摘 要

摘　要：四川盆地川中地區(qū)磨溪氣田中三疊統(tǒng)雷一段為泥質白云巖、膏質白云巖、石膏頻繁互層，地質錄井分層困難，雷一1中亞段有效儲層為針孔白云巖，厚度較薄(僅2～6m)，井眼軌跡在薄儲層

摘　要：四川盆地川中地區(qū)磨溪氣田中三疊統(tǒng)雷一段為泥質白云巖、膏質白云巖、石膏頻繁互層，地質錄井分層困難，雷一¹中亞段有效儲層為針孔白云巖，厚度較薄(僅2～6m)，井眼軌跡在薄儲層頂部準確著陸的風險巨大。為此，開展了隨鉆測井與電纜測井的伽馬和深、淺相位電阻率信息相關性分析，建立了能夠準確地反映所鉆巖性的曲線形態(tài)。利用地質構造圖、地震剖面、隨鉆測井信息、巖屑錄井等資料，建立鉆前井眼軌跡著陸姿態(tài)地質模型；實鉆中考慮到隨鉆測井工具的儀器測量點距離鉆頭有l0～13m距離，將巖屑錄井與隨鉆測井信息進行綜合應用，準確地跟蹤正鉆的標志巖性，及時修正儲層垂深，精細調整井眼軌跡，有效地保證了水平井井眼軌跡在儲層頂部準確著陸，形成了磨溪氣田雷一¹中亞段薄儲層的地質導向著陸技術。該項技術的現場應用降低了鉆穿儲層而必須填井側鉆、水平段一開始鉆進就進行大幅度的軌跡調整等鉆井風險，為該氣田水平井高效開發(fā)做出了貢獻。

關鍵詞：四川盆地  磨溪氣田  中三疊世  薄儲集層  隨鉆測井  井眼軌跡  儲集層著陸  鉆井風險

Geo-steering technology of landing a horizontal well on the middle submember of the Lei₁¹ thin reservoir in the Moxi Gas Field, Middle Sichuan Basin

Abstract：The first mcmber of f the Leikoupo Fm reservoirs in the Middle Sichuan Basin is dominated by argillaceous dolomites，an hydritic dolomites，and gypsums as the frequent interbedding layers，which makes it difficult to identify different layers by mud logging．The pinhole dolomites with the thickness of only 2-6 m are the effective reservoirs in the middle submember of the first member of the Leikoupo Fm(Lei₁¹)，which brings about a high risk in guiding the well trajectory to land on the reservoir top．In view of this，the correlation analysis between the logging while drilling(LWD)and wireline logging(WL)was made of the gamma ray and deep and shallow phase resistivity．On this basis，the LWD curves were established reflecting the rock’s lithology while drilling．Then，by use of the geological structure，seismic profile，LWD data，and the cutting logging in{ormation，etc．，a geological model was buill for the landing of well trajectory．Before this technology was used，such drilling risks were easily encountered，for example，another sidetrack horizontal well would have to be drilled if the pay zone was carelessly drilled through by the previous horizontal well：or the horizontal section would start with high dogleg severity if the landing angle was inappropriate．With this technology．the previous drilling risks are mitigated to a high level．In conclusion，this technology contributes a lot to the high efficiency and cost effective development of this field．

Key words：Sichuan Basin,Moxi Gas Field,Middle Triassic,thin reservoirs, LWD,reservoir top landing,drilling risk,well trajectory, geo-steering

四川盆地川中地區(qū)磨溪氣田中三疊統(tǒng)雷一₁¹中亞段儲層具有有效儲層厚度薄(僅2～6m)、孔隙度低(平均5.38％～9.81％)、滲透率低以及橫向局部傾角變化的特點^[1]，采用常規(guī)直井、定向井開發(fā)有效儲層暴露有限、單井產量低，目前均采用地質導向水平井的方式進行有效開發(fā)。

雷一¹中亞段儲層上部雷二、雷一²和雷一¹上亞段地層具有巖性復雜、層薄、互層頻繁的特點，地質錄井分層困難，采用常規(guī)方法進行儲層著陸容易出現：①井眼軌跡著陸時已鉆穿儲層而必須填井側鉆(磨004-H7)；②儲層頂部判斷失誤，在儲層上部地層錯誤著陸，電測發(fā)現錯誤后需重新定向著陸；③井眼軌跡入靶姿態(tài)不佳，水平段一開始就必須進行大幅度的軌跡調整，不利于儲層跟蹤鉆進也會給后續(xù)施工帶來工程困難。

針對上述困難，為實現井眼軌跡在儲層頂部的精確著陸，筆者開展了利用FEWD隨鉆上傳的伽馬、電阻率測井參數以及巖屑錄井等資料進行井眼軌跡儲層著陸的技術研究與現場應用，經過多口井的現場施工與技術總結，已逐步摸索形成了磨溪氣田雷一¹中亞段儲層的地質導向著陸技術，為該氣田水平井高效開發(fā)做出了貢獻。

1　隨鉆測井工具參數及其適應性研究

根據磨溪雷口坡組地層的測井響應特征，選用了哈伯頓FEWD隨鉆測井與地質導向鉆井工具，可隨鉆測量1條雙向自然伽馬曲線和8條不同探測深度的感應電阻率曲線（4條相位差電阻率曲線，4條幅度衰減電阻率曲線）。實鉆中，綜合考慮了雷口坡組碳酸鹽巖地層電阻率較高和MWD數據傳輸速率較慢的特點，選擇性的實時上傳了雙向自然伽馬曲線和深、淺相位差感應電阻率曲線，結合綜合錄井參數能夠滿足雷一¹中亞段儲層著陸的需要^[2-4]。

1．1　雙向自然伽馬（DGR）測井技術特點及適應性評價

自然伽馬測井是利用各種巖石自然放射性強度不同的原理來區(qū)分和評價地層的一種常見測井方法，可用于劃分巖性、地層對比和計算地層泥質含量等。DGR傳感器的蓋革·米勒計數管采用了獨立兩瓣式的冗余設計，具有高可靠性和高精度的特點。DGR測量范圍0～380API、系統(tǒng)測量精度±5﹪、垂直分辨率230mm、探測深度300mm^[2]，由于鉆井速度較電纜測井速度慢。因此隨鉆測取的伽馬曲線垂直分辨率更高，有利于分辨薄層。雷口坡組地層伽馬變化范圍主要集中在0～130API，并且不同類型地層幅度變化特征比較明顯。因此DGR能夠滿足雷口坡組地層導向著陸的需要。

1．2　深、淺相位差感應電阻率技術特點及適應性評價

電阻率測井是利用不同的巖性、物性及含流體性質的巖石具有不同的導電特性的方法來確定巖性、劃分油氣水層和計算含油氣飽和度的一類測井方法。隨鉆電阻率測井一般采用的是感應電阻率測井，FEWD的EWR—PHASE4感應電阻率傳感器采用的是四發(fā)雙收結構具有信息量大、探測深度大的特點，儀器測量范圍0.05～2000W·m、測量精度在±1％(地層電阻率10W·m時)、垂直分辨率l52.4mm、探測深度可達1.9m^[5]。磨溪氣田雷口坡組地層電阻率大部分在2～200W·m，部分超過2000W·m，EWR-PHASE4基本能滿足測量的需要。

1．3　FEWD隨鉆測井曲線與電纜測井曲線對比

圖1是磨溪氣田磨030-H24井的隨鉆測井與電纜測井伽馬和電阻率曲線的對比圖，從圖l中可以看出隨鉆測井與電纜測井伽馬和電阻率值均具有良好的相關性，曲線形態(tài)相同，對比性好，但電阻值由于標定及測量環(huán)境不同的原因，值的大小有一定差異。值得注意的是由于感應電阻率主要應用于低電阻率地層，在電阻率較低時具有較高的測量精度，當地層電阻率超過較高(大于l00W·m)時，測量精度下降，曲線容易發(fā)生畸變，如圖l中高電阻率地層隨鉆電阻率較大幅度低于電纜測井電阻率，因此在實際應用時應特別注意其對分層造成的不利影響。

 

2　地質導向儲層著陸技術研究

實現井眼軌跡在儲層的精確著陸是一項系統(tǒng)工程，需要綜合利用構造研究成果、地震剖面、隨鉆測井曲線與鄰井電纜測井曲線、巖屑錄井等資料，隨鉆對儲層的垂深進行修正，并及時精細調整井眼軌跡，才能保汪地質導向儲層著陸的成功。

2．1　待鉆地層區(qū)域的構造形態(tài)研究

2．1．1利用前期構造研究成果

開發(fā)區(qū)塊經過前期的地質研究與探井、開發(fā)井的鉆井實踐驗證，對構造形態(tài)、地層剖面、儲集層特征及其展布情況等都已經有了宏觀的認識，充分利用這些研究成果，對于深入了解待鉆區(qū)域的地層細致構造情況具有重要的指導意義。其中構造等高線圖是了解構造形態(tài)最為重要的圖件，通過對構造等高線圖的分析可對待鉆地層的走向變化、傾角等形成大致的認識^[6]。

2．1．2利用地震剖面

地震剖面是地質剖面的地震響應，在地震剖面中蘊藏有大量的地質信息，地震反射所涉及的地質現象，在地震剖面中都應有所反映。通過對地震剖面的精細分析可對地層的局部情況，如褶皺、斷層、尖滅、層界面、傾角變化等形成定性的認識，如果工區(qū)有高精度的三維地震資料，那么識別的精度會大大提高，可得到半定量甚至定量的研究結果。

2．1．3鄰井測井曲線連井對比^[7-9]

地下巖層由于巖性、物性及含流體性質的不同，在測井曲線上有不同的響應特征，具有深度可靠、分辨率高的特點，利用測井曲線可沿井身剖面準確地分辨不同類型的地層。通過搜集待鉆井周邊鄰井的測井曲線，將其做深度海拔校正、測井曲線歸一化處理，并尋找特征明顯的標志層，做出區(qū)域的測井曲線連井對比圖。根據曲線形態(tài)的相似性，進行井與井之間地層的追蹤，可對地層的橫向展布情況做出大致的預測。

綜合利用構造、地震及測井曲線連井對比資料，三者可以優(yōu)勢互補并相互印證，做出較為準確、可信的地層展布情況預測。

2．2　綜合利用隨鉆測錄井資料

由于隨鉆測井工具的儀器測量點距離鉆頭有一定的距離，在井斜角較小(低于85°)和機械鉆速較低的情況下，隨鉆測井信息具有較大的滯后性，而巖屑錄井此時則具有更快的反應速度，將兩者進行綜合分析，可對正鉆地層是否發(fā)生變異做出及時、準確的判斷，從而提前采取定向軌跡控制措施。

2．2．1隨鉆測井曲線與鄰井測井曲線精細對比

將隨鉆測取的曲線與鄰井的電纜測井曲線進行精細對比，如果隨鉆測井曲線相比直井電纜測井曲線拉伸，則說明地層加厚或者下傾；如果相比壓縮，則說明地層減薄或者上傾；如果對比一致則說明地層對比良好沒有傾角和厚度變化，同時參照地震剖面，從而判斷井眼軌跡距離下一個標志性地層界面和儲層頂的垂深距離。

2．2．2充分利用巖屑錄井^[2]

由于井眼軌跡著陸段的井斜角與地層的夾角相對較大，因此隨鉆測井曲線無法預知鉆頭以F的地層變化，對于比較重要的地層界面應充分利用巖屑錄井，對隨鉆測井曲線前方盲區(qū)進行預判，當機械鉆速較慢及地層巖性變化比較明顯時，其具有較高的判斷精度和及時性。

2．3井眼軌跡精細設計與控制

通過上述方法對井眼軌跡距離儲層頂界面的距離進行預測和不斷的修正過程中，井眼軌跡設計也要隨之進行修正，及時地調節(jié)升高或者降低增斜率，以保證井眼軌跡最終以較好的姿態(tài)在儲層頂部著陸，為后續(xù)水平段鉆進創(chuàng)造良好的條件。

2．3．1定向優(yōu)化，避開難定向地層^[10]

通過曲線對比后，對下部將要鉆遇的地層進行預測，并進行軌跡細化設計，盡量避免在石膏層等難定向、易粘卡、托壓地層進行定向造斜，從而提高造斜效率、減小定向風險，同時也提高平均機械鉆速。

2．3．2分段細化造斜率，降低軌跡控制難度^[11-13]

為滿足井眼軌跡著陸時對井斜角和靶前位移的控制要求，同時降低在著陸最后階段的井眼軌跡設計與控制難度，一般采取下述的井眼軌跡控制策略。在井斜75°之前的上部井段適當降低造斜率，從而適當減小此時的靶前位移；78°～83°適當提高造斜率，從而提高井眼軌跡設計應對地層垂深變化的能力，并追平前部減小的靶前位移；之后井段采用復合鉆進自然微增斜的方式進行儲層探頂，隨鉆測井與巖屑錄井確認快到儲層頂時，將井斜增至84°～86°。

3　現場應用實例

3．1　儲層分布穩(wěn)定性分析

磨030-H24井位于磨溪氣田西端，設計為一口開發(fā)磨溪氣田雷一¹中亞段氣藏天然氣資源的水平井。為確保本井軌跡在雷一¹中亞段儲層頂部順利著陸，保持鉆水平段前的入靶井眼軌跡姿態(tài)，進行了鉆井軌跡范圍內的地層傾角、垂深、儲層厚度變化趨勢分析。

磨030-H24井井眼軌跡方向上已完鉆的磨39、158、147井連線顯示，雷一¹中亞段氣藏的頂面深度在海拔-2370m附近(圖2)，磨39井位于構造低點附近。設計井眼方向(近正南方)造斜著陸井段和水平段前段構造較為平緩，但水平段后段構造相對變陡。磨030-H24井井眼方向的三維地震切片剖面(圖3)，通過剖面分析看出，著陸井段所處位置地層平緩，傾角近于水平，實鉆過程中可能不會出現較大的地層傾角變化。

 

 

圖4為磨39、158井和l47井的測井曲線解釋的云巖儲層，有效厚度約6m，儲層分布穩(wěn)定。儲層特征主要如下：巖性為針孔白云巖、自然伽馬值較低在20～30API、電阻率處于相對低值l0～300W·m。儲層上部為泥質云巖、泥質灰?guī)r和膏巖，特別是儲層上部有約2m垂厚的石膏，其伽馬特征為低值在9API左右，電阻率大于2000W·m，且?guī)r屑錄井上也很好區(qū)分。綜上所述，磨030-H24井連井剖面曲線對比特征及巖性差異明顯，追蹤性強，這些特征可用于鉆井井眼軌跡進入儲層頂準確著陸的技術控制。

 

3．2　井眼軌跡儲層著陸及測量監(jiān)測技術論證

根據本井鄰井儲層深度、厚度、地層傾角變化分析，地質提出了本井井眼軌跡基本要求：以井口為原點，定向方位178°，靶前位移362m時進入A點，在雷一¹中亞段第一儲層完成水平段長1000m，設計全井井深(斜深)3890m(圖3、5)。

 

地質及工程設計要求，在井眼軌跡進入儲層頂部時井斜需達到86°左右，同時只能進入云巖儲層斜深3～5m，避免進入低壓儲層過多發(fā)生井漏(上部泥漿密度偏高達2.02g／cm³，而儲層地層壓力系數僅0.73左右)，從而出現上噴下漏，難以處理的復雜風險^[14]。著陸完成后在儲層頂部固井，封隔上部復雜層段，為下一開鉆Æ152.4mm井眼水平段安全快速鉆進提供有利條件。

由于本井儲層厚度約6m，利用FEWD隨鉆上傳的伽馬、電阻率測井參數進行井眼軌跡儲層著陸監(jiān)測時，因地質導向的DGR(雙向自然伽馬)、EWR-Phase4(感應電阻率)、PCD(井斜、方位)傳感器測點到鉆頭距離分別為l0.6m、12.99m、18.45m(圖6)，測量工具位置的限制使隨鉆測井信息具有較大的滯后性，給井眼軌跡在儲層頂部精確著陸帶來一定風險，因而在機械鉆速較慢時，可以利用巖屑錄井信息對隨鉆測井曲線前方盲區(qū)的比較重要地層界面信息進行綜合預判，在進入儲層前斜深l5m左右按隨鉆測井信息與錄井信息共同標定距儲層頂距離，對入靶姿態(tài)進行最終調整。

 

3．3　井眼軌跡儲層著陸的現場施工

3．3．1隨鉆測井信息的應用

本井鉆進至井深2584.13m、井斜48.79°、垂深2557.93m時，下入FEWD隨鉆測井工具，隨鉆實時上傳自然伽馬和深、淺相位電阻率曲線(圖7)。分析對比圖發(fā)現與鄰井磨005-H8井相比，磨030-H24井在垂深2580～2630m中1～6號標志層之間的地層垂厚逐步減薄，最終減薄約6m；2630m之后的7～12號標志層曲線特征及厚度均基本一致。

 

3．3．2隨鉆井眼軌跡調整與控制

根據隨鉆測井曲線與鄰井電纜曲線的對比：在垂深2580～2630m中1～6號標志層之間的地層垂厚約減薄了6m，雷一¹中亞段儲層頂的深度也將減小約6m，實鉆中根據實時判斷的儲層頂垂深進行造斜率調整和井眼軌跡控制措施及方案優(yōu)化，以保證著陸過程中的井眼軌跡光滑和鉆達儲層頂時實現準確著陸(圖8)。隨鉆井眼軌跡調整與控制過程如下：

 

1)鉆進過程中當隨鉆測井曲線測至垂深2568m時，與同井場磨005-H8井曲線對比成功，發(fā)現儲層著陸點垂深在2673m左右，與設計的儲層頂垂深在2675m很接近。因此繼續(xù)按設計增斜率4.4°／30m左右鉆進。

2)當隨鉆測井曲線測至垂深2590m時，曲線對比發(fā)現，本井地層有逐步減薄的趨勢，因此適當地提高造斜率至6°／30m～7°／30m，根據測井曲線對比，之后井段的地層減薄速度比較均勻。因此維持6°／30m～7°／30m造斜率繼續(xù)鉆進。

3)當隨鉆測井曲線測至垂深2635m時，曲線對比發(fā)現地層不再繼續(xù)減薄。因此放緩增斜率至5°／30m～6°／30m進行鉆進。

4)鉆進至垂深2646m時，巖屑錄井發(fā)現巖樣為較純的石膏，結合隨鉆測井曲線對比，確認進入雷一¹上亞段地層。此后經曲線對比，雷一¹上亞段地層與鄰井厚度基本一致，因此繼續(xù)維持造斜率5°／30m～6°／30m鉆進。

5)鉆進至斜深2754m(垂深2659.5m)時，根據曲線對比，預計后續(xù)地層不會有太大的變化。經過重新進行軌跡優(yōu)化設計后，考慮到垂深2663～2665m為石膏層，井眼軌跡將需要穿越約20m斜深的石膏層(該石膏層定向容易粘卡，該地區(qū)如磨030-H30井等多口井在此層段定向時發(fā)生過卡鉆事故)，且此時鉆井液密度已高達2.02g／cm³。因此經綜合考慮，將造斜率提高至7°／30m～8°／30m，提前將井斜增至80°，這樣下部井段造斜率要求僅需不到4°／30m，考慮到復合鉆進自然增斜率3°／30m～4°／30m。因此下部僅需少量定向增斜即可達到要求，極大地降低了在石膏層中定向造斜所帶來的風險。

6)在垂深2663m時，巖屑錄井發(fā)現砂樣中出現較純的石膏，此時井斜已達到82.5°，根據復合鉆造斜率在3°／80 m～4°／80m的趨勢，無需進行定向增斜作業(yè)，由于此時隨鉆測井曲線約有l.4m垂深的盲區(qū)，根據上部曲線對比，預計在2666m進入針孔云巖儲層段。因此通知錄井加密撈取砂樣。經過上述措施，鉆進至斜深2850m時，進入雷一¹中亞段儲層頂斜深約5m，巖屑中返出針孔云巖，成功實現儲層著陸：井底井斜為86°，方位為178°垂深為2666.30m，閉合距為318.60m，閉合方位為177.42°。與工程設計的儲層頂垂深(2675m)相比，垂深提前了8.7m。

4　認識與建議

1)在磨溪氣田雷口坡復雜巖性地層，FEWD隨鉆實時上傳的自然伽馬和深、淺電阻率曲線，與鄰井地層電測曲線能有效對比，特征明顯，具有良好的適應性，可用于指導該構造水平井進行儲層著陸。

2)實現水平井井眼軌跡儲層著陸是一項系統(tǒng)任務，須綜合利用構造、地震、鄰井測井曲線對比、巖屑錄井等資料進行綜合分析，從而進行井眼軌跡的優(yōu)化設計與控制，才能保證井眼軌跡在儲層頂的準確著陸。

3)在井眼軌跡儲層著陸過程中，可利用隨鉆測井曲線對比，對即將鉆遇的地層進行預判，從而進行定向優(yōu)化，避免在復雜層定向，從而降低工程風險。

 

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本文作者：陳東  白璩  謝意  張濤  段敏  劉偉

作者單位：中國石油川慶鉆探工程公司鉆采工程技術研究院

  中國石化西南石油局重慶鉆井公司

  中國石油川慶鉆探工程公司川西鉆探公司