的發(fā)育情況。

2.3.2 目標(biāo)儲(chǔ)層細(xì)化分層

圖2威遠(yuǎn)區(qū)塊優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖底部箱體伽馬特征呈山峰狀特征，存在2個(gè)伽馬高峰和1個(gè)伽馬低值段，而且伽馬高峰之間、箱體內(nèi)伽馬低值層段與箱體上部伽馬低值段在伽馬數(shù)值上差異明顯。實(shí)踐中依據(jù)伽馬曲線特征，將龍馬溪組底部箱體頁(yè)巖精細(xì)劃分，達(dá)到了實(shí)鉆過(guò)程中軌跡位于鉆遇箱體內(nèi)部具體位置的正確確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體的精細(xì)化控制，同時(shí)在水平段導(dǎo)向過(guò)程中，利用小層的伽馬特征，結(jié)合鉆時(shí)、氣測(cè)錄井等資料，消除儀器盲區(qū)的影響，做到提前預(yù)判，及時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)水平段精準(zhǔn)地質(zhì)導(dǎo)向。

3　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

以威X-2井為例，該井由東向400 m的1口已完鉆水平井，北偏東方向約5 km的一口直井評(píng)價(jià)井控制。目標(biāo)箱體設(shè)計(jì)在優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖底部，設(shè)計(jì)A點(diǎn)位置箱體垂深為2 881～2 887 m，設(shè)計(jì)箱體中部入靶，入靶角為98o。在入靶地質(zhì)導(dǎo)向過(guò)程中，通過(guò)地層對(duì)比，各標(biāo)志點(diǎn)修正靶點(diǎn)深度和計(jì)算地層視傾角[10]，在垂深2 884 m處，以95o穩(wěn)斜探箱體頂，最終準(zhǔn)確入靶，實(shí)鉆靶點(diǎn)垂深為2 878.5 m，井斜角為98o。水平段鉆進(jìn)過(guò)程中，以箱體頂部的高伽馬和底部的高伽馬來(lái)控制軌跡在箱體中穿行，同時(shí)利用重復(fù)出現(xiàn)地層計(jì)算地層視傾角，結(jié)合氣測(cè)鉆時(shí)曲線消除儀器盲區(qū)的影響。最終該井完鉆井深為4 650 m，水平段長(zhǎng)度為1 370 m，平均伽馬值為300.98 API，平均測(cè)井解釋TOC為4.28%，箱體鉆遇率達(dá)100%。

自2014年以來(lái)，通過(guò)對(duì)威遠(yuǎn)區(qū)塊地質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷深入，水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的不斷總結(jié)提升，水平井箱體鉆遇率取得了明顯的提升，平均鉆遇率由2014年的89.26%上升到2015年的99.36%，水平段各項(xiàng)參數(shù)均取得較大的提升（表1）。

表1　已鉆井鉆遇儲(chǔ)層情況統(tǒng)計(jì)表

目前，區(qū)塊已完鉆27口水平井，平均井深為5 043 m，水平段長(zhǎng)度為1 428.96 m，箱體鉆遇率為95.75%。為后續(xù)工作的進(jìn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從目前已鉆井的生產(chǎn)情況可以看出（表2），箱體的鉆遇率對(duì)頁(yè)巖氣產(chǎn)能影響巨大。以威X-4井為例，箱體鉆遇率為100%，測(cè)井解釋水平段平均TOC為5.42%，含氣量為4.99 m3/t，脆性指數(shù)為77.05%，一類儲(chǔ)層長(zhǎng)度占水平段總長(zhǎng)度為87.35%，測(cè)試產(chǎn)量為28.77×104m3/d。自2015年5月5日開井截至2015年9月底累計(jì)產(chǎn)氣為3 398× 104m3。為目前威遠(yuǎn)區(qū)塊測(cè)試產(chǎn)量及累積產(chǎn)量最高的一口井。而威XX-4井，箱體鉆遇率為79%，測(cè)井解釋水平段平均TOC為3.75%，含氣量為3.64 m3/t，脆性指數(shù)為56.43%，一類儲(chǔ)層長(zhǎng)度占水平段總長(zhǎng)度為60.53%，測(cè)試產(chǎn)量為10.22×104m3/d。自2015年7月25日開井截至2015年9月底累計(jì)產(chǎn)氣量為420×104m3。由此可見箱體的鉆遇對(duì)于頁(yè)巖氣生產(chǎn)影響重大。因此加大導(dǎo)向工作力度，實(shí)現(xiàn)箱體及優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖的精準(zhǔn)鉆遇對(duì)應(yīng)頁(yè)巖氣后期開發(fā)至關(guān)重要，是確保威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣示范區(qū)順利建成的首要工作。

表2　已鉆井生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)表

4　結(jié)論與建議

在綜合地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，以地質(zhì)、三維地震、隨鉆測(cè)井、氣測(cè)全烴多種方式進(jìn)行優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖箱體地質(zhì)導(dǎo)向，可實(shí)現(xiàn)箱體的準(zhǔn)確著陸及水平段的精準(zhǔn)穿行。

1）充分利用地質(zhì)資料、地震資料、鄰井資料進(jìn)行靶點(diǎn)深度、箱體傾角預(yù)測(cè)。

2）實(shí)鉆過(guò)程中優(yōu)選標(biāo)志層組合、根據(jù)根據(jù)實(shí)鉆伽馬曲線特征，加強(qiáng)地層精細(xì)對(duì)比，精確計(jì)算地層傾角，箱體深度，同時(shí)結(jié)合鉆時(shí)氣測(cè)特征等多種參數(shù)，預(yù)判鉆頭位置及儲(chǔ)層變化趨勢(shì)，及時(shí)調(diào)整軌跡，降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)，提高箱體鉆遇率。

3）為進(jìn)一步提高導(dǎo)向工作效果，確保開發(fā)工作有效運(yùn)行，可適當(dāng)選取近鉆頭伽馬導(dǎo)向儀器，隨鉆電阻率成像、伽馬成像等新的設(shè)備、技術(shù)運(yùn)用到頁(yè)巖氣鉆井導(dǎo)向工作中來(lái)，以進(jìn)一步提高工作成效。

[1] 張金川, 徐波, 聶海寬, 汪宗余, 林拓, 姜生玲, 等. 中國(guó)頁(yè)巖氣資源勘探潛力[J]. 天然氣工業(yè), 2008, 28(6): 136-140. Zhang Jinchuan, Xu Bo, Nie Haikuan, Wang Zongyu, Lin Tuo,Jiang Shengling, et al. Exploration potential of shale gas resources in China[J]. Natural Gas Industry, 2008, 28(6): 136-140.

[2] 鄒才能, 董大忠, 王社教, 李建忠, 李新景, 王玉滿, 等. 中國(guó)頁(yè)巖氣形成機(jī)理、地質(zhì)特征及資源潛力[J]. 石油勘探與開發(fā), 2010, 37(6): 641-653. Zou Caineng, Dong Dazhong, Wang Shejiao, Li Jianzhong,Li Xinjing, Wang Yuman, et al. Geological characteristics, formation mechanism and resource potential of shale gas in China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2010, 37(6): 641-653.

[3] 郭彤樓, 劉若冰. 復(fù)雜構(gòu)造區(qū)高演化程度海相頁(yè)巖氣勘探突破的啟示——以四川盆地東部盆緣JY1井為例[J]. 天然氣地球科學(xué), 2013, 24(4): 643-651. Guo Tonglou,Liu Ruobing. Implications from marine shale gas exploration breakthrough in complicated structural area at high thermal stage: Taking Longmaxi Formation in Well JY1 as an example[J]. Natural Gas Geoscience, 2013, 24(4): 643-651.

[4] 李玉喜, 喬德武, 姜文利, 張春賀. 頁(yè)巖氣含氣量和頁(yè)巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)綜述[J]. 地質(zhì)通報(bào), 2011, 30(增刊1): 308-317. Li Yuxi, Qiao Dewu, Jiang Wenli, Zhang Chunhe. Gas content of gas-bearing shale and its geological evaluation summary[J]. Geological Bulletin of China, 2011, 30(S1): 308-317.

[5] 汪凱明, 韓克寧. 頁(yè)巖氣水平井地質(zhì)導(dǎo)向中的幾個(gè)問(wèn)題[J]. 油氣藏評(píng)價(jià)與開發(fā), 2014, 4(1): 69-73. Wang Kaiming, Han Kening. Several issues about geosteering of shale gas horizontal wells[J]. Reservoir Evaluation and Development, 2014, 4(1): 69-73.

[6] 李增科, 馮愛國(guó), 任元. 頁(yè)巖氣水平井地質(zhì)導(dǎo)向標(biāo)志層確定方法及應(yīng)用[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2015, 15（14）: 148-151. Li Zengke, Feng Aiguo, Ren Yuan. Shale gas horizontal well geosteering mark layer calculation method and application[J]. Science Technology and Engineering, 2015, 15(14): 148-151.

[7] 齊寶權(quán), 楊小兵, 張樹東, 曹蓁. 應(yīng)用測(cè)井資料評(píng)價(jià)四川盆地南部頁(yè)巖氣儲(chǔ)層[J]. 天然氣工業(yè), 2011, 31(4): 44-47. Qi Baoquan, Yang Xiaobing, Zhang Shudong, Cao Zhen. Logging evaluation of shale gas reservoirs in the southern Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2011, 31(4): 44-47.

[8] 李一超, 王志戰(zhàn), 秦黎明, 徐洪澤. 水平井地質(zhì)導(dǎo)向錄井關(guān)鍵技術(shù)[J]. 石油勘探與開發(fā), 2012, 39(5): 620-625. Li Yichao, Wang Zhizhan, Qin Liming, Xu Hongze. Key surface logging technologies in horizontal geosteering drilling[J]. Petroleum Exploration and Development, 2012,39(5): 620-625.

[9] 竇松江, 趙平起. 水平井隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向方法的研究與應(yīng)用[J].海洋石油, 2009, 29(4): 77-82. Dou Songjiang, Zhao Pingqi. The research and application of horizontal well geosteering method[J]. Offshore Oil, 2009,29(4): 77-82.

[10] 陳志鵬，梁興，王高成，焦亞軍，張介輝，李兆豐，等.旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在水平井中的應(yīng)用及體會(huì)——以昭通頁(yè)巖氣示范區(qū)為例[J]. 天然氣工業(yè), 2015, 35(12): 64-70. Chen Zhipeng, Liang Xing, Wang Gaocheng, Jiao Yajun,Zhang Jiehui, Li Zhaofeng, et al. Application of rotary geosteering technology in horizontal wells and its implication: A case study of the Zhaotong shale gas demonstration area of Yunnan[J]. Natural Gas Industry, 2015, 35(12): 64-70.

(修改回稿日期 2016-03-03編 輯 凌忠)

Geosteering technology in the drilling of shale gas horizontal wells

Liu Xuli
(CNPC Great Wall Drilling Company, Beijing 100101, China)

NATUR. GAS IND. VOLUME 36, ISSUE 5, pp.69-73,5/25/2016. (ISSN 1000-0976; In Chinese)

In the southern Sichuan Basin, the major target horizon of shale gas development is the 6 m-thick Lower Silurian Longmaxi Fm marine shale. It is characterized by smaller target window, complex structures and greatly varied stratigraphic dips, so it is possible for the actual drilling trajectory to miss the targets and run out of the target layers. In this paper, the shale gas horizontal wells in Weiyuan Block in the Sichuan Basin were taken as examples in analyzing the technical difficulties that occurred during the geosteering of horizontal wells in this block and the related reasons. Then, the solutions were worked out starting from the key points of target orientation and horizontal section geosteering. First, the high-GR shale markers on the stratigraphic section were measured one by one by applying GR detection while drilling, and combined with the geological logging, the accurate targeting point of hole trajectory was determined, so that the well track can run into the target accurately in accordance with the designed deviation angle. Second, the characteristics of low-value intervals in quality shale reservoirs were identified by applying GR detection in drilling, and combined with the seismic depth profile, the approximate apparent stratigraphic dips and the development situations of micro-structures were discriminated, so that the position of actual trajectory in drilling box can be confirmed accurately to guarantee the drilling ratio of reservoirs. Based on the field application within 2 years, 27 horizontal wells have been drilled in this block with an average depth of 5 043 m, average length of horizontal sections 1 428.96 m and drilling ratio of quality box shale 95.75%. It is concluded that the quality box shale geosteering method, together with geologic, 3D seismic and gas logging total hydrocarbon content technologies, can guarantee the accurate landing of boxes and the precise drilling of horizontal sections.

Sichuan Basin; Shale gas; Horizontal well; Geosteering; Drilling ratio; Test production; Well trajectory; Early Silurian; Longmaxi Fm

10.3787/j.issn.1000-0976.2016.05.010

劉旭禮，1963年生，高級(jí)工程師，碩士；現(xiàn)任中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司副總工程師兼四川頁(yè)巖氣項(xiàng)目部經(jīng)理；主要從事頁(yè)巖氣開發(fā)技術(shù)研究及管理工作。地址：（100101）北京市朝陽(yáng)區(qū)安立路101號(hào)名人大廈。ORCID:0000-0003-2374-5825。E-mail:liuxuli2005@126.com