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        地質(zhì)錄井技術(shù)在頁(yè)巖油水平井鉆井中的應(yīng)用

        2022-04-07 11:23:51李忠明
        西部探礦工程 2022年10期
        關(guān)鍵詞:井深鉆遇錄井

        李忠明

        (大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井二公司錄井分公司,吉林松原 138000)

        D油田一直以來(lái)是國(guó)內(nèi)最大的石油生產(chǎn)基地,但是隨著油氣資源開(kāi)采的不斷深入,常規(guī)油氣資源愈發(fā)匱乏,為了油田的可持續(xù)發(fā)展,D油田加大了對(duì)非常規(guī)油氣資源的勘探力度,并在G區(qū)塊發(fā)現(xiàn)了儲(chǔ)量豐富的頁(yè)巖油氣資源,但是G區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造特殊為特有的陸相泥巖成藏體系,在勘探開(kāi)發(fā)上沒(méi)有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)與做法,給頁(yè)巖油開(kāi)采開(kāi)發(fā)帶來(lái)了較大的困難。

        1 概述

        1.1 地質(zhì)構(gòu)造特征

        D油田頁(yè)巖油試驗(yàn)區(qū)構(gòu)造位置為S盆地北部中央坳陷區(qū)QJ-GL凹陷二級(jí)構(gòu)造帶內(nèi)。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)構(gòu)造較平緩,斷層主要發(fā)育在西北部。Q1~Q11層頂面海拔最深處均位于試驗(yàn)區(qū)東北部,Q1~Q11層頂面海拔最淺均位于試驗(yàn)區(qū)南部,構(gòu)造高差平均為472m。

        GY03HC井構(gòu)造相對(duì)較平緩,往北2100m構(gòu)造高差約76m,往南2200m構(gòu)造高差約78m。試驗(yàn)區(qū)西北部發(fā)育一條近南北向的斷層,距離古頁(yè)GY03HC井1087m。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)GY03HC井周圍平臺(tái)較開(kāi)闊,構(gòu)造較平緩,適合部署水平井組。

        1.2 施工難點(diǎn)

        (1)淺水層。該區(qū)淺部發(fā)育有第四系、第三系泰康組含水層,其中第三系泰康組含水層為該區(qū)主要開(kāi)采層位。

        (2)淺層氣。鄰井鉆探資料在H油層顯示有淺層氣發(fā)育且壓力較高,鉆完井過(guò)程中易發(fā)生氣侵。

        (3)注水注氣層、異常高壓層。設(shè)計(jì)井目前無(wú)注水注氣層,上部葡萄花油層開(kāi)發(fā)井已完成鉆井設(shè)計(jì),部分設(shè)計(jì)井已完鉆,尚未投產(chǎn)。PT地層原始地層壓力較高,預(yù)測(cè)壓力系數(shù)1.26,Q一段地層原始地層壓力較高,預(yù)測(cè)壓力系數(shù)1.52。

        (4)有毒有害流體。G653井鉆進(jìn)至Q二、三段上部井深為1794.73m時(shí)發(fā)現(xiàn)氣侵,取樣可點(diǎn)燃,井場(chǎng)有H2S氣味;Y67井距設(shè)計(jì)井井口最近距離約9km,2003年4月6日壓裂前,PT油層(井段1888.6~1889.0m)氣分析數(shù)據(jù)顯示CO含量0.494%,2003年4月24日壓裂后,氣分析數(shù)據(jù)顯示CO含量最高,10.532%;Y88井距設(shè)計(jì)井井口最近距離約420m,2002年12月11日壓裂后,PT油層(井段1830.4~1836.6m)氣分析數(shù)據(jù)顯示CO含量最高,0.251%,鉆進(jìn)過(guò)程中,預(yù)防地層有害氣體逸散及加強(qiáng)人員防護(hù)。

        (5)鉆遇復(fù)雜層段風(fēng)險(xiǎn)。

        ①淺部地層成巖性差,膠結(jié)疏松,注意防漏、防塌;

        ②N五段至N三段地層,硬夾層較多,注意井眼軌道控制;

        ③N二段、N一段發(fā)育大段泥巖,吸水水化膨脹易剝落,注意防泥包鉆具、井塌、卡鉆;

        ④PT油層地層壓力較高,且油層產(chǎn)氣,Y95井試油日產(chǎn)氣11618m3,鉆井過(guò)程中防油氣侵;

        ⑤鄰井Q二、三段鉆井過(guò)程中發(fā)生氣侵、井涌等復(fù)雜,注意防油氣侵;

        ⑥Q一段頁(yè)巖層理發(fā)育,易剝落,地層坍塌壓力高,防井塌、卡鉆;

        ⑦QS組地層壓力較高,鉆井過(guò)程中防油氣侵;

        ⑧GY2井壓裂后日產(chǎn)氣1100~11000m3,不排除鉆遇天然裂縫,在目的層鉆進(jìn)時(shí)防油氣侵,防井噴;

        ⑨設(shè)計(jì)井處于YT地區(qū)漏失區(qū),Y69、Y97等井多次發(fā)生井漏,鉆井中按YT地區(qū)易漏區(qū)防漏要求施工;

        ⑩D油田試驗(yàn)區(qū)區(qū)塊原始井位少,地域遼闊,地層沉積差異大,缺乏臨井資料;

        ?技套鉆井機(jī)械速度快,巖屑疊加量大,巖屑錄井難度加大;

        ?水平段使用油基鉆井液,對(duì)巖屑、氣測(cè)、熒光、地化等錄井參數(shù)的影響較大;

        ?QS組目的層分層精細(xì),包括幾十個(gè)小層,且已鉆井資料不全,“甜點(diǎn)層”捕捉困難,水平段地質(zhì)導(dǎo)向難度大;

        ?三開(kāi)水平段已開(kāi)展多輪次的油基鉆井液老漿重復(fù)利用,假巖屑摻雜嚴(yán)重,錄井層位判斷困難較大。

        2 頁(yè)巖油鉆完井施工中的地質(zhì)錄井技術(shù)

        2.1 頁(yè)巖油水平井鉆完井施工的地質(zhì)錄井要求

        D油田G區(qū)塊頁(yè)巖油水平井施工處于初始階段的勘探開(kāi)發(fā)中,地質(zhì)錄井資料匱乏,為了豐富今后施工資料,認(rèn)清地層地質(zhì)信息,因此在施工中安排了盡量多的錄井項(xiàng)目:巖屑錄井、鉆井綜合參數(shù)、巖屑圖像采集、熒光錄井、綜合錄井、熱解分析、殘余碳分析、三維定量熒光分析、元素分析、XRD礦物成分分析、伽馬能譜分析等。通過(guò)頁(yè)巖油巖屑樣品采集和分析實(shí)驗(yàn),并對(duì)其進(jìn)行深入對(duì)比研究,期望形成G區(qū)塊頁(yè)巖油錄井聯(lián)合評(píng)價(jià)含油性的方法和標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)氣相色譜評(píng)價(jià)頁(yè)巖油原油性質(zhì),形成頁(yè)巖油錄井物性、脆性、巖性評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn),并對(duì)今后的施工進(jìn)行指導(dǎo)與服務(wù)。

        2.2 地質(zhì)錄井技術(shù)在G區(qū)塊目的層甜點(diǎn)層的捕捉及水平段軌跡控制中的應(yīng)用方法

        G區(qū)塊頁(yè)巖油目的層物性發(fā)育情況,共解釋一類含油層17.6m/11層,二類含油層57.2m/15層,三類含油層50.2m/13層。一類含油層具有層密、層薄、鄰層相互交錯(cuò)的特點(diǎn),因此“甜點(diǎn)層”的識(shí)別較困難,導(dǎo)致捕捉及水平段層內(nèi)鉆遇率控制難度較大?,F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)應(yīng)用地質(zhì)錄井技術(shù),以期提高頁(yè)巖油“甜點(diǎn)層”捕捉成功率和頁(yè)巖油水平段目的層鉆遇率。

        (1)頁(yè)巖油“甜點(diǎn)層”捕捉要點(diǎn)。甜點(diǎn)層捕捉的關(guān)鍵是實(shí)鉆井眼軌跡控制能夠根據(jù)地層實(shí)際層位需要,在設(shè)計(jì)軌跡的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確入靶“著陸”。“甜點(diǎn)層”精準(zhǔn)捕捉主要通過(guò)以下幾點(diǎn)實(shí)現(xiàn):一是精準(zhǔn)比對(duì)臨井地層資料,確定甜點(diǎn)層的垂深位置;二是結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地層實(shí)鉆錄井參數(shù)(巖屑、氣測(cè)、色譜、熱解、殘余碳分析等數(shù)據(jù)),通過(guò)比對(duì)已有資料井的巖性及各種參數(shù)數(shù)據(jù),確定甜點(diǎn)層的精準(zhǔn)位置,然后將實(shí)鉆井的井斜、方位及其實(shí)時(shí)隨鉆測(cè)井曲線和錄井?dāng)?shù)據(jù)相關(guān)參數(shù)輸入地質(zhì)導(dǎo)向軟件,便可得到甜點(diǎn)層實(shí)鉆軌跡的精確海拔垂深;三是利用隨鉆測(cè)井(伽馬、電阻率)數(shù)據(jù)便可精確得到實(shí)鉆軌跡的海拔深度,與地質(zhì)甜點(diǎn)層層深度進(jìn)行比對(duì),可以得到兩者的差值,從而通過(guò)改變實(shí)鉆軌跡的井斜方位指導(dǎo)實(shí)鉆軌跡的調(diào)整,達(dá)到精準(zhǔn)入靶的目的。

        (2)水平段實(shí)鉆軌跡導(dǎo)向控制要點(diǎn)。針對(duì)頁(yè)巖油井目的層細(xì)分層多、層薄等特點(diǎn),水平段鉆進(jìn)具有極易出層、靶點(diǎn)分布多等問(wèn)題,通過(guò)錄井實(shí)時(shí)參數(shù)(巖屑、氣測(cè)、色譜、元素等數(shù)據(jù))變化,結(jié)合隨鉆測(cè)井曲線(伽馬、電阻率)變化趨勢(shì),及時(shí)預(yù)判油層走勢(shì),實(shí)時(shí)鉆進(jìn)參數(shù)調(diào)整,并通過(guò)井下隨鉆鉆井儀器,發(fā)出相應(yīng)的指令及時(shí)調(diào)整實(shí)鉆軌跡,確保儲(chǔ)層鉆遇率達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

        2.3 G區(qū)塊頁(yè)巖油水平井井下復(fù)雜預(yù)防中的地質(zhì)錄井技術(shù)

        D油田G區(qū)塊為典型的陸相頁(yè)巖油沉積成藏體系,從上到下地層縱向壓力體系復(fù)雜,油氣水層發(fā)育較多,隱蔽工程條件下,鉆完井施工中未知因素多,導(dǎo)致井筒內(nèi)復(fù)雜事故風(fēng)險(xiǎn)概率高。通過(guò)地質(zhì)錄井工程參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng),可以對(duì)20多項(xiàng)鉆井工程技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)控,提供風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警,為鉆井安全施工提供安全保障。主要鉆井工程參數(shù)檢測(cè)包括:井深實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)、大鉤懸重實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)、鉆壓實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)、鉆井泵泵沖實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)、立管壓力實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)、扭矩及變化實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)等。通過(guò)鉆井工程技術(shù)參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)可以有效預(yù)防頓鉆、溜鉆、放空異常;斷鉆具、卡鉆;托壓、起下鉆遇阻遇卡;井漏、油水侵、井涌;轉(zhuǎn)盤(pán)工作異常;泥包鉆具、井塌等復(fù)雜的預(yù)警和預(yù)報(bào)。

        3 GY03HC井地質(zhì)錄井分析總結(jié)

        3.1 D油田G區(qū)塊GY03HC井鄰井目的層曲線特征分析

        根據(jù)鄰井分析:Q11頂至目的層Q1頂巖性主要為紋層狀頁(yè)巖,局部夾薄層介殼灰?guī)r,地層對(duì)比時(shí)根據(jù)選取的標(biāo)志層進(jìn)行逐層對(duì)比,并結(jié)合氣測(cè)、地化熱解分析資料,預(yù)測(cè)著陸點(diǎn)垂深,及時(shí)調(diào)整軌跡。目的層分析:本井A靶點(diǎn)位置為距Q1頂4.00m處的層狀頁(yè)巖層,從電性看,GR值在130.00~155.00API之間,電阻率在8.00~13.00ohm·m,地化熱解S4在16.00~23.00mg/g、TOC在3.00~7.00mg/g左右,水平段監(jiān)控可利用伽馬、電阻率及熱解曲線進(jìn)行擬合,判斷軌跡在層中位置。

        3.2 地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析

        考慮著陸點(diǎn)處頁(yè)巖目的層的實(shí)際位置與預(yù)測(cè)深度可能存在一定的誤差,因此在探油頂過(guò)程中密切觀察隨鉆測(cè)井曲線及錄井結(jié)果,確定好著陸點(diǎn);本井水平段較長(zhǎng),地層發(fā)育可能有一定變化,現(xiàn)場(chǎng)要實(shí)時(shí)跟蹤,并及時(shí)向甲方提供建議和意見(jiàn)。

        3.3 實(shí)鉆著陸點(diǎn)的實(shí)時(shí)分析與推斷

        3.3.1 鄰井的選擇

        綜合分析曲線形態(tài)、數(shù)值及構(gòu)造位置,本井在Q1號(hào)層著陸時(shí)選取離靶點(diǎn)最近、資料較全的GY2、GY5-Q3-H6井作為主要參照井進(jìn)行地層對(duì)比。

        3.3.2 地層對(duì)比

        GY03HC井 于2021年3月15日12:00,井 深2137.00m,井斜0.10°,垂深2091.38m,地質(zhì)導(dǎo)向師開(kāi)始駐井跟蹤,進(jìn)行軌跡的導(dǎo)向與控制,校正后入靶點(diǎn)垂深2557.64m。分別在井深2375.00m,井斜16.43°,垂深2355.82m;井深2551.00m,井斜54.00°,垂深2501.78m;井深2665.00m,井 斜76.74°,垂 深2550.72m;井 深2699.00m,井斜81.60°,垂深2556.53m;進(jìn)行了三次入靶點(diǎn)校正,于2021年3月19日15:20,井深2725.00m,井斜87.03°,垂深2564.80m,巖屑錄井見(jiàn)灰黑色層狀頁(yè)巖,結(jié)合曲線特征綜合判斷本井著陸,著陸點(diǎn)井深2725.00m,垂深2564.80m,井斜87.03°。

        3.4 水平段地質(zhì)導(dǎo)向過(guò)程簡(jiǎn)述

        3.4.1 工具組合

        本井于2021月3月16日1:00井深2208.00m開(kāi)始LWD隨鉆測(cè)井儀器開(kāi)始造斜,儀器零長(zhǎng):自然伽馬15.26m,深、淺電阻率11.05m,井斜、方位15.27m。

        本井于2021年3月22日12:00井深3378.00m使用斯倫貝謝旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向儀器水平段鉆進(jìn),儀器零長(zhǎng):自然伽馬3.20m,深、淺電阻率8.48m,井斜、方位3.54m,近鉆頭井斜3.15m。

        以上數(shù)據(jù)由LWD公司及斯倫貝謝現(xiàn)場(chǎng)人員提供。地質(zhì)導(dǎo)向主要依據(jù)的實(shí)時(shí)測(cè)井曲線是上、下伽馬和深、淺電阻率曲線。

        3.4.2 導(dǎo)向過(guò)程

        現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)導(dǎo)向師及時(shí)收集和補(bǔ)充了相關(guān)資料,更新了導(dǎo)向模型。本井水平段施工過(guò)程中的主要事件如下:

        (1)2021年3月20日7:00井深3079.00m,井斜89.48°,垂深2571.32m,緩慢降井斜至89.60°,整體保持89.50°~90.00°穩(wěn)斜鉆進(jìn)。

        (2)2021年3月20日22:30井深3166.00m,井斜89.85°,垂深2572.18m,緩慢增井斜至89.90°鉆進(jìn),盡量不要超90.00°。

        (3)2021年3月21日10:00鉆至井深3369.00m,井斜90.34°,垂深2572.86m,起鉆換旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向儀器。

        (4)2021年3月25日08:00井 深3673.00,井 斜89.07°,垂深2573.86m,調(diào)整平緩、軌跡平滑的基礎(chǔ)上,增斜至89.80°鉆進(jìn),整體保持89.50°~90.00°鉆進(jìn)。

        (5)2021年3月28日08:00井深4247.00m,井斜89.68°,垂深2575.12m,調(diào)整平緩、軌跡平滑的基礎(chǔ)上,增斜至89.90°鉆進(jìn),角度變化盡量控制在89.90°±0.20°范圍內(nèi)鉆進(jìn)。

        (6)2021年3月30日22:00本井于井深4556.00m完鉆。井斜89.70°,垂深2575.64m,水平段2737.00~4556.00m,水平段長(zhǎng)1819.00m,鉆遇儲(chǔ)層1819.00m,儲(chǔ)層鉆遇率100.00%。

        4 結(jié)論

        (1)通過(guò)應(yīng)用地質(zhì)錄井技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油水平井“甜點(diǎn)層”的精準(zhǔn)捕捉,有效保障目的層水平段儲(chǔ)層的鉆遇率。

        (2)通過(guò)地質(zhì)錄井技術(shù)的應(yīng)用,可以實(shí)時(shí)檢測(cè)頁(yè)巖油水平井鉆完井過(guò)程中的工程參數(shù),對(duì)井下復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防提供預(yù)警提示,保障鉆完井施工安全順利進(jìn)行。

        (3)GY03HC井沉積時(shí)期為大規(guī)模湖泛期,湖相沉積面積大。Q一段、Q二段整體上以層狀、紋層狀頁(yè)巖為主。Q一段下部主要發(fā)育高有機(jī)質(zhì)層狀、紋層狀頁(yè)巖。

        (4)GY03HC井 完 鉆 井 深4556.00m,水 平 段2737.00~4556.00m,水平段長(zhǎng)1819.00m,鉆遇儲(chǔ)層1819.00m,儲(chǔ)層鉆遇率100.00%

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