馮亦江,趙紅燕,石文睿,程國良,曾小林

(1.中石化經(jīng)緯有限公司江漢測錄井分公司,武漢 430074; 2.長江大學(xué)非常規(guī)油氣省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心,武漢 430100)

鄂西渝東紅星地區(qū)是湖北省頁巖氣開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域,其吳家坪組、茅口組頁巖是繼四川盆地龍馬溪組—五峰組實(shí)現(xiàn)規(guī)模化商業(yè)開發(fā)后最具勘探潛力的頁巖氣儲層,也是中石化增儲上產(chǎn)的主要陣地之一[1-3]。

地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是鉆井領(lǐng)域近15年來發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù),其定義是“用近鉆頭地質(zhì)、工程參數(shù)測量和隨鉆控制手段來保證實(shí)際井眼穿過儲層并取得最佳位置”[4-5]。頁巖氣開發(fā)通常采用水平井壓裂形成產(chǎn)能,而在水平井鉆井過程中,應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)可以及時(shí)對水平井軌跡進(jìn)行校正、優(yōu)化,提高優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率,該技術(shù)是頁巖氣開發(fā)過程中必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一。地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在頁巖油氣領(lǐng)域的應(yīng)用,文獻(xiàn)[6-10]做了大量的研究和探索:中外主要頁巖氣區(qū)塊通常根據(jù)儲層非均質(zhì)特性、水平段軌跡方向上地層產(chǎn)狀變化、設(shè)計(jì)水平段長等情況制定導(dǎo)向技術(shù)優(yōu)選的標(biāo)準(zhǔn),以期在滿足地質(zhì)甜點(diǎn)鉆遇率的同時(shí),實(shí)現(xiàn)鉆井提速降本。與已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)開發(fā)的涪陵頁巖氣田、長寧—威遠(yuǎn)頁巖氣田不同,紅星地區(qū)面臨勘探程度整體較低,微幅構(gòu)造、斷裂發(fā)育[1],給井眼軌跡的精確控制和地層界面的準(zhǔn)確預(yù)測帶來巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的地質(zhì)導(dǎo)向方法在紅星地區(qū)中運(yùn)用存在著A靶點(diǎn)預(yù)測不準(zhǔn)確、在入靶階段水平段軌跡易出層等問題。

針對上述問題,現(xiàn)以吳家坪組吳二段有利頁巖儲層段為研究對象,構(gòu)建運(yùn)用三維地質(zhì)建模隨鉆跟蹤、確定導(dǎo)向標(biāo)志層(點(diǎn))、優(yōu)選導(dǎo)向工具、優(yōu)化隨鉆導(dǎo)向軌跡控制等一系列有針對性的技術(shù)體系;并且通過首次建立的平均角法軌跡控制計(jì)算模型和不同造斜率約束條件下標(biāo)志層(點(diǎn))與井斜分段控制圖版,提高靶點(diǎn)的預(yù)測和軌跡控制精度,對今后紅星地區(qū)頁巖氣高效開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

紅星地區(qū)位于湖北省利川市、重慶市萬州區(qū)和石柱縣境內(nèi),構(gòu)造隸屬于四川盆地川東高陡褶皺帶石柱復(fù)向斜,南東、北翼分別被齊岳山復(fù)背斜和方斗山背斜所夾持,包括建南構(gòu)造、龍駒壩構(gòu)造和三星區(qū)塊(圖1),勘探面積約3 000.0 km2,其中建南構(gòu)造為箱狀長軸背斜,兩翼相對較陡,發(fā)育擠壓構(gòu)造逆斷層,是紅星地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域[1,11]。該區(qū)二疊系沉積環(huán)境以早濱岸、晚陸棚相為主,吳家坪組吳二段、茅口組茅四段發(fā)育褐色含硅質(zhì)頁巖,區(qū)內(nèi)兩套頁巖平面分布較穩(wěn)定、埋深和成熟度適中、氣測顯示良好,是較為有利的頁巖氣勘探新層系。目前,已投入開發(fā)的紅頁1HF井日穩(wěn)產(chǎn)頁巖氣6.0 × 104m3。該區(qū)塊新增頁巖氣控制儲量6.21 × 1010m3,實(shí)現(xiàn)了中國二疊系頁巖氣勘探重大突破,使本研究團(tuán)隊(duì)針對該頁巖氣層的10年追蹤終于落地。

根據(jù)文獻(xiàn)[2]修改

為了達(dá)到最佳開發(fā)效果,紅星地區(qū)水平井部署要求與主應(yīng)力方向近垂直和大角度相交,設(shè)計(jì)水平段長1 500.0～2 700.0 m,有效靶窗垂厚約5.0 m,并嚴(yán)格控制優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率。區(qū)塊內(nèi)已鉆探HYA、HYB、HYC、HYD四口導(dǎo)眼井揭示:目的層吳家坪組吳二段發(fā)育灰黑色硅質(zhì)頁巖、含灰硅質(zhì)頁巖,局部夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r,厚度約20.0 m,屬深水陸棚沉積環(huán)境;錄井氣測全烴顯示介于4.08%～12.96%,測井解釋總有機(jī)碳含量(total organic carbon content,TOC)介于7.26%～9.00%,測井解釋孔隙度介于5.23%～6.15%,實(shí)測含氣量3.81～4.84 m3/t。礦物成分黏土礦物含量10.92%～18.13%,長英質(zhì)含量48.81%～51.82%,碳酸鹽含量29.52%～33.13%,具有硅質(zhì)和碳酸鹽巖含量高、黏土含量低的特征,整體脆性指數(shù)在60.0%～70.0%,處于縫網(wǎng)與多縫過渡區(qū)。

根據(jù)巖性、電性、物性、含氣性等特征,吳家坪組吳二段自上而下細(xì)分為⑤～①段(圖2)。其中③小層又可以細(xì)分為a、b、c、d四段,巖性為灰黑色泥頁巖局部夾薄層灰?guī)r條帶、厚度一般在5.5～8.0 m之間,地層可鉆性較好、鉆時(shí)比值大于1.5,全烴見明顯異常、曲線呈塊狀高值,伽馬(gamma ray,GR)曲線呈齒狀中高值,其值一般在140.0～280.0 API;基于優(yōu)中選甜的原則,HYA井優(yōu)選③小層井段3 300.0～3 306.7 m為“地質(zhì)+工程”最佳甜點(diǎn)段,厚6.7 m,適宜作為水平段優(yōu)選目標(biāo)靶窗。

2 研究區(qū)地質(zhì)導(dǎo)向面臨的主要問題

2.1 入靶段軌跡控制難度大

因受地理?xiàng)l件限制,目前紅星地區(qū)水平井采用直井段—造斜段—穩(wěn)斜段—增斜扭方位段—水平段的軌跡剖面類型,這種剖面設(shè)計(jì)方法一般在入靶前方位才能擺正;同時(shí),多井實(shí)鉆對比分析顯示:目的層上方飛仙關(guān)組+長興組地層在橫向上沉積厚度變化大,伽馬曲線形態(tài)也存在一定的差異,加上新區(qū)塊物探資料精度有限,地層視傾角計(jì)算、等厚法預(yù)測A靶點(diǎn)等量化計(jì)算精度受到明顯影響,增加了預(yù)測目的層深度和A靶點(diǎn)的難度。若入靶階段靶點(diǎn)深度預(yù)測不準(zhǔn)和軌跡姿態(tài)控制不理想,會直接影響優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率及后續(xù)水平段地質(zhì)導(dǎo)向作業(yè)。

2.2 水平段軌跡出層風(fēng)險(xiǎn)高

紅星地區(qū)目的層吳家坪組吳二段優(yōu)質(zhì)儲層薄,沉積特征在橫向上存在一定的差異性;縱向上有效靶窗窄、橫向上微幅構(gòu)造多且起伏大、小斷層多等綜合影響因素,鉆遇微幅構(gòu)造和小斷層時(shí)極易鉆出靶窗,軌跡調(diào)整頻繁,工程實(shí)施難度高。

當(dāng)鉆遇微幅構(gòu)造時(shí),地層產(chǎn)狀常常出現(xiàn)急劇變化,而靶窗內(nèi)地層的伽馬高值和低值處均有對稱趨勢,在隨鉆測量儀器伽馬辨識度差時(shí)往往會表現(xiàn)出多解性,導(dǎo)向人員很難判斷鉆頭所處靶窗的準(zhǔn)確位置,若采用常規(guī)隨鉆測井(loggling while drilling,LWD)導(dǎo)向工具,伽馬探管位置與井底相差約15.0 m,盲區(qū)長會導(dǎo)致調(diào)整滯后,甚至無法發(fā)現(xiàn)已鉆出優(yōu)質(zhì)儲層;另外鉆遇斷層時(shí)地層可識別性變?nèi)?如果沒有方位伽馬輔助判斷,極易錯(cuò)過最佳調(diào)整窗口。

3 地質(zhì)導(dǎo)向關(guān)鍵技術(shù)

3.1 井震聯(lián)合的地質(zhì)建模方法

目前流行的建模方法是基于井震聯(lián)合的三維地質(zhì)建模[12-16],其核心是將地震解釋層位數(shù)據(jù)與單井分層數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,通過插值技術(shù),形成更精確的三維地層模型,提取沿待鉆井軌跡的切片作為地質(zhì)導(dǎo)向模型,在鉆井過程中再利用LWD數(shù)據(jù)和綜合錄井、氣測錄井?dāng)?shù)據(jù),共同判斷鉆遇地層情況,并不斷地動態(tài)校正地質(zhì)導(dǎo)向模型和三維地層模型,從而更精準(zhǔn)指導(dǎo)鉆井作業(yè)。

本次研究選用GEOS地質(zhì)導(dǎo)向分析系統(tǒng),在油藏地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上,對13口已鉆井的吳家坪組小層進(jìn)行細(xì)分和數(shù)據(jù)歸一化處理,結(jié)合地震資料解釋信息,采用克里格、最小曲率、三角網(wǎng)等空間插值算法,建立由已知點(diǎn)到未知點(diǎn)的三維地質(zhì)模型,建模面積約625.0 km2。沿設(shè)計(jì)井軌跡切制地層剖面,生成二維地質(zhì)模型,基于動態(tài)擬合對比,在待導(dǎo)向井通過增加控制點(diǎn),結(jié)合屬性曲線對比隨鉆調(diào)整二維模型后,及時(shí)更新區(qū)域內(nèi)三維地質(zhì)地層模型;實(shí)現(xiàn)動態(tài)三維模型反復(fù)迭代校正,對新鉆井目的層軌跡方向地層傾角進(jìn)行更為精準(zhǔn)預(yù)測。

紅星地區(qū)受斷裂影響,區(qū)內(nèi)微幅構(gòu)造發(fā)育,地震資料無法有效識別微幅構(gòu)造,但井震聯(lián)合建立地質(zhì)導(dǎo)向模型是導(dǎo)向人員實(shí)時(shí)軌跡調(diào)整和預(yù)測軌跡方向上地層產(chǎn)狀變化的重要依據(jù);實(shí)鉆井顯示:利用三維地質(zhì)模型指導(dǎo)地質(zhì)導(dǎo)向,待導(dǎo)向井A靶點(diǎn)設(shè)計(jì)垂深與實(shí)鉆誤差一般在10.0 m左右,對于疑似斷層或微幅構(gòu)造段采取多角度抓取地震剖面加以驗(yàn)證,盡可能提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。

3.2 確定地質(zhì)導(dǎo)向參考標(biāo)志層(點(diǎn))

厘清紅星地區(qū)長興組到吳家坪組吳二段目的層的地質(zhì)導(dǎo)向參考標(biāo)志層(點(diǎn)),對A靶點(diǎn)預(yù)測、入靶前水平段軌跡控制至關(guān)重要。根據(jù)電性、巖性、氣測、鉆時(shí)等資料,選擇井區(qū)預(yù)探井HYA井為標(biāo)準(zhǔn)井,利用長興組頂部到吳家坪組吳二段共識別出的8個(gè)伽馬曲線高尖或低谷組成的巖、電性變化標(biāo)志層(點(diǎn))(表1),建立了紅星地區(qū)吳家坪組地質(zhì)導(dǎo)向參考標(biāo)志層(點(diǎn))圖版(圖3),明確4號、5號、7號標(biāo)志層(點(diǎn))為控制靶窗的關(guān)鍵標(biāo)志層(點(diǎn))。實(shí)際導(dǎo)向中依據(jù)地層對比結(jié)果,為靶點(diǎn)預(yù)測和軌跡調(diào)整提供依據(jù)。

表1 地質(zhì)導(dǎo)向參考標(biāo)志層(點(diǎn))巖電特征判斷標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)井HYA井)

圖3 紅星地區(qū)吳家坪組地質(zhì)導(dǎo)向參考標(biāo)志層(點(diǎn))

3.3 隨鉆導(dǎo)向工具優(yōu)選與軌跡調(diào)控技術(shù)

3.3.1 優(yōu)選導(dǎo)向工具

導(dǎo)向工具選擇的依據(jù)是在滿足地質(zhì)需求的條件下,促進(jìn)鉆井提速降本[17]。由于常規(guī)LWD盲區(qū)過長,系統(tǒng)獲取的隨鉆數(shù)據(jù)滯后,僅有平均伽馬曲線,沒有隨鉆方位伽馬,無法及時(shí)判斷鉆遇地層的上下界面和地層傾角,降低了隨鉆決策和調(diào)整的及時(shí)性,在微幅構(gòu)造和小斷層發(fā)育的紅星地區(qū)并不適用。在實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目的方面:近鉆頭、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具均能獲取距離鉆頭近1.00 m左右的地層方位伽馬(上伽馬GRU、下伽馬GRD)、井斜、方位、鉆頭轉(zhuǎn)速、井底溫度等資料,且具有伽馬成像功能。在滿足工程需求方面:長水平段且地層產(chǎn)狀連續(xù)起伏變化>10.0°的井型可選擇近鉆頭+旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具,發(fā)揮旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具軌跡控制能力強(qiáng)的優(yōu)勢;水平段地層產(chǎn)狀連續(xù)起伏變化在5.0°～10.0°的井型優(yōu)先考慮近鉆頭導(dǎo)向工具;水平段地層產(chǎn)狀連續(xù)起伏變化<5.0°的井型則可采用常規(guī)LWD導(dǎo)向工具。

3.3.2 入靶階段軌跡調(diào)控

針對入靶階段變方位、目的層上方地層沉積厚度變化大情況,傳統(tǒng)等厚法[6,18]帶來的A靶點(diǎn)預(yù)測和入靶軌跡控制難的問題,施工前應(yīng)認(rèn)真分析鄰井資料,運(yùn)用隨鉆伽馬曲線特征、巖性組合、鉆時(shí)、氣測等資料,選取標(biāo)準(zhǔn)井對應(yīng)的地質(zhì)導(dǎo)向參考標(biāo)志層(點(diǎn))計(jì)算地層視傾角。在此基礎(chǔ)上,遵循地層厚度消耗與井斜合理匹配原則,建立了利用平均角法來計(jì)算軌跡方向上任意A、B兩點(diǎn)消耗地層厚度計(jì)算模型(圖4),其計(jì)算公式為

圖4 平均角法軌跡控制計(jì)算模型

h=(H-Δxtanθ)cosθ

(1)

式(1)中:h為A至B點(diǎn)正向下切厚度,m;H為A、B兩點(diǎn)垂深差,m;Δx為A、B兩點(diǎn)位移差,m;θ為當(dāng)前地層視傾角,(°)。

進(jìn)一步推導(dǎo)得出

(2)

式(2)中:HA為A點(diǎn)處斜深,m;HB為B點(diǎn)處斜深,m;α為A點(diǎn)處井斜,(°);β為B點(diǎn)處井斜,(°)。

該模型使用方法如下。

(1)通過軌跡的正演、反演模擬,從而提高A靶點(diǎn)預(yù)測的和入靶前軌跡控制的精度。通過控制一定的造斜率來把控軌跡與地層的夾角,模擬正演軌跡與地層上、下切的速度;從A靶點(diǎn)反演到某一標(biāo)志層時(shí)所需的合適井斜,利用到達(dá)某一標(biāo)志層的井斜來控制施工軌跡。

(2)建立不同造斜率條件約束下的標(biāo)志層(點(diǎn))與井斜分段控制圖版(圖5),圖版按4.5°/30 m、5.1°/30 m、5.7°/30 m、6.3°/30 m等施工常用的造斜率來模擬軌跡,并指示出對應(yīng)造斜率到達(dá)某一標(biāo)志點(diǎn)時(shí)的井斜。

圖5 紅星地區(qū)不同造斜率約束條件下標(biāo)志層與井斜分段控制圖版

(3)在軌跡進(jìn)入4號、5號、7號關(guān)鍵地質(zhì)導(dǎo)向參考標(biāo)志層(點(diǎn))時(shí),視剩余靶前位移情況,控制合適的下切角,進(jìn)入目的層后適時(shí)增斜確保軌跡以較理想的姿態(tài)進(jìn)入靶心。

3.3.3 水平段軌跡精準(zhǔn)控制

針對水平段靶窗窄、微幅構(gòu)造發(fā)育、小斷層多等復(fù)雜地質(zhì)條件導(dǎo)致極易鉆出靶窗的難題,在加強(qiáng)地震預(yù)測地層產(chǎn)狀變化、井震聯(lián)合及時(shí)修正地質(zhì)導(dǎo)向模型的同時(shí),利用近鉆頭或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向方位伽馬、伽馬成像和目的層靶窗上、下地層的隨鉆伽馬曲線特征點(diǎn)[19-20],來判斷水平段中軌跡在目的層中的位置和穿行情況,實(shí)施主動軌跡優(yōu)化調(diào)整技術(shù),將軌跡提前調(diào)整到靶窗合適的位置,避免調(diào)整頻繁、調(diào)整過度和調(diào)整不及時(shí),甚至反向操作鉆出目的層。

具體控制方法:水平段穿行以吳二段③小層中下部為主,利用③小層上部伽馬曲線特征點(diǎn)來判斷軌跡的走向,通過調(diào)整合適的井斜角,將軌跡控制在中下部穿行,為獲得最優(yōu)的目的層穿行率提供保障。

近鉆頭或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具獲取的方位伽馬曲線不僅能確定鉆遇地層的巖性,判斷軌跡是否處于目的層里面,還可準(zhǔn)確判斷井眼軌跡在目的層的位置、交切關(guān)系、以何種姿態(tài)鉆出目的層[20-21],即同一測量點(diǎn)上伽馬(up gamma ray,GRU)、下伽馬(down gamma ray,GRD)值變化情況,可判斷井斜角與地層視傾角相對關(guān)系及鉆頭在地層中的相對位置:如在地層伽馬形態(tài)為波峰時(shí),當(dāng)上伽馬GRU<下伽馬GRD,軌跡相對地層上行,即軌跡上切;當(dāng)上伽馬GRU>下伽馬GRD時(shí),井軌跡相對地層下行,即軌跡下切(圖6);該區(qū)塊目的層段使用方位伽馬、伽馬成像判斷軌跡與地層交切關(guān)系示意(圖7)。

圖6 利用隨鉆方位伽馬判斷鉆頭在地層中的相對位置

圖7 隨鉆方位伽馬、伽馬成像判斷軌跡與地層交切關(guān)系

利用方位伽馬(上伽馬GRU、下伽馬GRD)曲線計(jì)算井眼軌跡與地層不同接觸關(guān)系的夾角,及早發(fā)現(xiàn)地層變化、調(diào)整鉆頭的鉆進(jìn)方向,使軌跡最大限度地保持在油氣藏的有利位置,為下步軌跡調(diào)整提供依據(jù),大大降低了薄層和微幅構(gòu)造易鉆出目的層的風(fēng)險(xiǎn)[19]。方位伽馬實(shí)時(shí)判斷地層與井眼軌跡之間夾角計(jì)算模型可用三角關(guān)系來表示(圖8),鄰邊為成像上正弦曲線沿井眼軌跡方向的幅度,對邊為井眼直徑加上兩倍的工具探測深度,其計(jì)算公式為

圖8 方位伽馬實(shí)時(shí)判斷地層視傾角與井眼軌跡夾角計(jì)算模型

(3)

式(3)中:γ為井眼軌跡與地層的相對夾角,(°);D為井徑,m;DOI為伽馬儀器的探測深度,m;Δd為伽馬成像上正弦曲線沿井眼軌跡方向的幅度,即同一地層GRU、GRD探測邊界與地層交點(diǎn)沿儀器軸線的距離,m。

在具體作業(yè)過程中,當(dāng)水平段軌跡方向鉆遇微幅構(gòu)造和斷層,應(yīng)兼顧地質(zhì)和工程需求優(yōu)化軌跡。鉆遇微幅構(gòu)造時(shí),如果地層突然上傾變大超過3°以上,導(dǎo)向作業(yè)不宜猛增井斜追層,保持與地震+模型預(yù)測地層傾角相匹配的井斜鉆進(jìn),一般可在150.0 m以內(nèi)回層。當(dāng)鉆遇斷層時(shí),斷層上盤地層整體上傾,且上傾趨勢較地震預(yù)測大,斷層下盤造成地層劇烈下傾,但下傾段距離并不長,因此鉆遇斷層時(shí),當(dāng)鉆遇斷距大于5.0 m的斷層,可以適當(dāng)調(diào)整井斜,調(diào)整井斜小于5°;鉆遇斷距小于5.0 m斷層,可以適當(dāng)調(diào)整井斜,調(diào)整井斜小于3°,以達(dá)到顯著降低鉆出層的段長及軌跡調(diào)整頻次。

4 方法驗(yàn)證

地質(zhì)導(dǎo)向關(guān)鍵技術(shù)在紅星地區(qū)的研究與應(yīng)用,較好地解決了該區(qū)塊A靶點(diǎn)預(yù)測和水平段軌跡極易出層的難題。該技術(shù)在紅星地區(qū)驗(yàn)證了8口井,地質(zhì)中靶率100%、水平段優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率從77.8%提升至100.0%、平均優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率93.0%、鉆井提速29.7%,技術(shù)應(yīng)用效果良好。

HYCHF井設(shè)計(jì)水平段長2 000.0 m,在建成的紅星地區(qū)三維模型上沿設(shè)計(jì)井軌跡提取二維導(dǎo)向剖面。通過物探資料、地質(zhì)模型綜合分析,明確水平段平均視傾角為整體上傾2.63°,局部地層產(chǎn)狀變化幅度較大,易鉆出層。A靶點(diǎn)前地層視傾角上傾4.0°,過A靶點(diǎn)逐漸增至上傾6.0°;受斷層影響水平段1 000.0 m左右地層產(chǎn)狀波動幅度超過10.0°,水平段后405.0 m地層由上傾轉(zhuǎn)為下傾2.0°左右?；阢@前地質(zhì)導(dǎo)向條件和風(fēng)險(xiǎn)分析,建議入靶段采用常規(guī)LWD、水平段采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具鉆進(jìn)方式。

實(shí)際導(dǎo)向過程中,參照紅星地區(qū)不同造斜率約束條件下標(biāo)志層與井斜分段控制圖版,結(jié)合靶前距使用情況,控制施工軌跡到達(dá)某一標(biāo)志層(點(diǎn))時(shí)的井斜。在鉆遇關(guān)鍵控制入靶5號標(biāo)志層時(shí)井斜達(dá)到60.0°,軌跡進(jìn)入?yún)嵌雾?號標(biāo)志層(點(diǎn))井斜達(dá)到77.0°,采用平均4.91°/30.0 m的造斜率適時(shí)增斜,控制軌跡在靶心(③小層C段頂)、井斜92.0°入靶,軌跡與地層呈2.0°夾角。

在水平段軌跡方向上微幅構(gòu)造發(fā)育,且地層產(chǎn)狀局部起伏最大超過18.0°的不利條件下,利用方位伽馬判斷軌跡上、下切情況,通過物探資料、地質(zhì)模型和實(shí)鉆參數(shù)綜合判斷鉆頭所處靶窗位置,實(shí)時(shí)獲得水平段傾角變化。實(shí)鉆水平段整體地層傾角主要在上傾0.2～4.41°,井段4 941.0～5 180.0 m受斷層影響有隆起,由上傾0.32°變?yōu)樯蟽A9.34°后又逐步轉(zhuǎn)為下傾,最大下傾9.49°;水平段后420.0 m地層由上傾轉(zhuǎn)為下傾3.1°,導(dǎo)向人員及時(shí)調(diào)整井斜保證軌跡在地質(zhì)+工程最佳甜點(diǎn)段③小層中穿行。

通過各項(xiàng)技術(shù)綜合運(yùn)用,精細(xì)調(diào)控軌跡,本井于井深6 155.0 m順利鉆至B靶點(diǎn),完鉆層位③小層C段中部,實(shí)鉆水平段長2 097.0 m,考核靶窗鉆遇率達(dá)到96.7%(圖9),助力該井刷新三開機(jī)械鉆速最快、鉆井周期最短、水平段趟鉆數(shù)最少等6項(xiàng)施工紀(jì)錄。

圖9 HYCHF井水平段軌跡穿行示意圖

5 結(jié)論

(1)紅星地區(qū)吳家坪組吳二段目的層上方地質(zhì)導(dǎo)向參考標(biāo)志層(點(diǎn))的確定和目的層靶窗巖性、電性、含氣性等特征的綜合分析,為靶點(diǎn)預(yù)測和軌跡調(diào)整提供了重要依據(jù),是水平井能否順利入靶和保障水平段在儲層穿越的基礎(chǔ)。

(2)針對儲層薄、地層產(chǎn)狀變化大的水平井,導(dǎo)向工具應(yīng)優(yōu)先選擇性能穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具,發(fā)揮旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具零長較短和軌跡控制能力強(qiáng)的優(yōu)勢,方位伽馬、伽馬成像能及早發(fā)現(xiàn)地層變化、準(zhǔn)確判斷軌跡在目的層的位置,降低了薄層和微幅構(gòu)造易鉆出目的層的風(fēng)險(xiǎn),在提高儲層鉆遇率前提下確保軌跡控制圓滑,為后續(xù)施工創(chuàng)造良好的井筒條件。

(3)針對入靶階段變方位、目的層上方地層沉積厚度變化帶來的A靶點(diǎn)預(yù)測和入靶軌跡控制難的問題,首次建立的平均角法軌跡控制計(jì)算模型和不同造斜率約束條件下標(biāo)志層與井斜分段控制圖版,能夠有效解決傳統(tǒng)等厚法預(yù)測靶點(diǎn)誤差大和軌跡控制效果不理想的難題,顯著提高了靶點(diǎn)的預(yù)測和軌跡控制精度。

(4)通過紅星地區(qū)地質(zhì)導(dǎo)向關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用,有效解決了該區(qū)塊A靶點(diǎn)預(yù)測不準(zhǔn)、入靶階段軌跡控制不佳和水平段軌跡易出層等難題,既保障了優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率,又促進(jìn)了鉆井提速提效,在水平井鉆井領(lǐng)域具有良好的推廣應(yīng)用前景。