西南石油工程有限公司地质录井分公司 四川绵阳 621000
【摘要】页岩气水平井地质导向工作要充分利用好高伽玛优质页岩储层段的随钻伽马、气测、元素和地震剖面、区域构造等资料,依据相应变化特征来识别、判断、卡准目的层在横向的展部和走向，重构地质模型并结合地质、工程特点设计最佳井轨迹，页岩气水平井控制技术将轨迹整体划分为造斜段和水平段来控制，造斜段设置多级控制点确保中靶，着陆模式分三种：①储层比设计的提前，②储层与设计一致，③储层比设计延后。其中②、③种模式居优。水平段轨迹调整以大“S”形绕“中轴线”穿。对于地质构造复杂区，A靶着陆着是难点, 探寻优质页岩层顶部，一般选择小于地层倾角4-5°的方式，效果较好。
【关键词】水平井；地质导向；页岩气；随钻伽马；着陆模式；
0．引言
页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长、生产周期长和能够长期地以稳定的速率产气的优点。通过水平井规模开发方式，提高优质页岩遇率，增加储层裸露面积，从而达到有效挖掘储层天然气，增加单井气产量，减少勘探开发成本的目的。水平井导向技术紧贴生产实际，具备了较强的实用性和适用性，已成石油工程最重要的关键技术手段之一。
1．水平井造斜段轨迹控制
1.1设置多级控制点确保中靶
利用已钻井、直井段或者区域已获资料建立垂直剖面，依据目的层随钻GR及元素录井变化差异设置控制点，以A靶点以上多个控制点控制轨迹，根据控制点到A靶的垂厚，再加上水平位移上构造变化高度，将相应控制点投到水平井轨迹上去。根据随钻GR与XRF变化每到一个控制点，对比实钻和设计误差，及时对A靶点垂深、地层倾角等关键参数进行预测修正，控制中靶，探寻优质页岩层顶部，一般选择小于地层倾角4-5°的方式，效果较好。
1.2水平井轨迹着陆模式
A靶点着陆有三种可能模式（如图），第一种优质页岩储层比设计的提前，井轨迹将以大于90°井斜上翘，然后进入水平段，轨迹会有一个较大狗腿度的拐点，增大水平段钻井摩阻，后期轨迹出现多次调整困难。第二种优质页岩储层和设计的位置一致，井轨迹将以平滑的曲线顺利着陆，后期水平段钻井摩阻小，有利于水平段轨迹控制。第三种优质页岩储层比设计滞后，井轨迹将以降斜的方式进入水平段，井轨迹较平滑，但在A靶之前的靶前距较长，会增加较多水平位移，更有可能损失水平段长，给后期钻进提高难度。
2．水平井水平段轨迹控制
2.1水平段轨迹调整
控制水平井轨迹，对比随钻方位伽玛上下GR值,保持井斜角与地层倾角以-0.5～0.5度夹角钻进 ，保障措施：设上下预警界面，随钻GR及XRF数据校正轨迹，提高优质页岩钻遇率，正常情况下轨迹以大“S”形绕“中轴线”穿行，若钻遇地层视倾角突变或变化快的井段，则轨迹调整区扩大到上、下二级调整区调整，确保水平轨迹在优质页岩中穿行。
2.2水平段轨迹控制模式
根据地震资料，按照构造起伏分段建立水平段控制点并分段预测地层倾角，在此基础上建立地质模型图，结合工程调节能力及后期施工安全，有目的调节轨迹在上下靶框穿行，个别转折点或者断层处适当取舍优质页岩段也是必要的。
将水平段按照地震预测划分为着陆调整区、观察调整区及稳斜区3个区，调整区为轨迹姿态调整，建议在5个控制点前后40m，视情况控时钻进，稳斜区正常钻进，如出现未预测的突发情况，建议循环，并逐级上报，待方案。
3．页岩气水平井钻进过程中的断层识别技术
识别断层的方法是与直井对比表现为地层缺失，地层减薄，地层缺失等现象。水平井在大段页岩钻进时，由于页岩岩性外观差异较小，钻遇断层时现象不明显，容易导致钻头离开目的优质页岩小层，进而影响优质页岩钻遇率，
例如A井在井深4615时钻遇断层，GR变化不明显，现场认为优质页岩在钻头之上，采取增斜钻进，导致200～300m水平段偏离目的层， 在灰黑色页岩段钻进时，通过岩屑识别钻头位置基本失效，可依据其它参数资料综合能判断断层存在， ①GR特征： 130-150API上涨到150-170，有微弱上涨，比五峰130-150API高，与③层上部吻合。②井深4615m处AL、Si、S、Fe元素都出现台阶变化，与③上部的元素吻合，与五峰组Ca元素整体偏高不符。③气测特征：全烃由基质0.5-1%上涨到7%，依据上述资料推断逆断层断距10-15m，后期降斜钻进，钻遇优质页岩段。证实推断正确。
通过现场多口井实钻资料，总结出断层特点，1、断层前后GR或者元素会出现台阶变化， 2、断层前后50m附近地层倾角变化较大。 3、断层前后的稳定区域、整体的平均倾角较接近。4、在地层界限附近，由于岩石稳定性存在差异，出现断层机率相对较大。
4．结论
（1）水平井造斜段轨迹控制，以A靶点以上多个控制点控制轨迹，根据随钻GR与XRF变化每到一个控制点，及时对A靶点垂深、地层倾角等关键参数进行预测修正，控制中靶，以第二、第三种模式着陆最佳。
（2）水平井水平段轨迹控制，对比随钻方位伽玛上下GR值,保持井斜角与地层倾角以-0.5～0.5度夹角钻进 ，结合地震剖面重构地质模型，有目的调节轨迹在上下靶框穿行，保证井轨迹在优质页岩段平滑穿行。
（3）页岩储层断层难以依据岩屑判断，可以依靠GR、元素、气层等取线参数的变化来识别，同时也可在岩屑中寻找次生矿物证据来综合判断，多口井实钻资料证页岩断层有如下特征，①断层前后GR或者元素会出现台阶变化，②断层前后50m附近地层倾角变化较大，③断层前后的稳定区域、整体的平均倾角较接近，④在地层界限附近，由于岩石稳定性存在差异，出现断层机率相对较大，以上特征在实钻中会以单个或几个特征组合的形式出现。
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论文作者:李小虎
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/30
标签：页岩论文; 轨迹论文; 水平论文; 断层论文; 地层论文; 倾角论文; 目的论文; 《工程管理前沿》2019年第17期论文;