蔡宇明

（大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井二公司，黑龍江 大慶 138000）

1 概述

隨著中國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，中國對油氣能源的依賴越來越嚴重，近年來原油對進口的依賴更是超過70%的紅色警戒線，習(xí)近平總書記在勝利油田視察時強調(diào)石油能源建設(shè)對我們國家意義重大，中國作為制造業(yè)大國，要發(fā)展實體經(jīng)濟，能源的飯碗必須端在自己手里。在習(xí)近平總書記的指示下，中國油氣勘探開發(fā)大踏步進入非常規(guī)資源領(lǐng)域，然而非常規(guī)油氣資源品質(zhì)劣質(zhì)化、油氣目標(biāo)復(fù)雜化等問題非常突出，尤其是隨著勘探開發(fā)面向深層、超深層、深水、水合物、地?zé)岬瓤碧介_發(fā)新領(lǐng)域，勘探開發(fā)面臨著新的挑戰(zhàn)與發(fā)展機遇。

1.1 非常規(guī)油氣勘探國內(nèi)外簡述

國外非常規(guī)油氣勘探起步早、規(guī)模大、范圍廣、效益高，施工過程中大量采用鉆井高新技術(shù)，提高井眼質(zhì)量和井筒完整性，滿足大規(guī)模高壓壓裂需要，大幅度提高鉆井速度和產(chǎn)量，降低建井成本，實現(xiàn)低品位儲量的高效開發(fā)。而國內(nèi)非常規(guī)油氣氣勘探開發(fā)起步晚，儲量的低品位帶來鉆探成本效益問題突出；美國成熟的技術(shù)并沒有全部掌握，國外技術(shù)本土化的適應(yīng)性、水平井高端儀器等與國外還有較大差距。

1.2 非常規(guī)油氣勘探施工難點

（1）旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)不成熟，不能滿足長水平段快速鉆井要求。同一支隊伍同平臺的兩口井對比：MaHW6203井（旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向），完鉆井深6130m、水平段長1920m，鉆井周期73d。同平臺的MaHW6202 井（常規(guī)導(dǎo)向工藝），完鉆井深5579m，水平段長度1712m，鉆井周期160d，指標(biāo)較差。

（2）旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具保障和國產(chǎn)化技術(shù)替代急需解決。M131示范區(qū)使用旋導(dǎo)的造斜段平均施工時間為4d，使用螺桿的造斜段平均施工時間為26d。使用旋導(dǎo)造斜段只需要一趟鉆，使用螺桿造斜段平均需要5～6趟鉆。

（3）近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向儀器不能很好滿足水平井提高鉆遇率要求。常規(guī)導(dǎo)向工藝在水平段頻繁鉆遇泥巖，嚴重影響鉆井周期。進入泥巖機速由4～5m/h 降到0.5m/h，需要5～7d 才能回到儲層；泥巖造成井眼穩(wěn)定性變差，阻卡頻繁；調(diào)整軌跡頻繁。頻繁調(diào)整軌跡導(dǎo)致鉆井效率低，軌跡調(diào)整頻繁，2019年吉木薩爾頁巖油水平井平均軌跡調(diào)整次數(shù)12次/井。

（4）井筒完整性問題突出。頁巖氣壓裂套變井比例較高嚴重影響壓裂時效及單井產(chǎn)量。頁巖氣壓裂套變井比例較高嚴重影響壓裂時效及單井產(chǎn)量套變井壓裂時效僅為正常井的1/3，測試產(chǎn)量平均降低46%。

（5）破巖效率低、鉆井周期長、成本高。

（6）油基鉆井液防漏堵漏技術(shù)不成熟。

（7）開發(fā)深部產(chǎn)層的經(jīng)濟挑戰(zhàn)：效能提升比例大于成本增加比例。

（8）適合低滲透、非常規(guī)油氣資源開發(fā)的大井叢長水平井“工廠化”作業(yè)鉆完井整體技術(shù)與國外差距大，“一趟鉆”技術(shù)落后。

（9）鉆井廢棄物處理、流體回收與處理技術(shù)與裝備不完善。

（10）套變問題嚴重制約了非常規(guī)油氣水平井產(chǎn)量的提高。

截止2019 年9 月，中石化威榮區(qū)塊壓裂10 口井，6口井油層套管變形，套變點共16 處；因套變放棄壓裂14 段，共941.1m。主要在水平段中部至A 靶點附近，占總數(shù)的81.3%。壓裂期間發(fā)生。套變量介于9.12～38.62mm 之間，部分井套管變形量隨改造施工逐漸增大。調(diào)研表明，套變的主要形式：套管剪切破壞和套管擠毀破壞。套變受以下兩方面因素綜合作用影響：一是地質(zhì)因素，是內(nèi)因：儲層裂縫、斷層發(fā)育情況、頁巖巖性特征等。二是工程因素，是誘導(dǎo)因素：大規(guī)模改造、井眼軌跡、固井質(zhì)量、井筒溫壓變化等。

1.3 非常規(guī)油氣高效鉆完井技術(shù)

（1）旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)；

（2）伽馬成像等近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)；

（3）一趟鉆優(yōu)快鉆井技術(shù)；

（4）連續(xù)管鉆井技術(shù)與裝備；

（5）適合于長水平段鉆井的油基鉆井液和高性能水基鉆井液技術(shù)；

（6）滿足高強度體積壓裂的水平井固井技術(shù)與井筒密封完整性技術(shù)；

（7）鉆井、壓裂廢棄物處理技術(shù)及裝備；

（8）套變防治技術(shù)。

2 地質(zhì)錄井導(dǎo)向技術(shù)在非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)中的應(yīng)用

2.1 非常規(guī)油氣勘探中的地質(zhì)錄井導(dǎo)向技術(shù)概述

非常規(guī)油氣資源勘探鉆井施工中的地質(zhì)錄井導(dǎo)向技術(shù)包括：地質(zhì)錄井、氣測錄井、地化錄井和隨鉆測井等技術(shù)。各項錄井技術(shù)簡要介紹如下。

（1）地質(zhì)錄井技術(shù)簡介。

①巖屑錄井技術(shù)。巖屑錄井技術(shù)是對鉆井井下鉆屑進行分析處理的一種技術(shù)，在鉆井過程中，地層巖石被破碎后，由鉆井液攜帶至地面，鉆屑收集人員根據(jù)錄井設(shè)計要求將鉆屑收集后，經(jīng)過清洗烘干，進行觀察描述和取樣分析后，形成資料報告并繪制綜合錄井圖。

②巖芯錄井技術(shù)。巖芯錄井包括鉆井取芯和井壁取芯。鉆井取芯根據(jù)地質(zhì)設(shè)計的取芯對象不同，又分為油氣層取芯和地層控制取芯兩種。鉆井取芯根據(jù)取芯方式的不同又可以分為常規(guī)鉆井取芯、密閉鉆井取芯和保壓鉆井取芯。鉆井取芯使用取芯筒對目標(biāo)地層進行整段取芯，所取地質(zhì)資料、連續(xù)、詳細，尤其是保壓取芯技術(shù)能夠最大程度地還原地層的原始條件，對認識地層的含油氣飽和度、孔隙度、裂縫條件等有極大的幫助。

③熒光錄井技術(shù)。熒光錄井一般包括鉆屑熒光錄井和鉆井液熒光錄井?，F(xiàn)場施工中具有代表性的是定量熒光錄井，主要是測定巖樣的定量熒光F值，定量熒光錄井的方法是利用了原油的濃度與原油發(fā)出的熒光強度成正比的性質(zhì)，所以定量熒光強度與鉆井液熒光分子濃度C成線性正比。

④油氣錄井技術(shù)。油氣錄井是指在鉆井施工過程中，通過對井下儲層油氣顯示進行實時檢測和記錄，從而及時發(fā)現(xiàn)油氣資源的一種方法。一般情況下，當(dāng)鉆遇油氣層時，儲層油氣會侵入鉆井液中，通過鉆井液循環(huán)，將其攜帶至地面，這時在鉆井液分配器和鉆井液罐會有油氣顯示，對顯示進行分析后，便可確定井下含油氣的情況。

（2）氣測錄井技術(shù)簡介。氣測錄井是油氣勘探開發(fā)中及時有效發(fā)現(xiàn)油氣資源最直接的方法和手段之一，特別是在新探區(qū)的勘探開發(fā)中，可以為油氣儲層的發(fā)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)資料支持；還可以在薄差儲層的水平井鉆探過程中，通過油氣顯示，控制軌跡，提高儲層鉆遇率，為后期開發(fā)提供支持；另外，通過氣測數(shù)據(jù)的分析，還可以進行判別油氣水層，進行油氣層比照。根據(jù)任務(wù)、方法和目的不同可將氣測錄井分為隨鉆氣測錄井、擴散氣測錄井和熱真空全脫氣氣測錄井。

①隨鉆氣測錄井技術(shù)。隨鉆氣測錄井技術(shù)是指在鉆井施工過程中，通過高效脫氣設(shè)備連續(xù)檢測由井口的鉆井液中脫離出來的烴類氣體，并進行收集分析的方法。鉆井液中攜帶的烴類氣主要分為兩種：一是地層巖屑被破碎后的游離氣，另一種是油氣層中以滲透擴散方式運移進入鉆井液中的烴類。隨鉆氣測錄井能夠及時、準(zhǔn)確收集和測量鉆井液攜帶至井口的氣體，實時檢測井下地層油氣情況。

②擴散氣測錄井技術(shù)。擴散氣測錄井技術(shù)是指在已發(fā)現(xiàn)的油氣顯示層段，對鉆井液靜止時在相應(yīng)井段由于油氣層的擴散和滲透作用，形成烴類氣體相對較富集含氣鉆井液井段或者以一定移動速度向上擴散的井段進行檢測的方法。當(dāng)油氣層段具有一定能量時還會發(fā)生上竄現(xiàn)象。擴散氣測錄井是在鉆井液靜止一段時間后循環(huán)時進行的。一種是中途擴散氣測錄井，它是在隨鉆氣測錄井過程中，對發(fā)現(xiàn)較好的油氣顯示層段，在起下鉆或停鉆靜止鉆井液一段時間間隔后進行，一般要求連續(xù)監(jiān)測2 個鉆井液循環(huán)周期。另一種是完井?dāng)U散氣測錄井，完井后鉆井液靜止24h以上，如全井發(fā)現(xiàn)油氣顯示層段在一層以上時，那么鉆頭應(yīng)下到最下層油氣層段底部以下，才可以循環(huán)鉆井液，或分井段分次進行完井?dāng)U散氣測錄井。擴散氣測錄井只是時間與濃度關(guān)系。

③熱真空全脫氣測錄井技術(shù)。熱真空全脫氣測錄井技術(shù)是指在目的層或油氣層井段按一定間距采集出口鉆井液樣，進行鉆井液熱真空蒸餾全脫氣，將脫出一定量的氣樣注入色譜儀中分析。用于定量計算鉆井液中含氣飽和度、提供評估油氣產(chǎn)能參數(shù)，也可用于對其它連續(xù)脫氣效率校正。

(3)地化錄井技術(shù)。地化錄井技術(shù)是指用于獲得地層含油特征參數(shù)的一種錄井方法。在鉆井過程中對井下地層上返的巖屑進行連續(xù)、系統(tǒng)地取樣分析處理。通過在裂解爐中對含油氣鉆屑進行程序升溫控制，在90℃可以得到C7以前的烴；在90℃～300℃，得到C7-C32的烴，在300℃～600℃得到重?zé)N和膠質(zhì)瀝青。然后經(jīng)過計算回歸分析出地層含油組分。

（4）隨鉆測井。20世紀(jì)70年代后期迅速開展起來的隨鉆測量技術(shù)，最初是用于定向鉆井，現(xiàn)在已逐步開展成為一種有效的地層評價工具。用于定向鉆井的稱MWD(隨鉆測量)，用于地層評價的稱為LWD(隨鉆錄井或FEMWD地層評價隨鉆測量系統(tǒng))。

一般情況下，MWD與LWD 能測出比電纜測井質(zhì)儀更高的測井圖，這是因為其測量速度較低且是在地層根本上未受污染情況下進行的，因而具有更高的分辨率。但是要雇用MWD 效勞價格較昂貴，這就是它目前還不能替代電測的主要原因之一。隨鉆測量主要應(yīng)用如下：

①提高鉆井速度和效率。隨鉆測量能實時了解真實鉆壓、扭矩、井底壓力、溫度等 有助于優(yōu)化鉆井,減少地層損害。

②在定向鉆井過程中及時了解并控制井眼方向,或在水平井中進行地質(zhì)導(dǎo)向。

③用于地層比照和評價。在地層特性比擬清楚的開發(fā)井中,可以取代電纜測井。

④在電纜測井難以進行(水平井與大斜度定向井)的井中取代電纜測井，是平安可靠的斜井測量方法。

⑤進行時間延遲測量，研究鉆井液侵入機理。

2.2 地質(zhì)錄井導(dǎo)向技術(shù)在儲層甜點層預(yù)測、捕捉及儲層鉆遇率中的應(yīng)用

（1）有效提高優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率。從宏觀構(gòu)造、微幅構(gòu)造和螞蟻體屬性三個層面對儲層展布進行精細刻畫，確保儲層鉆遇率，支持43 口井，儲層鉆遇率從95%提高至97.8%，其中19口井鉆遇率達到100%。

（2）地震地質(zhì)模型迭代細化，精準(zhǔn)預(yù)測A靶點。在地震體基礎(chǔ)上加載345口井測井資料，建立長寧、威遠、瀘州3個區(qū)塊三維構(gòu)造模型，對A靶點垂深精準(zhǔn)預(yù)測；通過設(shè)置特征控制點，實現(xiàn)精確中靶，保障安全優(yōu)質(zhì)施工。

（3）有效降低事故復(fù)雜。跟蹤支持旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井43口，卡鉆率為0，落井率為0，損失時間減少498d，漏失井次、漏失量和損失時間同比分別下降32.5%、56.9%和23.9%。

（4）開展提速示范引領(lǐng)，效果顯著。N208H24-6井，三開鉆井周期27.1d，較同區(qū)塊井提速30%；最高日進尺322m，創(chuàng)區(qū)塊日進尺記錄；優(yōu)質(zhì)儲層（厚度6m）鉆遇率100%，硅鋁交會高優(yōu)質(zhì)儲層（厚度1.8m）鉆遇率100%。

3 結(jié)論

（1）通過地質(zhì)錄井導(dǎo)向技術(shù)可以及時收集并發(fā)現(xiàn)地層詳細的信息，為非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)提供地層識別保障。

（2）地質(zhì)錄井導(dǎo)向技術(shù)通過各種井筒錄井信息數(shù)據(jù)，及時跟蹤地層地質(zhì)物性變化，實現(xiàn)非常規(guī)水平井甜點層的預(yù)測與撲捉，實現(xiàn)A靶點精準(zhǔn)著陸。

（3）地質(zhì)錄井導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用可以及時發(fā)現(xiàn)并識別儲層油氣特征的變化，精確指導(dǎo)軌跡控制，提高儲層鉆遇率，為非常規(guī)油氣高效開發(fā)提供保障。