查樹(shù)貴,劉利平,廖 朋,吳娜珠,崔志恒,周從業(yè)

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司江漢油田分公司物探研究院,湖北武漢430035;2.長(zhǎng)江師范學(xué)院,重慶408100;3.中石化重慶涪陵頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)有限公司,重慶408100)

頁(yè)巖氣作為一種大規(guī)模低豐度連續(xù)成藏的非常規(guī)油氣資源,以吸附態(tài)和游離態(tài)賦存于暗色富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖層系中。相較常規(guī)油氣儲(chǔ)層,頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層孔隙度和滲透率極低,頁(yè)巖氣藏的采收率較大程度依賴于水平井鉆井和有效的壓裂改造。水平井可以大幅增加目標(biāo)產(chǎn)層的泄油氣面積,提高油氣層的開(kāi)采效率,與直井相比,其成本雖然提高了1～2倍,但產(chǎn)量卻增加了2～4倍[1-2]。水平井是實(shí)現(xiàn)薄層油氣、低滲透-致密油氣、稠油、頁(yè)巖氣等油氣藏高效開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

在水平井的鉆進(jìn)過(guò)程中,地質(zhì)導(dǎo)向起著至關(guān)重要的作用,它綜合利用地質(zhì)、構(gòu)造、測(cè)井、測(cè)試等多種資料進(jìn)行分析,尋找氣層最為有利的發(fā)育部位,以降低鉆井風(fēng)險(xiǎn),提高鉆井的命中率[3],保障水平井的單井產(chǎn)能。早期的地質(zhì)導(dǎo)向主要依靠測(cè)錄井和構(gòu)造圖,并未引入地質(zhì)導(dǎo)向模型[4-5],客觀上受儀器精度、儀器盲區(qū)長(zhǎng)度以及構(gòu)造圖精度影響較大,主觀上對(duì)操作人員的控制精度要求較高。近些年,地質(zhì)導(dǎo)向模型逐漸被引入[6-8],李一超等[6]和張德軍[7]的研究指出對(duì)不準(zhǔn)確的鉆前模型,可以在實(shí)際導(dǎo)向中加以修正,但未提及修正方法;王理斌等[8]的研究提供了一種應(yīng)用Workflow模塊更新地質(zhì)模型的研究思路,其主要應(yīng)用于構(gòu)造簡(jiǎn)單地區(qū)。而涪陵氣田(特別是焦石壩斷背斜以外區(qū)塊)構(gòu)造復(fù)雜,斷裂發(fā)育,水平井初始地質(zhì)導(dǎo)向模型往往與實(shí)鉆差異較大,這給涪陵頁(yè)巖氣田水平井軌跡跟蹤、調(diào)整與控制帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。為解決實(shí)鉆過(guò)程中初始地質(zhì)導(dǎo)向模型不準(zhǔn)確的問(wèn)題,本文提出了實(shí)時(shí)更新的速度場(chǎng)地震地質(zhì)導(dǎo)向模型修正思路,并形成了一套水平井地震地質(zhì)導(dǎo)向方法。

1 涪陵頁(yè)巖氣田概況

2012年11月,重慶涪陵焦石壩地區(qū)鉆探的JY1HF井獲得日產(chǎn)20多萬(wàn)方的高產(chǎn)工業(yè)氣流,隨后部署實(shí)施的JY2井、JY3井和JY4井均獲中—高產(chǎn)天然氣流,自此拉開(kāi)了涪陵千萬(wàn)方級(jí)頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)的序幕[9-12]。如圖1所示,涪陵頁(yè)巖氣田焦石壩區(qū)塊在構(gòu)造上位于川東高陡褶皺帶的萬(wàn)縣復(fù)向斜東南部,是川東、川南及鄂西斷褶帶等多個(gè)構(gòu)造單元的結(jié)合部[13-14],總體表現(xiàn)為隆凹相間的特征,具有東西分帶、南北分塊的特點(diǎn)。邊部構(gòu)造復(fù)雜,地層變形強(qiáng)烈;主體區(qū)塊局部微幅構(gòu)造發(fā)育,地層傾角變化較大。

圖1 涪陵頁(yè)巖氣田焦石壩區(qū)塊奧陶系五峰組(O3w)反射層構(gòu)造

涪陵焦石壩地區(qū)頁(yè)巖氣層為晚奧陶世五峰組(O3w)—早志留世龍馬溪組(S1l)下段地層,主要發(fā)育了一套暗色富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖,整體為深水陸棚沉積,平面分布穩(wěn)定,厚度變化不大。根據(jù)巖性、電性、物性、脆性、含氣性及地化特征,頁(yè)巖氣層段縱向上可細(xì)分為9個(gè)小層(圖2)。在目前涪陵頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)中,一般要求水平井在主力氣層(①～⑤小層,約38m)中部入靶,水平段在優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣層(①～③小層,約20m)穿行。

圖2 JY1井-JY2井-JY3井-JY4井O3W—S1l地層對(duì)比

2 水平井地震地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

地震地質(zhì)導(dǎo)向是綜合利用地質(zhì)、地震、鉆井、錄井、測(cè)井等多種數(shù)據(jù)信息,研究獲取井下實(shí)際地質(zhì)特征,并對(duì)鉆井軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤、調(diào)整與控制的一套技術(shù)。水平井地震地質(zhì)導(dǎo)向可分解為水平井著陸導(dǎo)向和水平段導(dǎo)向[8-9],主要包括入靶點(diǎn)深度預(yù)測(cè)與調(diào)整以及水平段井軌跡跟蹤與調(diào)整;前者確保鉆頭準(zhǔn)確鉆進(jìn)目的層,后者確保水平段在目的層中鉆進(jìn)。

水平井地震地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)思路為:在水平井軌跡跟蹤調(diào)整過(guò)程中,首先開(kāi)展地層特征及小層精細(xì)對(duì)比分析,弄清井眼軌跡穿遇的各套地層的地震及地質(zhì)特征;其次根據(jù)地質(zhì)分層數(shù)據(jù)與地震資料開(kāi)展構(gòu)造精細(xì)研究;再次根據(jù)地層特征及構(gòu)造特征研究成果對(duì)靶點(diǎn)深度及地層產(chǎn)狀進(jìn)行預(yù)測(cè);最后緊密跟蹤鉆井動(dòng)態(tài)資料,及時(shí)更新認(rèn)識(shí)及相關(guān)數(shù)據(jù),滾動(dòng)調(diào)整鉆井軌跡。

2.1 地層特征分析

地層特征分析在水平井地震地質(zhì)導(dǎo)向中具有重要作用。只有了解地層特征,才能更加準(zhǔn)確地判斷鉆頭所處的位置,為速度場(chǎng)實(shí)時(shí)更新提供依據(jù)。涪陵焦石壩地區(qū)的地層特征分析主要包含兩個(gè)方面,即標(biāo)志層特征分析以及近目的層與目的層的標(biāo)志點(diǎn)特征分析。

2.1.1 標(biāo)志層特征分析

涪陵焦石壩地區(qū)標(biāo)志層主要包括二疊系龍?zhí)督M(P2l)、二疊系梁山組(P1l)、奧陶系五峰組(O3w)(圖3),輔助標(biāo)準(zhǔn)層有龍馬溪組中段(濁積砂巖段)。

二疊系龍?zhí)督M(P2l):巖性為灰黑色泥巖、灰色、深灰色灰?guī)r、生屑灰?guī)r互層,間夾薄煤層。上覆長(zhǎng)興組與下伏的茅口組均為灰?guī)r。電性特征主要表現(xiàn)為高伽馬、高聲波時(shí)差、低密度等,底部地震反射表現(xiàn)為連續(xù)的波組強(qiáng)反射特征。

圖3 涪陵頁(yè)巖氣田標(biāo)志層特征

二疊系梁山組(P1l):巖性為泥頁(yè)巖,上覆棲霞組地層巖性為灰?guī)r。電性特征主要表現(xiàn)為高伽馬、高聲波時(shí)差、低密度等,底部地震反射表現(xiàn)為連續(xù)的波組中強(qiáng)反射特征。

奧陶系五峰組(O3w):巖性為黑色碳質(zhì)頁(yè)巖,下伏地層巖性為灰?guī)r。電性特征主要表現(xiàn)為高伽馬、高聲波時(shí)差、低密度等,底部地震反射表現(xiàn)為連續(xù)的超強(qiáng)反射波組特征。

在一期產(chǎn)建區(qū)北部,志留系龍馬溪組濁積砂巖段也可作為輔助標(biāo)準(zhǔn)層。其巖性為含泥質(zhì)粉砂巖,上覆與下伏地層巖性均為泥巖。電性特征主要表現(xiàn)為低伽馬;頂部地震反射特征因所處區(qū)域的環(huán)境不同而差異明顯,北部表現(xiàn)為較連續(xù)的中強(qiáng)反射波組特征,南部部分區(qū)域表現(xiàn)為前積反射結(jié)構(gòu)特征,部分地區(qū)表現(xiàn)為斷續(xù)的弱反射或中強(qiáng)反射波組特征。

2.1.2 標(biāo)志點(diǎn)特征分析

目的層與近目的層標(biāo)志點(diǎn)是精準(zhǔn)入靶的關(guān)鍵控制點(diǎn),開(kāi)展近目的層與目的層的小層特征精細(xì)對(duì)比,尋找區(qū)域普遍存在且特征較為明顯的特征點(diǎn)作為精準(zhǔn)入靶的關(guān)鍵控制點(diǎn)。

涪陵頁(yè)巖氣田龍馬溪組中段—五峰組可確定B1,B2,…,B9共9個(gè)標(biāo)志點(diǎn),在隨鉆過(guò)程中,每個(gè)標(biāo)志點(diǎn)伽馬值均存在的高、低峰特征(圖4)對(duì)井軌跡的控制起到了非常重要的作用。

2.2 構(gòu)造精細(xì)研究

受限于地震資料品質(zhì),水平井初始地質(zhì)導(dǎo)向模型往往精度不高,這給頁(yè)巖氣水平井精準(zhǔn)入靶與高效穿行帶來(lái)了一定挑戰(zhàn)。為滿足涪陵頁(yè)巖氣田高效開(kāi)發(fā)的要求,盡量減少鉆井停等時(shí)間,引入了速度場(chǎng)實(shí)時(shí)更新技術(shù),這給構(gòu)造圖的精細(xì)修編與地震資料的快速更新帶來(lái)了方便。

速度場(chǎng)實(shí)時(shí)更新即在高精度速度場(chǎng)的基礎(chǔ)上,不斷應(yīng)用實(shí)鉆標(biāo)志層深度數(shù)據(jù)對(duì)原有的速度場(chǎng)進(jìn)行更新與迭代,以獲取精度越來(lái)越高的速度場(chǎng)。在開(kāi)展新一輪的速度場(chǎng)數(shù)據(jù)更新時(shí),以上一次獲取的老速度場(chǎng)作為質(zhì)量控制,及時(shí)利用新一輪的實(shí)鉆標(biāo)志層數(shù)據(jù)計(jì)算誤差趨勢(shì)面,并對(duì)初始速度場(chǎng)進(jìn)行局部誤差校正,以提高局部速度的精度,進(jìn)而更新全區(qū)三維速度場(chǎng)。在全區(qū)速度場(chǎng)實(shí)時(shí)更新完成之后,迅速利用新的速度場(chǎng)對(duì)時(shí)間域地震資料進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換,以獲取構(gòu)造形態(tài)更加逼近真實(shí)的地震地質(zhì)導(dǎo)向模型,及時(shí)為水平井地震地質(zhì)導(dǎo)向提供支持。

2.3 井眼軌跡跟蹤階段劃分

根據(jù)焦石壩地區(qū)地層特征及目的層深度,鉆井井深結(jié)構(gòu)劃分為3個(gè)開(kāi)次,一開(kāi)鉆至飛仙關(guān)組或長(zhǎng)興組,二開(kāi)鉆至龍馬溪組上段或中段,三開(kāi)鉆至目的層(龍馬溪組下段—五峰組)。

結(jié)合鉆井開(kāi)次、地層特征將整個(gè)水平井跟蹤調(diào)整劃分為入靶階段和水平段階段,入靶階段又可細(xì)分為:二開(kāi)階段、三開(kāi)入靶階段(圖5)。

2.3.1 二開(kāi)階段

遠(yuǎn)離目的層控制性調(diào)整,為三開(kāi)提供更好的工程可操作條件,提高有效入靶概率。該階段主要有兩個(gè)控制點(diǎn),一個(gè)為梁山組,另一個(gè)為二開(kāi)結(jié)束點(diǎn)。

圖4 近目的層與目的層標(biāo)志點(diǎn)特征

圖5 水平井跟蹤階段劃分

2.3.2 三開(kāi)入靶階段

近目的層滾動(dòng)式精準(zhǔn)調(diào)整,主要為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)入靶。在標(biāo)志點(diǎn)分析中提到近目的層與目的層有9個(gè)標(biāo)志點(diǎn),在該階段最重要的控制點(diǎn)有3個(gè):一個(gè)為濁積砂段頂部砂巖條帶(B1),伽馬曲線上表現(xiàn)出非常明顯的低伽馬尖形態(tài);一個(gè)為⑧號(hào)層頂部的含灰質(zhì)泥巖條帶(B4),伽馬曲線上表現(xiàn)出較明顯且普遍存在的低伽馬尖形態(tài);一個(gè)為⑥號(hào)小層頂部的碳質(zhì)頁(yè)巖條帶(B6),伽馬曲線上表現(xiàn)出較明顯且普遍存在的高伽馬尖形態(tài)(圖4)。這3個(gè)清晰的標(biāo)志點(diǎn)為近目的層的滾動(dòng)調(diào)整提供了很好的控制點(diǎn)。

2.3.3 水平段階段

主要是根據(jù)已鉆水平段地質(zhì)特征計(jì)算的地層傾角分析井眼軌跡與地層的交切關(guān)系,結(jié)合地震資料品質(zhì)、構(gòu)造特征、地震偏移成像原理預(yù)測(cè)待鉆水平段地層產(chǎn)狀,為井眼軌跡實(shí)時(shí)調(diào)整提出合適的建議,保障水平井在優(yōu)質(zhì)氣層中的高效穿行。

2.4 入靶階段井眼軌跡跟蹤與調(diào)整

在跟蹤鉆井動(dòng)態(tài)的同時(shí),我們的構(gòu)造認(rèn)識(shí)也在發(fā)生變化,這就需要對(duì)井眼軌跡設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整,主要是對(duì)靶點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。靶點(diǎn)調(diào)整主要包含靶點(diǎn)個(gè)數(shù)調(diào)整、靶點(diǎn)坐標(biāo)調(diào)整和靶點(diǎn)深度調(diào)整。

靶點(diǎn)深度預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性是保證精準(zhǔn)入靶的核心要素。因?yàn)榈卣鹳Y料處理成果較多,預(yù)測(cè)方法較多,所以選擇合適的資料與預(yù)測(cè)方法才能得到更加準(zhǔn)確的靶點(diǎn)深度。

就焦石壩地區(qū)的地震資料情況及鉆井動(dòng)態(tài)情況歸納了以下5種靶點(diǎn)深度預(yù)測(cè)方法。

2.4.1 利用鄰井平均速度預(yù)測(cè)

在區(qū)域評(píng)價(jià)時(shí)期,因?yàn)槿鄙偕疃扔虻卣鹳Y料,所以井控程度很低,將附近的導(dǎo)眼井的聲波測(cè)井資料或垂直地震剖面資料經(jīng)過(guò)人工合成轉(zhuǎn)換成地震記錄(地震道),用來(lái)精細(xì)標(biāo)定層位,得到井區(qū)的時(shí)深曲線,然后結(jié)合時(shí)間域地震資料預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)井的靶點(diǎn)深度。

2.4.2 利用區(qū)域?qū)铀俣阮A(yù)測(cè)

當(dāng)正鉆井鉆遇目的層上部某標(biāo)志層時(shí),利用附近完鉆導(dǎo)眼井VSP資料或聲波測(cè)井資料,計(jì)算該標(biāo)志層與目的層之間各層的層速度,然后結(jié)合該標(biāo)志層與入靶點(diǎn)之間的時(shí)差,綜合計(jì)算入靶點(diǎn)深度。在完鉆井資料較少的地區(qū),該方法實(shí)用性較強(qiáng)。

2.4.3 變速成圖預(yù)測(cè)

在缺少深度域資料或者深度域資料井震誤差較大(前期成像處理時(shí)井控程度較低),且該區(qū)域目前井控程度較高時(shí),一般采用變速成圖的方法來(lái)預(yù)測(cè)靶點(diǎn)深度,將構(gòu)造圖上讀取的深度與其他方法預(yù)測(cè)的結(jié)果相互佐證。在一期產(chǎn)建區(qū)及江東區(qū)塊主要應(yīng)用該方法對(duì)靶點(diǎn)深度進(jìn)行預(yù)測(cè)與調(diào)整。

2.4.4 鄰井井震誤差法預(yù)測(cè)

該方法主要建立在深度域資料的基礎(chǔ)上,根據(jù)鄰井井震誤差以及區(qū)域的井震誤差趨勢(shì)來(lái)預(yù)測(cè)靶點(diǎn)深度,若實(shí)鉆點(diǎn)與預(yù)測(cè)點(diǎn)較近(水平距離300m以內(nèi)),則該方法預(yù)測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確,若實(shí)鉆點(diǎn)與預(yù)測(cè)點(diǎn)較遠(yuǎn)(水平距離大于300m),一般會(huì)同時(shí)采用其它方法進(jìn)行預(yù)測(cè),再相互佐證。

2.4.5 地層等厚對(duì)比法預(yù)測(cè)

在鉆遇近目的層(龍馬溪組中段和下段上部)時(shí),一般采取地層等厚對(duì)比來(lái)預(yù)測(cè)靶點(diǎn)深度,這需要開(kāi)展鄰井的小層精細(xì)對(duì)比,根據(jù)鄰井的小層厚度,結(jié)合地震預(yù)測(cè)的井眼軌跡方向的地層產(chǎn)狀綜合預(yù)測(cè)靶點(diǎn)深度。隨著鉆頭往目地層逐步逼近,預(yù)測(cè)的精度不斷提高。以正鉆井鉆遇濁積砂(龍馬溪組中段)為例(圖6),正鉆井A靶點(diǎn)預(yù)測(cè)深度H2=H1+h±L1+L2(下傾為+,上傾為-),其中:H1為本井濁積砂底垂深;h為鄰井濁積砂底至氣頂垂厚;L1為本井濁積砂底至A靶點(diǎn)氣頂處垂差;L2為鄰井氣頂至氣中垂厚。

圖6 等厚對(duì)比法預(yù)測(cè)A靶點(diǎn)示意

該方法在附近有完鉆井、標(biāo)志層特征明顯且地層厚度橫向分布穩(wěn)定的情況下,適用性較強(qiáng),預(yù)測(cè)精度較高。

在鉆遇標(biāo)志點(diǎn)B1～B6的過(guò)程中,綜合運(yùn)用以上方法，緊密跟蹤，滾動(dòng)預(yù)測(cè)，逐步縮小預(yù)測(cè)誤差。以平橋斷背斜北翼的W1井為例(圖7)，鉆遇B1時(shí)，預(yù)測(cè)A靶點(diǎn)氣層底垂深為3362m,鉆遇B6時(shí),預(yù)測(cè)A靶點(diǎn)氣層底垂深為3349m，實(shí)鉆揭示A靶點(diǎn)氣層底垂深3345m。鉆頭從B1鉆至B6的過(guò)程中,設(shè)計(jì)深度與實(shí)鉆深度誤差由17m縮小至4m。

2.5 水平段階段井眼軌跡跟蹤與調(diào)整

2.5.1 軌跡控制原則

根據(jù)開(kāi)發(fā)目的與地質(zhì)特征的不同,涪陵頁(yè)巖氣田主要目的層存在差異。以下部氣層(①～⑤號(hào)小層)為主體開(kāi)發(fā)目標(biāo),平橋區(qū)塊優(yōu)質(zhì)層位為③號(hào)小層,其他區(qū)塊的優(yōu)質(zhì)層位為①～③號(hào)小層;以上部氣層(⑥～⑨小層)為評(píng)價(jià)目標(biāo),其優(yōu)質(zhì)層位為⑧號(hào)小層下部。

依據(jù)優(yōu)質(zhì)層位的縱向位置、厚度、隨鉆特征(伽馬、氣測(cè)、鉆時(shí)數(shù)據(jù))等不同,建立對(duì)應(yīng)的軌跡控制原則。開(kāi)展小層精細(xì)對(duì)比,尋找優(yōu)質(zhì)氣層頂部與底部的特征點(diǎn)作為軌跡穿行窗口,并以優(yōu)質(zhì)氣層中部附近的特征點(diǎn)為軸,控制井眼軌跡繞軸穿行。

2.5.2 鉆頭位置確認(rèn)

依據(jù)標(biāo)志層特征分析,結(jié)合錄井巖性、氣測(cè)及鉆時(shí)數(shù)據(jù),開(kāi)展小層精細(xì)對(duì)比研究,確定鉆頭所處的小層以及距該小層頂、底的距離。遇到實(shí)鉆情況與地震深度剖面差異較大時(shí),需進(jìn)行速度場(chǎng)更新及疊前時(shí)間域偏移地震資料轉(zhuǎn)換為深度域偏移地震資料。

圖7 W1井鉆遇B1時(shí)靶點(diǎn)深度預(yù)測(cè)

2.5.3 已鉆水平段地層視傾角(水平段方向)計(jì)算

依據(jù)隨鉆自然伽馬和標(biāo)志層特征分析，推算實(shí)鉆地層產(chǎn)狀，再結(jié)合隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)(測(cè)深、垂深、井斜角、方位角)，判斷實(shí)鉆井眼軌跡與小層的相互交切關(guān)系。

水平段地層視傾角的計(jì)算有兩種算法：算法一是兩次鉆遇同一個(gè)特征點(diǎn)(圖8a)，直接根據(jù)水平位移s與垂差h計(jì)算該段地層的平均地層視傾角θ，該情況下算得的兩點(diǎn)之間的地層平均視傾角比較準(zhǔn)確。算法二是從一個(gè)特征點(diǎn)鉆遇另一個(gè)特征點(diǎn)(圖8b)，此時(shí)計(jì)算地層傾角需要借助距離本井最近的直井地層鉛直厚度h1，再結(jié)合本井實(shí)鉆地層鉛直厚度h2及水平位移s計(jì)算該段地層的平均地層視傾角θ。在高陡構(gòu)造帶利用算法二計(jì)算視傾角，需要綜合考慮本井與導(dǎo)眼井所處的構(gòu)造位置、導(dǎo)眼井的地層真傾角、本井區(qū)地層真傾角及水平段方向的地層視傾角。不考慮地層真傾角，僅根據(jù)地層等厚推算得到的地層視傾角來(lái)指導(dǎo)鉆井，反而會(huì)影響導(dǎo)向技術(shù)的實(shí)施效果。

2.5.4 待鉆地層視傾角預(yù)測(cè)與軌跡調(diào)整

待鉆地層傾角預(yù)測(cè)方法如下:對(duì)比已鉆水平段地層視傾角與地震預(yù)測(cè)地層視傾角,分析本井的誤差情況;對(duì)井區(qū)附近的鄰井井震誤差進(jìn)行分析,總結(jié)井區(qū)地層傾角誤差趨勢(shì);綜合地震預(yù)測(cè)的地層視傾角與井震誤差趨勢(shì)對(duì)待鉆水平段地層視傾角進(jìn)行預(yù)測(cè)。若待鉆水平段地層視傾角變化較大,則需要分段預(yù)測(cè)各小段的平均地層視傾角。

軌跡調(diào)整方法如下:在待鉆水平段地層傾角預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上,結(jié)合鉆頭所處的氣層位置(距優(yōu)質(zhì)氣層頂、底距離)以及實(shí)鉆軌跡與地層的交切關(guān)系,以控制井軌跡最大限度在優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣層段穿行為原則,對(duì)井眼軌跡作出實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)整,引導(dǎo)定向施工。該過(guò)程主要有兩套預(yù)警機(jī)制:其一,若鉆頭位于氣層底部且處于向下伏地層鉆進(jìn)的狀態(tài),則需要緊急預(yù)警,盡快增大井斜角,實(shí)現(xiàn)鉆頭向上覆地層鉆進(jìn)(軌跡與地層夾角2°～5°,一方面保證井軌跡盡可能光滑,另一方面減小后續(xù)的降斜幅度),鉆頭回到氣層中部后,調(diào)整井斜至井軌跡與地層平行。其二,若鉆頭位于氣層頂部且處于向上覆地層鉆進(jìn)的狀態(tài),則需要緊急預(yù)警,盡快減小井斜角,實(shí)現(xiàn)鉆頭向下伏地層鉆進(jìn)(軌跡與地層夾角2°～5°,一方面保證井軌跡盡可能光滑,另一方面減小后續(xù)的增斜幅度),鉆頭回到氣層中部后,調(diào)整井斜至井軌跡與地層平行。

圖8 地層傾角計(jì)算示意a 算法一; b 算法二

3 應(yīng)用效果

涪陵頁(yè)巖氣田的開(kāi)發(fā)中，開(kāi)發(fā)井從平緩的箱狀背斜核部逐步實(shí)施到高陡構(gòu)造帶與斷裂帶附近，隨著地震地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的建立與完善，水平井動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)精度及優(yōu)質(zhì)氣層穿行效率逐年提高，該技術(shù)為氣田產(chǎn)能建設(shè)提供了強(qiáng)力支撐。靶點(diǎn)設(shè)計(jì)深度與實(shí)鉆深度誤差小于20m的井?dāng)?shù)超過(guò)了90%(圖9)，由圖10可見(jiàn)，各項(xiàng)指標(biāo)逐年提高，優(yōu)質(zhì)層穿行比例從73.35%提高到了87.69%；主力氣層穿行比例從95.60%提高到了98.97%。

圖9 水平井地震地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用前后靶點(diǎn)設(shè)計(jì)深度與實(shí)鉆深度誤差對(duì)比

圖10 2014—2017年優(yōu)質(zhì)氣層(a)和主力氣層(b)穿行比例

4 結(jié)論

1) 基于導(dǎo)向模型實(shí)時(shí)修正的水平井地震地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)包含地層特征研究、構(gòu)造特征研究、跟蹤檔案的建立、跟蹤階段的劃分、跟蹤模式及預(yù)警機(jī)制的建立、靶點(diǎn)深度預(yù)測(cè)方法總結(jié)、地層傾角預(yù)測(cè)方法總結(jié)、軌跡控制原則的建立、水平井地震地質(zhì)導(dǎo)向平臺(tái)的建設(shè)等。其中地層特征研究、構(gòu)造特征研究、井眼軌跡跟蹤制度、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)靶點(diǎn)深度是頁(yè)巖氣水平井地震地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2) 本文所述地震地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)有效地指導(dǎo)了頁(yè)巖氣水平井鉆井,為涪陵頁(yè)巖氣田的高效開(kāi)發(fā)提供了保障。該技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)用性,能夠簡(jiǎn)單快捷地應(yīng)用于生產(chǎn),可推廣應(yīng)用于類似地區(qū)的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王拓,朱如凱,白斌,等.非常規(guī)油氣勘探、評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)新方法[J].巖性油氣藏,2013,25(6):35-39

WANG T,ZHU R K,BAI B,et al.New methods for the exploration,evaluation and development of unconventional reservoirs[J].Lithologic Reservoirs,2013,25(6):35-39

[2] 王中華.國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)進(jìn)展[J].中外能源,2013,18(2):23-32

WANG Z H.The progress of the exploitation technology of shale gas in China[J].Sino-global Energy,2013,18(2):23-32

[3] 李宗杰.塔河油田碳酸鹽巖油藏水平井部署方法[J].石油物探,2003,42(4):477-479,485

LI Z J.Method of horizontal well deployment in carbonate reservoir of Tahe Oilfield[J].Geophysics Prospecting for Petroleum,2003,42(4):477-479,485

[4] 徐顯廣,石曉兵,夏宏泉,等.地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),2002,24(2):53-55

XU X G,SHI X B,XIA H Q,et al.Application of geometry steerable drilling technology in Xinjiang Oil Field[J].Journal of Southwest Petroleum Institute,2002,24(2):53-55

[5] 夏宏泉,陳平,石曉兵,等.水平井鉆頭上下傾鉆進(jìn)方向及位置的實(shí)時(shí)確定[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),2003,25(4):22-26

XIA H Q,CHEN P,SHI X B,et al.Method to real-time determine the bit up-down drilling direction and the position in target oil-gas formation[J].Journal of Southwest Petroleum Institute,2003,25(4):22-26

[6] 李一超,王志戰(zhàn),秦黎明,等.水平井地質(zhì)導(dǎo)向錄井關(guān)鍵技術(shù)[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2012,39(5):620-625

LI Y C,WANG Z Z,QIN L M,et al.Key surface logging technologies in horizontal geosteering drilling[J].Petroleum Exploration and Development,2012,39(5):620-625

[7] 張德軍.頁(yè)巖氣水平井地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)及其應(yīng)用[J].鉆采工藝,2015,40(4):7-10

ZHANG D J.Geo-steering drilling technology and its application in shale gas horizontal well[J].Drilling & Production Technology,2015,40(4):7-10

[8] 王理斌,段憲余,鐘偉,等.地質(zhì)建模在蘇丹大位移水平井地質(zhì)導(dǎo)向中的應(yīng)用[J].巖性油氣藏,2012,24(4):90-92

WANG L B,DUAN X Y,ZHONG W,et al.Application of geological modeling to geosteering in Sudan extended-reach horizontal wells[J].Lithologic Reservoirs,2012,24(4):90-92

[9] 李金磊,尹正武.四川盆地焦石壩地區(qū)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層地震定量預(yù)測(cè)方法[J].石油物探,2015,54(3):324-330

LI J L,YIN Z W.Seismic quantitative prediction method of shale gas reservoirs in the Jiaoshiba area,Sichuan Basin[J].Geophysical Prospecting for Petroleum,2015,54(3):324-330

[10] 王志剛,孫健.涪陵頁(yè)巖氣田試驗(yàn)井組開(kāi)發(fā)實(shí)踐與認(rèn)識(shí)[M].北京:中國(guó)石化出版社,2014:1-3

WANG Z G,SUN J.Development practice and understanding of test well group in Fuling shale gas field[M].Beijing:Sinopec Press,2014:1-3

[11] 艾軍,張金成,臧艷彬,等.涪陵頁(yè)巖氣田鉆井關(guān)鍵技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2014,42(5):9-15

AI J,ZHANG J C,ZANG Y B,et al.The key drilling technologies in Fuling shale gas field[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(5):9-15

[12] 游云武.涪陵焦石壩頁(yè)巖氣水平井高效鉆井集成技術(shù)[J].鉆井工藝,2015,38(5):15-18

YOU Y W.Efficient integation drilling technologies of shale gas horizontal well in Fuling Jiaoshiba Block[J].Drilling&Production Technology,2015,38(5):15-18

[13] 郭旭升.南方海相頁(yè)巖氣“二元富集”規(guī)律——四川盆地及周緣龍馬溪組頁(yè)巖氣勘探實(shí)踐認(rèn)識(shí)[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2014,88(7):1209-1218

GUO X S.Rules of two-factor enrichment for marine shale gas in southern China—understanding from the Longmaxi Formation shale gas in Sichuan Basin and its surrounding area[J].Acta Geologica Sinica,2014,88(7):1209-1218

[14] 梁西文,徐文禮,顧忠安,等.渝東地區(qū)大安寨段沉積相特征及有利區(qū)預(yù)測(cè)[J].巖性油氣藏,2014,26(2):1-8

LIANG X W,XU W L,GU Z A,et al.Sedimentary facies characteristics and favorable areas prediction of Da’anzhai segment in eastern Chongqing[J].Lithologic Reservoirs,2014,26(2):1-8