彭勇民,龍勝祥,胡宗全,杜 偉,顧志翔,方 嶼

(1.中國(guó)石化 頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083； 2.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院,北京 100083)

四川盆地涪陵地區(qū)頁(yè)巖巖石相標(biāo)定方法與應(yīng)用

彭勇民1,2,龍勝祥1,2,胡宗全1,2,杜 偉1,2,顧志翔1,2,方 嶼1,2

(1.中國(guó)石化 頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083； 2.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院,北京 100083)

利用地質(zhì)、測(cè)井特征標(biāo)志及特色巖石相，開(kāi)展四川盆地涪陵地區(qū)水平井的頁(yè)巖巖石相標(biāo)定。根據(jù)巖性組合、炭質(zhì)含量及硅質(zhì)含量3大關(guān)鍵標(biāo)志，將涪陵地區(qū)典型導(dǎo)眼井下志留統(tǒng)龍馬溪組89m厚的大套頁(yè)巖段劃分為9種不同類型的巖石相。根據(jù)標(biāo)志層、炭質(zhì)染手和粉砂質(zhì)紋層等地質(zhì)特征標(biāo)志，以及測(cè)井響應(yīng)的異常值、測(cè)井形態(tài)類型、挖掘效應(yīng)、假挖掘現(xiàn)象等測(cè)井特征標(biāo)志，明確了①，③和⑥號(hào)巖石相為特色巖石相。通過(guò)水平井“水平段垂直投影法”及垂直投影后的測(cè)井信息等結(jié)果，并與典型導(dǎo)眼井的巖石相特征標(biāo)志、特色巖石相進(jìn)行對(duì)比，確定了水平井井軌跡穿行的巖石相頂、底邊界，完成了不同類型的巖石相標(biāo)定。依據(jù)巖石相與壓裂試氣產(chǎn)能的關(guān)系，尋找特高產(chǎn)、高產(chǎn)水平井的巖石相類型，發(fā)現(xiàn)①和③號(hào)富碳高硅巖石相具有高產(chǎn)潛力，明確①和③號(hào)巖石相為最佳巖石相。根據(jù)最佳巖石相原則，從地質(zhì)角度建議水平井最佳井軌跡或靶窗著陸點(diǎn)宜在①號(hào)與③號(hào)最佳巖石相之間穿越。該方法已應(yīng)用于四川盆地涪陵頁(yè)巖氣田，依據(jù)巖石相標(biāo)定方法的產(chǎn)能預(yù)測(cè)與壓裂試氣結(jié)果的吻合率大于80%，它在反饋優(yōu)化井軌跡和提高單井產(chǎn)能等方面具有很好的推廣應(yīng)用前景。

巖石相；水平井；頁(yè)巖段；涪陵地區(qū)；四川盆地

近幾年來(lái)，“頁(yè)巖氣革命”掀起了全球范圍內(nèi)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的高潮，頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)正在迅猛發(fā)展。然而，如何確定水平井穿行情況與高產(chǎn)關(guān)系是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。巖石相標(biāo)定方法為這一問(wèn)題提供了一種實(shí)用的工具，它是明確水平井穿行的最佳巖石相或確定開(kāi)發(fā)主力層的方法，但是國(guó)內(nèi)外專利、非專利方面的文獻(xiàn)卻未見(jiàn)到有關(guān)巖石相標(biāo)定的報(bào)道。

巖石相標(biāo)定是在巖石相劃分的基礎(chǔ)上，通過(guò)地質(zhì)與測(cè)井相結(jié)合的方法確定水平井的水平段穿越某種巖石相的過(guò)程。巖石相發(fā)展了相或巖相的內(nèi)容。前人在傳統(tǒng)的相或巖相方面作出了不少成果[1-6]。隨著頁(yè)巖氣的發(fā)展，看似簡(jiǎn)單的細(xì)粒沉積如頁(yè)巖巖相也出現(xiàn)了一些新認(rèn)識(shí)，即頁(yè)巖的3大結(jié)構(gòu)組分：粘土質(zhì)的絮凝粒、較粗的單個(gè)石英顆粒以及分散的有機(jī)質(zhì)[7]，這些結(jié)構(gòu)組分的變化形成了多樣性的沉積構(gòu)造與不同的泥頁(yè)巖巖相[8-15]。盡管如此，上述相或巖相成果對(duì)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)卻沒(méi)有發(fā)揮直接的指導(dǎo)作用。

在頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)中，水平井的鉆、完井與壓裂技術(shù)是非常普遍且至關(guān)重要的。然而，地下地質(zhì)的復(fù)雜、地質(zhì)標(biāo)志的認(rèn)識(shí)不清以及鉆井過(guò)程中的井眼軌跡導(dǎo)向偏差[16-18]等因素，卻共同導(dǎo)致了井軌跡所穿越的頁(yè)巖氣目的層、小層或巖石相與鉆前預(yù)測(cè)產(chǎn)生了較大差別，這給壓裂選段與施工方案、頁(yè)巖氣產(chǎn)能帶來(lái)了顯著的影響。實(shí)踐表明，不同的頁(yè)巖小層或巖石相所貢獻(xiàn)的產(chǎn)能大小是不一樣的，不同的壓裂選段[19]與施工方案所引起的產(chǎn)能大小也不一樣，有時(shí)產(chǎn)能差異很大。因此，明確水平井井軌跡所穿越的巖石相標(biāo)定顯得非常迫切。

針對(duì)上述問(wèn)題與生產(chǎn)需要，在沒(méi)有現(xiàn)有技術(shù)可借鑒的情況下，本文依據(jù)地質(zhì)與測(cè)井相結(jié)合，提出一種水平井段的巖石相標(biāo)定方法。該巖石相標(biāo)定方法具有直觀準(zhǔn)確定相、反饋優(yōu)化鉆井導(dǎo)向等特點(diǎn)，為頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)提供了一種新手段。

1 典型導(dǎo)眼井的巖石相特征標(biāo)志

該方法主要是從涪陵頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)實(shí)踐中發(fā)展起來(lái)的。涪陵頁(yè)巖氣田位于四川盆地川東高陡褶皺帶萬(wàn)縣復(fù)向斜帶，呈北東向展布。本區(qū)為大耳山西、石門(mén)、吊水巖、天臺(tái)場(chǎng)等斷層所夾持的斷背斜構(gòu)造，具有“東西分帶、南北分塊”的特征，總體平緩，斷裂不發(fā)育。涪陵地區(qū)地表出露地層主要為中侏羅統(tǒng)沙溪廟組和下三疊統(tǒng)嘉陵江組，目的層為下志留統(tǒng)龍馬溪組至下奧陶統(tǒng)五峰組的89 m含氣頁(yè)巖段，以黑色含放射蟲(chóng)硅質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖和粉砂質(zhì)頁(yè)巖為特色。其中，五峰組主要為硅質(zhì)頁(yè)巖夾碳質(zhì)頁(yè)巖，厚度一般5～7 m；龍馬溪組三分性特征明顯(一般厚249 m)：下部(一般厚89 m)為暗色碳質(zhì)、硅質(zhì)泥頁(yè)巖段，中部(一般厚30 m)為濁積砂巖段，上部(厚130 m)為含粉砂質(zhì)泥巖段。主力產(chǎn)層或頁(yè)巖氣甜點(diǎn)段集中于厚度38 m的龍馬溪組一亞段(龍一亞段)至五峰組，包括了第1至第5小層。研究表明五峰組-龍馬溪組屬于深水陸棚微相沉積，頁(yè)巖氣富集條件優(yōu)越。截至2016年9月21日， 2016年產(chǎn)氣35.2×108m3，累計(jì)產(chǎn)氣達(dá)77.8×108m3。

1.1 巖石相劃分

針對(duì)涪陵地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組下部，開(kāi)展層序地層劃分以約束巖石相頂?shù)捉缑妗膱D1可以看出，涪陵地區(qū)的JY1井下志留統(tǒng)龍一段可以劃分出一個(gè)三級(jí)層序(SQ2)。SQ2又可以細(xì)分為2個(gè)體系域及8個(gè)準(zhǔn)層序。受準(zhǔn)層序界面的約束，并根據(jù)巖性組合、碳質(zhì)含量和硅質(zhì)含量3大關(guān)鍵標(biāo)志，將JY1井導(dǎo)眼井即垂直井段厚89 m的大套頁(yè)巖段劃分為9種不同類型的巖石相。為了方便、簡(jiǎn)潔，自上而下巖石相分別編號(hào)為⑨號(hào)至①號(hào)。

值得指出的是，巖石相由于受準(zhǔn)層序界面的約束而具有成因與時(shí)間意義，這給巖石相的劃分對(duì)比及工業(yè)應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。同時(shí)，因?yàn)闇?zhǔn)層序界面相當(dāng)于小層或高級(jí)別沉積旋回的界面，這樣，第①—⑨號(hào)巖石相分別對(duì)應(yīng)著第1至第9小層(圖1)。

在巖石相劃分的基礎(chǔ)上，根據(jù)表1進(jìn)行命名：⑨號(hào)巖石相(相當(dāng)于第9小層)命名為含碳低硅頁(yè)巖相，厚度為12.97m；⑧號(hào)巖石相為高碳低硅頁(yè)巖相，厚度為12.63 m；⑦號(hào)巖石相為中碳中硅粉砂質(zhì)頁(yè)巖相，厚度為16.35 m；⑥號(hào)巖石相為中碳中硅含粉砂質(zhì)頁(yè)巖相，厚度為11.02 m；⑤號(hào)巖石相為高碳高硅頁(yè)巖相，厚度為10.18 m；④號(hào)巖石相為高碳中硅頁(yè)巖相，厚度為7.63 m；③號(hào)巖石相為富碳高硅頁(yè)巖相1，厚度為10.15 m；①+②號(hào)巖石相為富碳高硅頁(yè)巖相2，厚度為7.30m(圖1)。其中，①—⑤號(hào)巖石相構(gòu)成了38m優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段，為涪陵地區(qū)現(xiàn)今的頁(yè)巖氣產(chǎn)層。優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖是指TOC(有機(jī)碳含量)≥2%的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖。在巖石相劃分與命名的基礎(chǔ)上，利用鉆錄井、測(cè)井和實(shí)驗(yàn)分析資料，依據(jù)炭質(zhì)含量、硅質(zhì)含量，結(jié)合錄井顯示、含氣量等指標(biāo)，開(kāi)展巖石相描述。①—⑤號(hào)巖石相具有富碳或高碳、高硅、高氣測(cè)、高含氣量的特征，進(jìn)而確定①—⑤號(hào)巖石相為本區(qū)的有利巖石相類型。

圖1 四川盆地涪陵地區(qū)典型導(dǎo)眼井巖石相劃分柱狀圖Fig.1 Histogram showing the division of petrological facies in a typical pilot hole in Fuling area,the Sichuan Basin

炭質(zhì)含量/%≥4，富碳4～2，高碳2～1，中碳<1，含碳硅質(zhì)含量/%≥40，高硅富碳高硅頁(yè)巖相高碳高硅頁(yè)巖相中碳高硅頁(yè)巖相含碳高硅頁(yè)巖相40～30，中硅富碳中硅頁(yè)巖相高碳中硅頁(yè)巖相中碳中硅頁(yè)巖相含碳中硅頁(yè)巖相<30，低硅富碳低硅頁(yè)巖相高碳低硅頁(yè)巖相中碳低硅頁(yè)巖相含碳低硅頁(yè)巖相

注：該表以頁(yè)巖巖性組合為例，其他類推。

1.2 巖石相特征標(biāo)志提取

巖石相特征標(biāo)志提取主要包括兩個(gè)方面：巖石相的地質(zhì)特征標(biāo)志和測(cè)井特征標(biāo)志提取。

1) 地質(zhì)特征標(biāo)志

巖石相的地質(zhì)特征標(biāo)志主要包括標(biāo)志層、炭質(zhì)染手和粉砂質(zhì)紋層等。以標(biāo)志層為關(guān)鍵，通過(guò)這些地質(zhì)特征標(biāo)志的提取，從不同類型巖石相中挑選出含地質(zhì)特征標(biāo)志的巖石相作為特色巖石相。例如，①和③號(hào)巖石相的炭質(zhì)染手強(qiáng)烈(圖1)。同時(shí)，經(jīng)巖心和錄井巖屑觀察發(fā)現(xiàn)⑥號(hào)巖石相或6小層的粉砂質(zhì)紋層密集發(fā)育。因此，①，③和⑥號(hào)巖石相可作為特色巖石相。巖心觀察②號(hào)為灰色或深灰色含小型生物介殼的灰質(zhì)頁(yè)巖，厚20 cm，成為可對(duì)比的標(biāo)志層。經(jīng)巖心、錄井巖屑觀察發(fā)現(xiàn)⑥號(hào)巖石相的粉砂質(zhì)紋層密集發(fā)育(圖1)。因此，①，②和⑥號(hào)巖石相可作為特色巖石相。

2) 測(cè)井特征標(biāo)志

巖石相的測(cè)井特征標(biāo)志主要包括異常值(如伽馬的最大值與最小值)、測(cè)井形態(tài)類型(如鐘形與指形)、挖掘效應(yīng)(低中子且低密度值)、假挖掘現(xiàn)象(如高中子且不同密度值)、雙測(cè)井組合反向現(xiàn)象(高伽馬值且低密度值)等。以異常值為關(guān)鍵，通過(guò)對(duì)這些測(cè)井特征標(biāo)志的提取，從不同類型巖石相中挑選出含測(cè)井特征標(biāo)志的巖石相作為特色巖石相。例如，①，③和④號(hào)巖石相具有雙測(cè)井組合值反向現(xiàn)象(圖1，圖2a)，①號(hào)具挖掘效應(yīng)、伽馬鐘形，②號(hào)為異常高的伽馬最大值與高尖指形，④號(hào)見(jiàn)假挖掘現(xiàn)象與伽馬指形，伽馬從④號(hào)至⑤號(hào)具有爬坡向左漂移的現(xiàn)象，⑥號(hào)頂界見(jiàn)到次異常高伽馬值。因此，①，②，④和⑤號(hào)巖石相可作為特色巖石相。

至此，獲得了典型導(dǎo)眼井的巖石相劃分結(jié)果，并確定了可對(duì)比的特色巖石相及不同巖石相類型的可識(shí)別的特征標(biāo)志。

圖2 四川盆地涪陵地區(qū)水平井井軌跡穿越的巖石相標(biāo)定Fig.2 Calibration of petrological facies through which the trajectory of a horizontal well passing in Fuling area,the Sichuan Basina.JY1井典型導(dǎo)眼井巖石相；b.JY1-4HF井水平段垂直投影與巖石相標(biāo)定；c.JY1-4HF井水平段巖石相標(biāo)定

2 水平井段垂直投影

2.1 垂直投影方法

從水平井的水平段或井軌跡中，不便直接觀察特色巖石相的測(cè)井特征，難以與典型導(dǎo)眼井的巖石相劃分結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，也難以確定不同類型巖石相的頂、底界限。為此，需要一種垂直投影方法，將水平井段的井軌跡與測(cè)井曲線一起垂直投影到垂直平面上，此方法可命名為水平段垂直投影法。

借助于但不限于北京吉奧特能源科技有限責(zé)任公司2013年研發(fā)的“HoriView水平井測(cè)井分析軟件V2.0”，應(yīng)用水平井段垂直投影法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水平井段的井軌跡與測(cè)井曲線一起垂直投影到垂直平面，方便快捷地得到了水平井段垂直投影的結(jié)果(圖2b左側(cè))。

2.2 水平井靶點(diǎn)確定

依據(jù)水平井的垂直投影的結(jié)果，利用完、鉆井的實(shí)鉆A，B，C靶點(diǎn)深度數(shù)據(jù)(圖2c)，在水平井的井軌跡(圖2b右側(cè))與垂直投影后的測(cè)井曲線上(圖2b左側(cè))予以確定各靶點(diǎn)位置，并在圖上進(jìn)行標(biāo)注(圖2b)。例如，先在圖2b的右側(cè)依據(jù)實(shí)鉆斜深標(biāo)注A，B，C靶點(diǎn)，然后根據(jù)垂深在圖2b的左側(cè)標(biāo)注A′，B′，C′靶點(diǎn)；或者按照?qǐng)D2b的水平虛線箭頭將右側(cè)的A，C靶點(diǎn)直接投影相交于左側(cè)垂直投影后的測(cè)井曲線上，得到對(duì)應(yīng)的A′，C′靶點(diǎn)；但B靶點(diǎn)是上翹的，只能用上翹CB井段的垂深位移量并以C為新起點(diǎn)向下進(jìn)行標(biāo)注B靶點(diǎn)。通過(guò)“水平井靶點(diǎn)確定”這一步，將水平井的井軌跡實(shí)際的測(cè)井信息轉(zhuǎn)換成垂直投影后的測(cè)井信息，在垂直投影后的測(cè)井曲線上可以方便直觀地觀察由A′，B′靶點(diǎn)限定的水平井所穿行的地層測(cè)井信息。

3 井軌跡的巖石相標(biāo)定

3.1 穿行的巖石相

根據(jù)水平井的垂直投影結(jié)果，考察JY1-4HF水平井垂直投影后的測(cè)井曲線與測(cè)井信息(圖2b左側(cè))，并與典型導(dǎo)眼井(JY1井)的巖石相劃分、測(cè)井特征標(biāo)志、特色巖石相(圖2a)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合巖屑錄井資料即地質(zhì)特征標(biāo)志，進(jìn)而確定JY1-4HF水平井的井軌跡在哪個(gè)巖石相中穿行。例如，首先依據(jù)伽馬(GR)最大值異常與高尖指型、“高伽馬、低密度”雙測(cè)井組合、巖屑的強(qiáng)烈染手等地質(zhì)與測(cè)井特征標(biāo)志，并與典型導(dǎo)眼井對(duì)比(圖2a)，可以準(zhǔn)確直觀地確定該異常是①+②號(hào)與③號(hào)巖石相的分界面(圖2b左側(cè)的點(diǎn)虛線)；然后，將該界面自左向右引一條假想的水平線并相交于圖2b右側(cè)的水平井井軌跡上，得到①+②號(hào)、③號(hào)巖石相的實(shí)際分界點(diǎn)，從而以此點(diǎn)為界將較平坦的水平井井軌跡劃分出①+②號(hào)、③號(hào)巖石相。按照同樣的方法，將余下的水平井逐個(gè)逐段地進(jìn)行巖石相標(biāo)定，從而獲得JY1-4HF水平井井軌跡穿行的不同類型巖石相標(biāo)定結(jié)果(圖2b)；最后，根據(jù)①+②號(hào)、③號(hào)、0號(hào)層(上奧陶統(tǒng)澗草溝組灰?guī)r分界點(diǎn)的深度數(shù)據(jù))，通過(guò)另外一種地質(zhì)軟件，如石文軟件Gxplorer，疊加上多種地層屬性信息如巖性、錄井顯示、鉆時(shí)等，得到JY1-4HF巖石相標(biāo)定結(jié)果綜合圖(圖2c)。在圖2b和圖2c中，可以看出JY1-4HF主要穿行①，③號(hào)巖石相，少量穿行0號(hào)層，圖2c表明錄井氣測(cè)的全烴或甲烷含量在①和③號(hào)巖石相最好，而0號(hào)層最差。

3.2 最佳巖石相

巖石相標(biāo)定的目的就是在水平井的水平段中尋找最佳巖石相。按照壓裂試氣產(chǎn)能的特高(≥50×104m3/d)、高(≥30×104m3/d)、中、低和特低分級(jí)，最佳巖石相或開(kāi)發(fā)主力層是指具特高產(chǎn)或高產(chǎn)潛力的巖石相類型。

根據(jù)巖石相標(biāo)定，跟蹤多口水平井的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)或勘探鉆井動(dòng)態(tài)，并利用開(kāi)發(fā)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料尤其是產(chǎn)能數(shù)據(jù)，從典型導(dǎo)眼井的巖石相劃分與有利巖石相類型中優(yōu)選出最佳巖石相。通過(guò)建立不同類型巖石相與壓裂試氣產(chǎn)能的關(guān)系(表2)，揭示水平井井軌跡穿越的巖石相不同，則產(chǎn)能不同。依據(jù)此關(guān)系，尋找發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)和特高產(chǎn)的巖石相類型。例如，水平井A，B全部穿行①和③號(hào)巖石相并且達(dá)到特高產(chǎn)，據(jù)此明確①，③號(hào)為最佳巖石相。相反，水平井C，D，E主要穿行④，⑤和⑥號(hào)巖石相， 次要穿行①，③號(hào)巖石相(占比偏低，20%)，且壓裂試氣產(chǎn)量低于30×104m3/d，據(jù)此明確④，⑤和⑥號(hào)不是最佳巖石相(表2)。

表2 巖石相標(biāo)定與壓裂試氣對(duì)應(yīng)關(guān)系

根據(jù)最佳巖石相，從地質(zhì)角度建議下一步鉆井的水平井最佳井軌跡或靶窗著陸點(diǎn)宜在①號(hào)與③號(hào)巖石相界面的上、下幾米之中穿越。

通過(guò)典型導(dǎo)眼井的巖石相特征標(biāo)志、水平井段的垂直投影和井軌跡的巖石相標(biāo)定，根據(jù)直井或?qū)а劬畮r石相識(shí)別特征標(biāo)志確定水平井井軌跡穿行的不同類型巖石相，以及最佳巖石相占比(即最佳巖石相累計(jì)長(zhǎng)度除以A和B靶點(diǎn)之間的長(zhǎng)度)，進(jìn)而從地質(zhì)角度分析已鉆井的壓裂試氣產(chǎn)能高低的原因。這種巖石相標(biāo)定方法不僅可應(yīng)用于涪陵地區(qū)，也可推廣至其他地區(qū)。例如，通過(guò)彭水地區(qū)4口水平井的巖石相標(biāo)定，認(rèn)為井軌跡穿行③號(hào)巖石相的占比偏低(0～25%)是產(chǎn)量偏低主因之一，該區(qū)壓裂試氣產(chǎn)量最高的一口井為3.8×104m3/d。同樣，通過(guò)丁山地區(qū)DY1HF井的巖石相標(biāo)定，水平段穿越最佳巖石相僅為150 m、占比15.5%，不利于高產(chǎn)，該井經(jīng)過(guò)17 mm油嘴連續(xù)油管膜制氮?dú)庵欧绞降玫降膲毫言嚉猱a(chǎn)量為3.96×104m3/d。此外，通過(guò)威遠(yuǎn)地區(qū)WY1HF井的巖石相標(biāo)定，水平段穿越最佳巖石相為628 m、占比61.5%，該井壓裂試氣產(chǎn)量為17.5×104m3/d。

4 巖石相預(yù)測(cè)試氣產(chǎn)能

根據(jù)焦石壩中北部開(kāi)發(fā)區(qū)構(gòu)造位置相近的39口水平井動(dòng)態(tài)跟蹤及數(shù)據(jù)，投點(diǎn)得到最佳巖石相、其他巖石相與試氣無(wú)阻流量或試氣產(chǎn)能的關(guān)系(圖3)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量大于30×104m3/d井的水平井段在①，③號(hào)巖石相中穿越，產(chǎn)量小于30×104m3/d井的水平井段在④和⑤號(hào)巖石相中穿行。以此從半定量角度建立了試氣產(chǎn)能的預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)或界限：①+③最佳巖石相占比大于50%，預(yù)測(cè)試氣產(chǎn)量大于30×104m3/d。利用此標(biāo)準(zhǔn)可以依據(jù)巖石相標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行試氣產(chǎn)能預(yù)測(cè)。截至2015年5月，預(yù)測(cè)21口井，吻合17口，吻合率大于80%(表3)。實(shí)踐表明，巖石相方法預(yù)測(cè)試氣產(chǎn)能吻合率高，效果良好。同時(shí)，依據(jù)不同類型巖石相所具有的試氣產(chǎn)能不同，為得到高產(chǎn)，鉆井井軌跡在哪種巖石相類型中穿行是至關(guān)重要的，研究表明，①，③號(hào)巖石相即最佳巖石相，是井產(chǎn)量大于30×104m3/d的保障。這為高產(chǎn)井及水平井井軌跡提供了明確的方向，即井軌跡瞄準(zhǔn)①和③號(hào)最佳巖石相(富碳高硅頁(yè)巖相)。同樣，最佳井軌跡這一發(fā)現(xiàn)可以推廣到別的開(kāi)發(fā)試驗(yàn)區(qū)、開(kāi)發(fā)區(qū)或勘探有利區(qū)帶中。

圖3 最佳巖石相占比與試氣無(wú)阻流量投點(diǎn)Fig.3 Plots for open-flow capacity and ratio of the best petrological facies

值得指出的是，從巖石相地質(zhì)角度進(jìn)行的試氣產(chǎn)能預(yù)測(cè)方法屬于半定性半定量性質(zhì)。針對(duì)不同地區(qū)，預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)或界限是不同的，但可以借鑒該方法和步驟進(jìn)行分析。

綜上所述，利用“水平段垂直投影法”及巖石相標(biāo)定方法，可以準(zhǔn)確直觀地確定水平井水平段井軌跡在哪個(gè)巖石相中穿越，這具有以往無(wú)法比擬的優(yōu)越性。傳統(tǒng)上通過(guò)地質(zhì)、測(cè)井和地震資料相結(jié)合的方法，定性判斷水平段所穿行的不同小層邊界是具有不確定性且不直觀的。同時(shí)，根據(jù)最佳巖石相原則及巖石相的試氣產(chǎn)能預(yù)測(cè)功能，促進(jìn)定向或二次壓裂。如果前期的壓裂試氣產(chǎn)能不理想，經(jīng)過(guò)巖石相標(biāo)定后的井軌跡大多在④和⑤號(hào)巖石相中穿行，可以開(kāi)展二次壓裂增加砂量液量以定向且僅向下延伸人工裂縫至①和③號(hào)最佳巖石相，通過(guò)二次壓裂幫助提高產(chǎn)能；如果既有最佳巖石相，又具有非最佳巖石相，可以優(yōu)選最佳巖石相預(yù)先進(jìn)行加密壓裂以提高單井產(chǎn)能，放緩或稀疏壓裂非最佳巖石相以減少低產(chǎn)能壓裂段數(shù)達(dá)到降本增效。此外，根據(jù)巖石相標(biāo)定工具和最佳巖石相原則，反饋優(yōu)化鉆井導(dǎo)向。按照水平井井軌跡宜在最佳巖石相內(nèi)及其界面的上、下幾米之中穿越的這個(gè)原則，通過(guò)前期水平井動(dòng)態(tài)跟蹤與巖石相標(biāo)定結(jié)果，將非最佳巖石相占優(yōu)勢(shì)的井信息反饋給鉆井設(shè)計(jì)與井軌跡導(dǎo)向。根據(jù)地質(zhì)和測(cè)井特征標(biāo)志，改善下一步井軌跡導(dǎo)向與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整優(yōu)化，盡最大可能讓井軌跡穿越最佳巖石相，從而提高單井產(chǎn)能。

表3 水平井巖石相標(biāo)定方法預(yù)測(cè)的試氣產(chǎn)能吻合情況

5 結(jié)論

1) 巖石相標(biāo)定方法技術(shù)適用于頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)。根據(jù)巖性組合、炭質(zhì)含量和硅質(zhì)含量3大關(guān)鍵標(biāo)志，將大套頁(yè)巖段細(xì)分為不同類型的巖石相;利用“水平段垂直投影法”及巖石相標(biāo)定方法，可以準(zhǔn)確、直觀確定水平井水平段的井軌跡在哪個(gè)巖石相中穿越，具有以往無(wú)法比擬的優(yōu)越性。

2) 根據(jù)巖石相標(biāo)定的結(jié)果，并依據(jù)不同類型巖石相與壓裂試氣產(chǎn)能的關(guān)系，尋找最佳巖石相。研究發(fā)現(xiàn)，下志留統(tǒng)89 m含氣頁(yè)巖段的①號(hào)和③號(hào)富碳高硅巖石相具有高產(chǎn)潛力，為最佳巖石相。

3) 該方法已應(yīng)用于中國(guó)石涪陵頁(yè)巖氣產(chǎn)能建設(shè)與開(kāi)發(fā)方案之中，與實(shí)鉆結(jié)果吻合較好。在尋找最佳巖石相或優(yōu)選主力目的層以提高產(chǎn)能、減少低產(chǎn)能的壓裂段數(shù)以達(dá)到降本增效方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

致謝：本文得到了中國(guó)石化科技發(fā)展部、油田事業(yè)部、石油勘探開(kāi)發(fā)研究院等的支持，中國(guó)石化江漢油田分公司、中國(guó)石化勘探分公司、中國(guó)石化西南油氣分公司和長(zhǎng)江大學(xué)提供了相關(guān)資料，在此表示衷心感謝！

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(編輯 張玉銀)

Calibration method of shale petrological facies and its application in Fuling area,the Sichuan Basin

Peng Yongmin1，2,Long Shengxiang1，2,Hu Zongquan1，2,Du Wei1，2,Gu Zhixiang1，2,Fang Yu1，2

(1. SINOPEC Key Laboratory of Shale Oil/Gas Exploration and Production Technology,Beijing 100083,China；2.PetroleumExplorationandProductionResearchInstitute,SINOPEC,Beijing100083,China)

Petrological facies calibrations were performed on shale of horizontal wells in Fuling,Sichuan Basin,based on geological and well-logging characteristic marks,and specialized petrological facies.In accordance with the three key marks (lithological combination,calcareous content and siliceous content),the whole set of 89-meter-thick shale interval in the typical pilot wells of the Lower Silurian Longmaxi Formation in Fuling were divided into nine different types of petrological facies.The No 1,3 and 6 petrological facies were identified as specialized petrological facies based on geological marks like marker beds,carbon dyes and silty laminae as well as logging marks such as logging response anomaly,the types of logging curve shape,excavation effect and pseudo excavation effect.We compared the results of projected well-logging information through horizontal section-based vertical projection with characteristic marks and specialized petrological facies in typical pilot wells to determine the top and bottom boundaries of the petrological facies and accomplished the calibrations.The relationship between petrological facies and the post-fracturing tested productivity was used to identify the petrological facies in prolific horizontal wells.It was found that the petrological facies with high calcareous and silica contents (No.1 and 3 facies with) have the greatest productivity potential,thus were determined to be the best petrological facies.Based on the principle of the best petrological facies,we suggest the best trajectory of horizontal well or landing point of target window be between the No.1 and 3 facies.Application of the calibration method to Fuling shale gas field were positive,with the coincidence rate between the predicted and tested productivities being more than 80%,proving it a potential method for optimizing well trajectory design and increasing single-well production.

petrological facies,horizontal well,shale member,Fuling area,Sichuan Basin

2016-03-23;

2016-07-05。

彭勇民(1965—)，男，博士、教授級(jí)高級(jí)工程師，沉積層序、儲(chǔ)層成巖作用與次生孔隙演化、常規(guī)與非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)。E-mail:pengyongmin2005@163.com。

國(guó)家科技重大專項(xiàng) (2016ZX05061，2016ZX05060)；中國(guó)石化重點(diǎn)項(xiàng)目(G5800-13-ZS-KJB005)。

0253-9985(2016)06-0964-07

10.11743/ogg20160618

TE132.2

A