朱紅濤

（中國(guó)石化經(jīng)緯有限公司西南錄井分公司，四川 綿陽(yáng) 621000）

0 引言

目前四川盆地頁(yè)巖氣以上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組為開發(fā)目的層，從最初常規(guī)錄井方法，逐步改進(jìn)增加了隨鉆測(cè)井及特殊錄井分析等技術(shù)方法［1］，使水平井優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層鉆遇率有了顯著提高，但鉆遇率不穩(wěn)定，特別是在部分復(fù)雜構(gòu)造區(qū)塊的鉆遇率相對(duì)較低，仍存在著水平井儲(chǔ)集層位置難精確預(yù)判、復(fù)雜構(gòu)造形態(tài)難準(zhǔn)確識(shí)別和判斷［2］、水平井軌跡的優(yōu)化調(diào)控力度較弱［3］等技術(shù)難題。通過對(duì)四川盆地W區(qū)五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣水平井軌跡調(diào)控的實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)出一套集著陸段小層的精準(zhǔn)定位及判別，井軌跡在A 靶垂深提前或加深情況下的控制與調(diào)整，水平段的儲(chǔ)集層空間位置分析判斷與調(diào)控，對(duì)復(fù)雜構(gòu)造形態(tài)、類型的判別及軌跡調(diào)控等于一體的著陸段—水平段軌跡控制技術(shù)方法。從而有效地解決了水平井開發(fā)過程中面臨的一系列難題，能夠確保水平井軌跡在優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層中的鉆遇率最大化，為后期建產(chǎn)及效果評(píng)估［4］打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 著陸段軌跡調(diào)控技術(shù)方法

1.1 小層的精準(zhǔn)定位及判別技術(shù)方法

小層精準(zhǔn)卡取及判別可以通過地質(zhì)和工程等多種特征參數(shù)，如自然伽馬（GR）、氣測(cè)、巖性顏色、元素、有機(jī)碳含量（TOC）等相結(jié)合的分析方法來(lái)實(shí)現(xiàn)［5-6］。在四川盆地W區(qū)，根據(jù)實(shí)鉆分析發(fā)現(xiàn)，造斜段明顯標(biāo)識(shí)層大致可以劃在7 小層底、4 小層頂、底，及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)峰位置處。由上往下，7小層底（②線位處），由于GR、元素等參數(shù)形態(tài)特征受多種因素干擾，區(qū)域上形態(tài)表現(xiàn)并不統(tǒng)一。因此不能精確定位層位井深，只能初步判斷7小層界面。4小層（③、④線段處），GR參數(shù)形態(tài)呈現(xiàn)為一個(gè)突起，各元素參數(shù)形態(tài)會(huì)有一個(gè)相對(duì)較明顯的升降變化過程，在區(qū)域上形態(tài)較穩(wěn)定，是相對(duì)較穩(wěn)定的標(biāo)志層?？梢該?jù)此來(lái)精準(zhǔn)定位4小層頂?shù)捉缑婢?，初步?jì)算出A 靶垂深提前量或加深量，對(duì)軌跡進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)。Ⅰ峰、Ⅱ峰、Ⅲ峰（⑤、⑥、⑦線位處），在W 區(qū)GR參數(shù)會(huì)呈峰值形態(tài)漲落，TOC、氣測(cè)參數(shù)、元素參數(shù)值在區(qū)內(nèi)也會(huì)相對(duì)穩(wěn)定變化（圖1）。再次預(yù)測(cè)A靶垂深，對(duì)軌跡再次進(jìn)行精確優(yōu)化調(diào)整，以確保軌跡在⑦線位處時(shí)能準(zhǔn)確著陸，中取A靶。

圖1 W區(qū)小層識(shí)別劃分與鉆井、地質(zhì)參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系圖

1.2 井軌跡分段控制與調(diào)整技術(shù)方法

在精準(zhǔn)定位、判別小層的基礎(chǔ)上，井斜角的控制與調(diào)整就成為能否順利成功著陸的關(guān)鍵［7］。在W區(qū)域，相鄰單井相對(duì)應(yīng)特征小層對(duì)應(yīng)的井斜角數(shù)據(jù)如表1所示。

井斜角的控制與調(diào)整方向大致可以分為3 種情況：①實(shí)鉆A 靶垂深較設(shè)計(jì)加深情況下井斜角的調(diào)控技術(shù)方法；②實(shí)鉆A 靶垂深較設(shè)計(jì)提前情況下井斜角的調(diào)控技術(shù)方法；③實(shí)鉆A 靶垂深與設(shè)計(jì)情況基本吻合時(shí)的井斜角調(diào)控技術(shù)方法。

1）A 靶垂深加深情況下的井軌跡分段調(diào)控技術(shù)方法

按設(shè)計(jì)軌跡鉆至A1 處時(shí)，通過小層對(duì)比，預(yù)測(cè)實(shí)鉆A靶垂深較設(shè)計(jì)A靶垂深加深情況下（圖2），此時(shí)實(shí)鉆井斜角依據(jù)W 區(qū)平均井斜角，應(yīng)盡快調(diào)整達(dá)到63°，待鉆達(dá)B1、C1 處時(shí)，可根據(jù)當(dāng)前實(shí)鉆垂深計(jì)算出實(shí)際A 靶位置垂深，再與設(shè)計(jì)A 靶垂深對(duì)比，看加深情況可以沿設(shè)計(jì)軌跡鉆至井斜角78°（表1），此時(shí)鉆頭位于D 處，以穩(wěn)斜的方式下探至D1 位置。計(jì)算A靶垂深，優(yōu)化軌跡，此時(shí)距A靶位置較近，在E1處，井斜角應(yīng)盡快調(diào)控至79°，繼續(xù)微調(diào)軌跡，到達(dá)F1 處時(shí)，以最佳角度進(jìn)入目標(biāo)區(qū)，中取A 靶。在W 區(qū)運(yùn)用此技術(shù)方法對(duì)實(shí)鉆A 靶垂深加深情況下的10余口井軌跡進(jìn)行調(diào)控，最終中靶率達(dá)100%。

表1 W區(qū)相鄰井特征小層及井斜角數(shù)據(jù)表

圖2 實(shí)鉆各標(biāo)識(shí)點(diǎn)及A靶垂深較設(shè)計(jì)A靶加深情況下示意圖

2）A靶垂深提前情況下的井軌跡調(diào)控技術(shù)方法

對(duì)于實(shí)鉆A靶垂深比設(shè)計(jì)A靶提前的情況，可以采取提前造斜、分段穩(wěn)斜、下探特征點(diǎn)標(biāo)識(shí)層的技術(shù)方法進(jìn)行軌跡控制（圖3、表1）。依設(shè)計(jì)軌跡鉆達(dá)B1、C1 處時(shí)，精準(zhǔn)定位4 小層垂深，計(jì)算明確A 靶提前量，以D處井斜角78°為目標(biāo)，提前造斜至該井斜，再穩(wěn)斜下探至D1處；在D1處進(jìn)一步精確計(jì)算A靶垂深提前量，以設(shè)計(jì)E處井斜角79°為目標(biāo)，提前造斜至該井斜，再穩(wěn)斜下探至E1 處；繼續(xù)微調(diào)軌跡到達(dá)F1處時(shí)，以最佳角度進(jìn)入目標(biāo)區(qū)，中取A靶。

2 水平段軌跡調(diào)控技術(shù)方法

2.1 軌跡相對(duì)儲(chǔ)集層空間位置分析判斷與調(diào)控技術(shù)

圖3 實(shí)鉆各標(biāo)識(shí)點(diǎn)及A靶垂深比設(shè)計(jì)A靶提前情況下示意圖

W 區(qū)五峰組— 龍馬溪組儲(chǔ)集層段，隨鉆GR值呈峰值形態(tài)出現(xiàn)，可分為上、下2 個(gè)半幅來(lái)識(shí)別（圖4）。可以通過上、下GR值的差異形態(tài)及綜合GR形態(tài)，結(jié)合元素等多種參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，判斷軌跡相對(duì)儲(chǔ)集層位置。自定義：上GR大于下GR為正差異，上GR小于下GR為負(fù)差異，上GR等于下GR為無(wú)差異。軌跡相對(duì)儲(chǔ)集層位置可以分為7 種情況：①上、下GR表現(xiàn)為正差異形態(tài)。如果綜合GR值為增大趨勢(shì)（如圖4A位置），則軌跡位于儲(chǔ)集層GR上半幅位置，且此時(shí)軌跡相對(duì)地層下穿，可視下穿幅度情況適當(dāng)微增斜觀察，保持軌跡平滑且穩(wěn)定。②上、下GR表現(xiàn)為負(fù)差異形態(tài)。如果綜合GR值為減小趨勢(shì)（如圖4E 位置），則軌跡位于儲(chǔ)集層GR上半幅位置，且此時(shí)軌跡相對(duì)地層上穿，可視上穿幅度情況適當(dāng)微降斜觀察，保持軌跡平滑且穩(wěn)定。③上、下GR表現(xiàn)為負(fù)差異形態(tài)。如果綜合GR值較為平穩(wěn)（如圖4B 位置），則軌跡位于儲(chǔ)集層GR上半幅位置，且此時(shí)軌跡相對(duì)地層近平行，可繼續(xù)穩(wěn)斜觀察，保持軌跡平滑且穩(wěn)定。④上、下GR表現(xiàn)為無(wú)差異形態(tài)。如果綜合GR值較為平穩(wěn)（如圖4D位置），則軌跡位于儲(chǔ)集層GR峰尖或峰底位置，且此時(shí)軌跡相對(duì)地層近平行，可繼續(xù)穩(wěn)斜觀察，保持軌跡平滑且穩(wěn)定。⑤上、下GR表現(xiàn)為負(fù)差異形態(tài)。如果綜合GR值為增大趨勢(shì)（如圖4G位置），則軌跡位于儲(chǔ)集層GR下半幅位置，且此時(shí)軌跡相對(duì)地層上穿，可視上穿幅度情況適當(dāng)微降斜或穩(wěn)斜觀察，保持軌跡平滑且穩(wěn)定回穿至儲(chǔ)集層GR峰尖或上半幅位置。⑥上、下GR表現(xiàn)為正差異形態(tài)。如果綜合GR值為減小趨勢(shì)（如圖4C 位置），則軌跡位于儲(chǔ)集層GR下半幅位置，且此時(shí)軌跡相對(duì)地層下穿，可視下穿幅度情況適當(dāng)微增斜觀察，保持軌跡平滑且穩(wěn)定回穿至儲(chǔ)集層GR峰尖或上半幅位置。⑦上、下GR表現(xiàn)為正差異形態(tài)。如果綜合GR值較為平穩(wěn)（如圖4F位置），則軌跡位于儲(chǔ)集層GR下半幅位置，且此時(shí)軌跡相對(duì)地層近平行，可適當(dāng)微增斜觀察，保持軌跡平滑且穩(wěn)定回穿至儲(chǔ)集層GR峰尖或上半幅位置。

圖4 軌跡相對(duì)儲(chǔ)集層空間位置與GR形態(tài)關(guān)系圖

水平儲(chǔ)集層段鉆進(jìn)中，通過對(duì)上、下GR值、綜合GR值大小及曲線變化特征情況的對(duì)比分析，可以準(zhǔn)確判斷出軌跡在優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)集層中所處的位置，對(duì)軌跡進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控［8-10］。

2.2 復(fù)雜構(gòu)造形態(tài)、類型的判別及軌跡調(diào)控技術(shù)方法

水平段中往往會(huì)突然出現(xiàn)一些局部小構(gòu)造，如斷層、背斜、向斜、揉皺等，造成軌跡相對(duì)儲(chǔ)集層位置的快速變化，因此就需要對(duì)軌跡做出相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)控。在W 區(qū)施工中，在鉆遇復(fù)雜構(gòu)造時(shí)，各參數(shù)會(huì)發(fā)生突變，通過突變點(diǎn)前后GR、元素等參數(shù)的分析對(duì)比，可以判斷出軌跡相對(duì)儲(chǔ)集層空間位置的變化情況［11-13］，接著分析判斷突變點(diǎn)處的構(gòu)造形態(tài)、類型，針對(duì)不同的構(gòu)造形態(tài)采用不同的優(yōu)化方案對(duì)軌跡進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，從而確保優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率最大化。根據(jù)各參數(shù)的變化情況分析突變點(diǎn)前后地層是否連續(xù)，判斷是否為斷層造成突變。如果確定為斷層造成突變，首先，根據(jù)斷點(diǎn)前后軌跡相對(duì)儲(chǔ)集層空間位置的變化情況明確斷層類型，分析計(jì)算出斷層的斷距。其次，在不明確此處是否為單一斷層時(shí)，不應(yīng)盲目調(diào)整井斜角度，一般應(yīng)先穩(wěn)斜鉆進(jìn)20～30 m，觀察后續(xù)是否還有斷層存在，如無(wú)斷層存在則證明斷點(diǎn)處為單一斷層，可根據(jù)斷位及斷距確定軌跡優(yōu)化方案。如30 m 內(nèi)再次鉆遇斷層，則需要繼續(xù)判斷斷層形態(tài)、類型及斷位、斷距等，結(jié)合前后斷位總體判斷出類型及形態(tài)，如疊瓦構(gòu)造、地壘、地塹構(gòu)造、沖起構(gòu)造等［14-15］，然后再根據(jù)具體構(gòu)造形態(tài)、斷位及斷距確定軌跡優(yōu)化方案。

研究區(qū) W2 井（圖 5）在鉆至 F1 點(diǎn)處時(shí)，GR值、氣測(cè)值及元素特征均發(fā)生突變，GR值從322 API降至76 API，Si 元素值從40%～50%降至16%、Ca 元素值從8%～10%上升至37%、P元素值從0.04%～0.06%上升至0.11%，全烴值從20%降至8%。巖性由黑色頁(yè)巖突變?yōu)榛疑規(guī)r，判斷鉆頭由龍一段2號(hào)層進(jìn)入上奧陶統(tǒng)臨湘組，分析認(rèn)為F1 處可能鉆遇局部小隆起、小斷層兩種微幅構(gòu)造形態(tài)。為明確F1 處的具體構(gòu)造形態(tài)，建議微增斜鉆進(jìn)觀察GR值、氣測(cè)值及元素特征變化，繼續(xù)鉆進(jìn)至F2處時(shí)，GR值、氣測(cè)值及元素特征均再次發(fā)生突變，各參數(shù)突變值與形態(tài)與F1 處時(shí)呈對(duì)鏡像對(duì)稱，判斷鉆頭由臨湘組進(jìn)入龍一段2 號(hào)層。初步分析認(rèn)為F1、F2 處為局部小隆起，造成F1-F2 間地層抬升，但通過GR參數(shù)值前后對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在F1、F2處鉆遇龍一段2號(hào)層Ⅲ號(hào)峰最高GR值比前期已鉆Ⅲ號(hào)峰GR值小，分析認(rèn)為在F1、F2處未鉆遇Ⅲ號(hào)峰尖，中間缺失Ⅲ號(hào)峰峰尖至五峰組GR及各元素變化曲線特征段。證明F1-F2 間鉆遇地層不連續(xù)，有斷點(diǎn)存在，即F1-F2應(yīng)為由2個(gè)微斷裂形成的局部沖起構(gòu)造形態(tài)。斷裂由龍一段2號(hào)層Ⅲ號(hào)峰上半幅斷至臨湘組頂部，斷距介于1.0～1.5 m，突變地層缺失Ⅲ號(hào)峰下半幅，垂厚約0.6 m，五峰組垂厚約0.4 m。

如果確定地層連續(xù)，則排除斷層構(gòu)造形態(tài)可能為背斜、向斜、揉皺等。一般此種情況下，突變點(diǎn)都會(huì)前后對(duì)稱、成雙出現(xiàn)，通過突變點(diǎn)前后各參數(shù)的變化特征，判斷軌跡相對(duì)儲(chǔ)集層空間位置是上行還是下行，初步明確構(gòu)造形態(tài)是背斜或向斜。此種情況，只需要穩(wěn)斜觀察，直至下個(gè)突變點(diǎn)出現(xiàn)，軌跡回到突變前的初始位置，一般不對(duì)軌跡做大的調(diào)整。

圖5 W2井構(gòu)造形態(tài)及突變點(diǎn)特征相關(guān)性圖

圖6 W1井構(gòu)造形態(tài)及突變點(diǎn)特征相關(guān)性圖

研究區(qū)W1 井（圖6），實(shí)鉆K1-E1 段中，當(dāng)鉆遇第一個(gè)突變段K1 點(diǎn)附近時(shí)，GR值及全烴值突然降低，相關(guān)元素特征變化也比較明顯，初步對(duì)比分析認(rèn)為：可能是鉆遇小斷層引起，由龍一段Ⅲ號(hào)峰斷至五峰組，斷距應(yīng)小于2 m。根據(jù)物探剖面觀察，后期構(gòu)造形態(tài)變化，地層傾角增大，建議相應(yīng)逐步增斜鉆進(jìn)觀察，鉆約段長(zhǎng)31 m，由GR值、全烴值及元素值相對(duì)變化判斷鉆頭回到龍一段Ⅲ號(hào)峰；繼續(xù)鉆約段長(zhǎng)33 m時(shí)，GR值、全烴值及元素值特征再次發(fā)生突變，經(jīng)過對(duì)比分析，與K1點(diǎn)變化特征基本相似呈對(duì)稱關(guān)系，認(rèn)為是鉆頭由龍一段Ⅲ號(hào)峰快速穿進(jìn)入五峰組，產(chǎn)生突變。結(jié)合前期GR值、全烴值及元素值相對(duì)變化特征，分析認(rèn)為1號(hào)突變段可能是局部小隆起構(gòu)造形態(tài)，造成鉆頭由龍一段Ⅲ號(hào)峰快速穿進(jìn)入五峰組地層然后又快速穿出進(jìn)入龍一段Ⅲ號(hào)峰；判斷出最初分析的K1 點(diǎn)附近鉆遇小斷層不成立，地層無(wú)錯(cuò)斷，計(jì)算地層傾角約上傾2.0°，故而建議適當(dāng)降斜至92°，后穩(wěn)斜鉆進(jìn)觀察。繼續(xù)鉆約段長(zhǎng)120 m、180 m 處時(shí)，相繼鉆遇2、3 號(hào)突變段，與前期1 號(hào)突變段GR值、全烴值及元素值相對(duì)變化特征相似，分析2、3 號(hào)突變段仍為局部小隆起構(gòu)造形態(tài)，后期根據(jù)計(jì)算地層傾角逐漸增大，從2.0°上升至4.5°，適時(shí)增斜—穩(wěn)斜鉆進(jìn)觀察。當(dāng)鉆遇E1 點(diǎn)后，結(jié)合K1、E1 段構(gòu)造形態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，K1、E1 段整體是由3個(gè)相鄰?fù)蛔兌涡纬傻木植啃÷∑鸾M合形成的一個(gè)小揉皺構(gòu)造。

為了明確整體構(gòu)造是單一的向斜、背斜構(gòu)造，還是由多個(gè)向斜、背斜組成的更復(fù)雜的揉皺構(gòu)造等，則根據(jù)軌跡相對(duì)儲(chǔ)集層空間位置偏差情況，可繼續(xù)穩(wěn)斜或適當(dāng)微調(diào)井斜進(jìn)行鉆進(jìn)觀察，最終明確整體構(gòu)造的具體形態(tài)和類型，確保軌跡在優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層中的鉆遇率最大化。

3 結(jié)論

1）小層精準(zhǔn)定位及判別技術(shù)能夠準(zhǔn)確識(shí)別、判斷出鉆頭與儲(chǔ)集層空間的位置距離及動(dòng)態(tài)變化情況，是軌跡優(yōu)化調(diào)控的眼睛。

2）井軌跡的分段調(diào)控技術(shù)在實(shí)鉆A 靶垂深相對(duì)設(shè)計(jì)A 靶提前或加深的情況下，是對(duì)軌跡動(dòng)態(tài)調(diào)控的重要技術(shù)手段，是成功著陸、中取A靶的關(guān)鍵。

3）水平段中軌跡相對(duì)儲(chǔ)集層空間位置的分析判斷與調(diào)控技術(shù)方法的運(yùn)用，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆頭與儲(chǔ)層空間位置的動(dòng)態(tài)變化、偏離情況，是水平段軌跡調(diào)控的風(fēng)向標(biāo)。

4）水平段中對(duì)復(fù)雜構(gòu)造形態(tài)及類型的識(shí)別、判斷技術(shù)的運(yùn)用能夠有效地提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層鉆遇率，是復(fù)雜構(gòu)造區(qū)塊水平導(dǎo)向技術(shù)的重點(diǎn)。

5）水平井軌跡調(diào)控中，以地質(zhì)為主導(dǎo)、物探為路標(biāo)、工程和測(cè)井為輔助驗(yàn)證的四位一體的工作模式能夠有效提高水平井實(shí)施的成功率，避免不必要的損失。