页岩气地质工程一体化导向钻井技术.pdf

第 4 3卷第 5 期 2 0 1 5年 9月 石 油 钻 探 技 术 PE TROL EUM DRI I L I NG TE CHNI QUES Vo 1 ． 4 3 No ． 5 S e p ．， 2 0 1 5 ． ． 钻井完井 d o i 1 0 ． 1 1 9 1 1 ／ s y z t j s ． 2 0 1 5 0 5 0 1 0 页岩气地质 工程 一体 化导 向钻 井技术 陈颖杰 ，刘 阳 ， 徐婧源。 ，邓传光 ， 袁和义 1 ． 中国石油西南油气 田分公司勘探事业部 ， 四川成都 6 1 0 0 4 1 ； 2 ． 油气藏地质及开发工程国家重点 实验室 西南石油大学 ， 四川 成 都 6 1 0 5 0 0 ； 3 ． 中国石油西南油气 田分公 司输气管理处 ， t J J l 成都 6 1 0 5 0 0 摘要 为最 大限度地挖掘 页岩储层 潜力， 提 高水平井勘探 开发效果 ， 研 究应 用了页岩 气地质 工程一体化 导向 钻井技 术 ， 包括 在 深化 页岩储层认识 和准确预 测“ 甜 点” 的基础 上， 建 立 了精 细三维地 质模 型 ； 根 据三 维地质模 型 提取的地层参数进行井眼轨道优化设计 ； 采用储层预 测技 术， 落实 目的层微构造 变化 ， 从 而为水平段 井眼轨 迹预测 提供 地质依据 ； 采 用地质 目标跟踪及轨迹调整技术 ， 准确预测井底钻头位置 ， 估 算真实地层倾 角并 实时修 正地 质模 型， 确保井眼在储层 中合理位置延伸。地质工程一体化技术在四川盆地 NH2 4井进行 了应用， 确定水平段位置距 优质页岩底界 3 5 ． 0 0 m， 校正真实地层倾角为6 ． 4 8 。 ， 实时修正地质模型并调整井眼轨道设计参数 ， 实现优质储层钻 遇率 9 4 ． 5 。研究结果表明， 页岩气地质工程一体化导向钻井技术， 为页岩气开发提供了实用可行的集成技术。 关键词 页岩 气 储 集层 地质模 型 井眼轨迹 导向钻 井 一体化 NH2 4 井 中图分类号 TE 2 4 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 0 8 9 0 2 0 1 5 0 5 0 0 5 6 0 7 I n t e g r a t e d S t e e r i ng Dr i l l i n g Te c hn o l o g y f o r Ge o l o g y Eng i ne e r i ng o f S ha l e Ga s C h e n Y i n g j i e ， L i u Y a n g 2 ， x u J i n g y u a n 。 ， D e n g C h u a n g u a n g ，Y u a n H e y i 1 _ p l o r a t i o n Bu s i n e s s Di v i s i o n，Pe t r o Ch i n a S o u t h we s t Z Ga s Fi e l d Co mp a n y，C e n g du，Si c h u a n，6 1 0 0 4 1 ，C i n a； 2 ．S t a t e Ke y La b o r a t o r y o f XZ a n d Ga s Re s e r v o i r Ge o l o gy a n d p l o i t a t i o n， S o u t h we s t Pe t r o l e u m Un i v e r s i t y，C e n g d u，Si c h u a n，6 1 0 5 0 0， i n a； 3 ． Ga s Ma n a ge me n t 0厂 f i c e，Pe t r o Ch i n a S o u t h we s t Oi l Ga s Fi e l d Co mp a n y，C h e n g d u，S i c h u a n，6 1 0 5 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o b e s t t a p t h e p o t e n t i a l o f s h a l e r e s e r v o i r s a n d o p t i mi z e t h e p l a c e me n t o f h o r i z o n t a l we l l s d u r i n g e x p l o r a t i o n a n d d e v e l o p me n t ，a n i n t e g r a t e d s t e e r i n g d r i l l i n g t e c h n o l o g y wa s r e s e a r c h e d a n d d e v e l o p e d i n t h i s p a p e r ．F i r s t ，a f t e r a n i n d e p t h u n d e r s t a n d i n g o f t h e s h a l e r e s e r v o i r wa s a c h i e v e d ，a h i g h r e s o l u t i o n 3 D f i n e g e o l o g i c mo d e 1 wa s d e v e l o p e d t h a t c o u l d a c c u r a t e l y p r e d i c t“ s we e t s p o t s ” ．S e c o n d ，o p t i mi z a t i o n d e s i g n wa s c o n d u c t e d o n t h e we l l t r a j e c t o r y o n t h e b a s i s o f t h e f o r ma t i o n p a r a me t e r s e x t r a c t e d f r o m t h e 3 D g e o l o g i c mo d e 1 ．Th i r d，mi c r o s t r u c t u r e c h a n g e o f t a r g e t z o n e s wa s a s c e r t a i n e d b y u s i n g r e s e r v o i r p r e d i c t i o n t e c h n o l o g i e s ，s o a s t o p r o v i d e t h e g e o l o g i c b a s i s f o r t h e we l 1 t r a j e c t o r y p r e d i c t i o n ．F o u r t h ， t h e p o s i t i o n o f t h e b i t wa s p r e d i c t e d i n t h e h o l e a c c u r a t e l y b y me a n s o f g e o l o g i c a l t a r g e t t r a c k i n g a n d t r a j e c t o r y a d j u s t me n t t e c h n o l o g i e s ．An d f i n a l l y ， r e a [ ～ t i me mo d i f i c a t i o n wa s c o n d u c t e d o n t h e g e o l o g i c mo d e l b y e s t i ma t i n g t h e r e a l f o r ma t i o n d i p 。s o t h a t t h e w e l l t r a j e c t o r y c o u l d b e e x t e n d e d r e a s o n a b l y i n t h e r e s e r v o i r s ．Th e t e c h n i q u e wa s a p p l i e d i n W e l l NH2 4 d u r i n g t h e d r i l l i n g o f i t s h o r i z o n t a l s e c t i o n ．An d b a s e d o n t h e t e c h n i q u e ，i t wa s 3 5 ． 0 0 m f r o m t h e h o r i z o n t a l s e c t i o n t o b o t t o m b o u n d a r y o f h i g h q u a l i t y s h a l e ，a n d t h e c o r r e c t e d f o r ma t i o n d i p wa s 6 ． 4 8 。 ．T h e g e o l o g i c a l mo d e l wa s r e a l t i me mo d i f i e d a n d t h e t r a j e c t o r y p a r a me t e r s we r e a d j u s t e d f o r t i me 。s o h i g h q u a l i t y r e s e r v o i r d r i l l i n g r a t e a c h i e v e d 9 4 ． 5 ．I t i s s h o wn t h a t t h e i n t e g r a t e d s t e e r i n g d r i l l i n g t e c h n o l o g y f o r g e o l o g i c e n g i n e e r i n g p r o v i d e d a p r a c t i c a l a n d f e a s i b l e i n t e g r a t i o n t e c h n o l o g y f o r t h e d e v e l o p me n t o f s h a l e g a s ． Ke y wo r d s s h a l e g a s ； r e s e r v o i r ；g e o l o g i c mo d e l ；h o l e t r a j e c t o r y ； s t e e r i n g d r i l l i n g ； i n t e g r a t i o n ；We l l N H 2 4 四川盆地页岩气藏初期勘探开发成果表 明， 水 平井钻井完井技术和大型水力压裂技术是实现页岩 气藏高效开发的有效技术 。但受地质结构复杂 、 地 层倾角变化大 、 页岩气“ 甜点区域” 预测不准 、 完钻井 储层改造效果不理想及开发成本高等因素制约 ， 四 川盆地页岩气开发效果不理想。究其原因， 除我国 页岩气高效开发核心技术推广扩散力度不够、 适应 性差外 ， 更为突出的是存在地质评价、 工程设计和现 收稿 日期 2 o 1 5 0 3 0 4 ； 改回 日期 2 0 1 5 - 0 8 2 6 。 作者简介 陈颖杰 1 9 8 4 一 ， 男， 四川成都人， 2 0 0 9 年毕业于西 南石油大学石油工程 专业， 2 0 1 2年获 中国石油大 学 北京 油气 井工 程专业硕士学位 ， 工程 师， 主要从事油 气井工程生产技 术相关研 究及 管理工作 。 联系方式 1 5 0 0 2 8 9 2 3 6 9 ， c h e n y in g j p e t r o c h i n a ． C O IT I ． c n 。 基金项 目 国家重点基础研 究发展计 j “ 9 7 3 ” 计 1 项 目“ 页岩 气水 平井钻 完井关键基 础研 究” 编 号 2 0 1 3 C B 2 2 8 0 0 3 和 四川 省科 技创新苗子工程培育项 目“ 页岩水 平井过钻 头测 井数字样 机开发 ” 编号 XNS I I J S 2 0 1 4 5 1 联合资助。 第 4 3卷第 5 期 陈颖杰等． 页岩气地质工程一体化导向钻井技术 5 7 场施工相互脱节 的 问题_ 1 ] 。因此 ， 要想 解决该 问 题 ， 就必须突破 常规“ 面 向单井 、 面向单项 、 面向局 部” 的开发思路 ， 采用“ 工程服从地质 、 地质兼顾 工 程” 的一体化开发模式 。地质工程一体化导 向钻井 技术作为一体化开发模 式的重要组成部分 ， 是一种 将地质导向理念与地质研究 、 三维地质建模 、 井 眼轨 道设计 、 随钻跟踪分析及评价调整有机结合 的集成 技术 ， 能在钻井过程 中通过随钻录井 和井 眼轨迹控 制 ， 达到准确 中靶和优化地质模型的 目的； 在储层箱 体钻进中， 能够根据 随钻 录井及测井 、 地震解 释、 钻 井工艺和水平井轨迹控 制等技术 ， 进行井 眼轨迹的 实时跟踪和调整 ， 进 而优化水平 井勘探开发效果 。 因此 ， 采用地质工程一体化导向钻井技术 ， 可以实现 工程技术与储层条件的匹配 ， 加快 页岩气储层 的规 模化有效开发。 1 页岩气藏地质特征及勘探开发难点 储层埋藏 深， 成藏地质条件复杂 页岩气藏与 常规天然气气 藏 的成藏机理 和聚集方式有很 大差 别_ 3 ] ， 且具有 明显的区域各 向异性。与北美页岩气 藏构造稳定 、 地层平缓 的地质特征相比， 四川盆地页 岩气藏由于受构造运动的影响， 地层比较破碎 ， 在地 表主要表现为山地丘陵特征 ， 浅层有 暗河 ， 溶洞和裂 缝发育 ， 且储层埋藏深度普遍较北美典 型页岩气藏 深 见图 1 E 4 - s l 。此外 ， 由于受构造运动和成岩作用 影响 ， 四川盆地页岩地层地应力属 于走滑断层应力 机制 ， 且页岩层理发育 ， 强度具有 明显 的各 向异性 ， 其最显著特征表现为页岩强度在不 同取心方 向上 的 差 异 。 I lI ． ．I i_ 典型页岩气区 图 1 四川盆地与北 美主要页岩气 区储 层埋深对 比 F i g ． 1 Re s e r v o i r b u r i e d d e p t h c o mp a r i s o n b e t we e n S i c h u a n Ba s i n a n d No r t h Ame r i c an s ha l e g a s 储集条件差。 储层识别评价和预测难度大 页 岩气主要是以吸附或游离状态存在于泥岩、 高碳 泥 岩 、 页岩及粉砂质岩类夹层 中的天然气。储集层 由 岩化的黏土 、 有机物质和矿物质混合而成 ， 储集空间 由裂隙和微裂缝组成 ， 具有典型的低孔低渗物性 特 征[ 3 ] 。要实现页岩气藏 的有效开发， 必须采用集有 利区优选、 水平井导 向钻井及水力压裂技术于一体 的综合技术 。在优选有利区和确定钻探 目标 时， 需 要全面分析预测有利的页岩气生储地质条件 ， 钻探 目标应选在有机质与硅 质富集 、 孔 隙及裂缝发育 的 优质页岩储层 。在钻井过程 中， 井 眼应该在垂直于 主要裂缝网络系统 的方位延伸 ， 这样 能够形成众 多 横 向诱导裂缝 ， 为后期压裂 改造创造条件 。在进行 储层改造时， 力争形成复杂的网状裂缝 ， 从而使气藏 压力降的传播范围最大化 。 地质模 型可 靠 度低 ， 设计 轨道 与 实钻 轨迹 偏 差大准确的地震资料和详实的区域地质信息是建 立可靠地质模型的基础 。国外利用二维地震资料进 行页岩气开发有利 区评价 ， 利用三维地震资料进行 水平井部署 ， 并采用三维地震可视化技术进行水 平 井井眼轨道优化设计 ， 形成了集数据采集 、 数据处理 及解释、 地质建模、 钻井完井优化设计等于一体的完 整开发技术 。然而 ， 国内页岩气地震勘探仍 以二维 地震勘探为主 、 三维地震勘探为辅 ， 还未形成集成地 震精细处理与反演、 构造分析 、 多井岩性及测井 曲线 对 比的储层精细地质建模技术 ， 建立 时地质模型高 度依赖区域地质信息和区块建模经验 ， 从而导致 地 质模型可靠度低 ， 难 以有效应对储层段提前等突发 情况 。尽 管 目前 采用 “ 井 下 动力 钻 具 MWD L WD 伽马测井 ” 导向钻井技术 ， 井眼轨迹控制遵 循“ 稳斜探顶， 复合入窗” 的原则L 4 ] ， 在一定程度上 提高了储层地质不确定性的应对能力， 但伽马测井资 料不足以有效区分产层和非产层， 更无法用于靶体优 化和储层改造方案设计 。 2 地质工程一体化技术需求分析 所谓地质工程 一体化技术 ， 是指从 事地 质、 物 探 、 油气藏工程 、 钻井完井工程等专业的甲乙双方技 术人员 ， 共同参与油气勘探开发工程技术方案的制 订 ， 同时跟踪管理技术服务全过程 ， 实现对开发建设 项 目的地质研究 、 工程服务和生产管理 的一体化运 作_ 7 ] 。尤其是在当今油气勘探开发对象由常规资源 向非常规资源转变的形势下 ， 技术 和管理层面均呈 O 0 0 O 0 0 O O ∞ ∞ ∞ ∞ 如 ∞ ∞ 3 3 2 2 1 l 目 ＼ 剿噬辈 石 油 钻 探 技 术 现⋯对地质1 二 程一体化技术的迫切需求 。然而， 与 同外面向气藏开发全生命周期的一体化开发技术相 比， 同内“ 协作型” 和“ 主导型” 的地质工程一体化服 务模式仍处于技术发展 的初级 阶段 ， 且技术适应性 差 。究其原 ， 在于忽视了页岩气藏开发 的以下关 键点 1 注重有利区优选和“ 甜点” 区评价 ； 2 完井压 裂一体化， 综合指导钻井工程设计 ； 3 不过分依赖区 域地质信息 ， 重视单 井地质参数变化。就一体化导 向钻井技术而言 ， 国外率先实现了地质导 向硬件工 具与软件系统 的有机融合 ， 而且正朝着随钻测量仪 器多样化、 测量参数趋 向近钻头智 能化 、 基于地质一 钻井 可视化的地质建模 、 实时对 比解释和钻井过程 系统化的方向稳步发展。国内集地质研究、 地震解 释 、 随钻测井和录井、 水平井钻井技术为一体的导向 钻井技术尚处于发展初期 ， 且 集成 的实时跟踪与解 释软件尚未配套l 8 J ， 不利于提高决策效率。 3 地质_T程一体化导 向钻井关键技术 随着水平井技术的不断发展， 国内外水平井钻 井理念南最初 的钻成水平井逐渐转变为地质与工程 相结合的一体化钻井技术 ， 以达到最佳储层钻遇率 的目的。与此 同时 ， 地质研究与地质 目标跟踪在水 平井钻井巾的重要性也 E t 渐突m。 3 ． 1 测 井识 别评 价技 术 页岩气藏与常规气藏在成藏地质条件及储渗状 态等方面存在较大差异 ， 从而决定 了页岩气藏与常 规气藏测井评价方法的不同。目前页岩气勘探开发 过程中， 除采川常规 组合测井系列外 ， 地球化学测 井 、 偶极声波成像测井及电成像测井等测井方式也 被广泛采用 ， 目的是定性识别页岩气藏、 评价页岩生 烃潜力及储集层参数 、 获取地层岩石力学参数 、 评价 地应 力分布和裂缝参数等l 3 H “ ] 。与普通 页岩相比， 优质页岩储层具有 自然伽马、 电阻率和声波时差高 ， 补偿 巾子、 地层体积密度和光电效应低等测井响应 特征 。这些响应特征为“ 甜点 ” 区域预测、 精细地质 建模 、 钻井完井设计和水力压 裂设计等提供 了必要 的技术支撑。 目前国内页岩气水平井钻 井 中， 普 遍采用“ 井 下动力钻具MWDI ． WD 伽马测井 ” 技术进行 水平段地 质导 向钻进 ， 利用 自然伽 马数 据进 行 目 的层标 定。然 而 ， 利用伽 马测 井数 据能 不能进 行 储层精细 描述 ， 更不 能实 现射孔 和压 裂的优 化设 计 。为此 ， 近 年来 国外 油 田技术 服 务公 司开 发 出 了不受井眼轨迹和地质 条件影 响的过钻头测井技 术 t h r o u g h b i t l o g g i n g ， T B I “ 2 ] ， 过钻 头测 井仪 器组合如图 2所示 。该技术在北 美非 常规资源开 发 巾应用广泛 。 回收工具 测井仪 图 2 过钻头测井仪器 串组合 F i g ． 2 T h r o u g h - b i t - l o g g i n g T B I } s e r i e s a s s e mb l y 国内过钻具存储式测井技术采用无电缆测井方 式 ， 测井时将仪器安装在钻具内， 整套仪器通过释放 销钉悬挂在上悬挂器和仪 器保护套内， 钻具将仪器 下至井底后 ， 通过钻井液脉冲信号或投球使测 井仪 器从上悬挂器释放 ， 进入测量井段。同时利用仪器 白带电池短节进行供电， 采用 自带 的存储 片进行 数据采集和存储 ， 采用时间一 深度测量方式对测量数 据按深度进行校正。该技术解决 了复杂井况条件下 测井资料采集的难题， 基本能满 足页岩地层评价需 求 ， 达 到测井提 速、 提效 、 降低成本和风险的 目的。 目前 ， 国内过钻具存储式测井技术仍面临采集数据 质量不高、 数据反馈效率低 、 仪器 串抗风险能力差等 缺陷， 仍需逐步改进和完善 。 3 ． 2“ 甜点 ” 区域 预测 及评 价 “ 甜点” 区域是指页岩气相对富集、 裂缝 裂隙发 育 、 易压 裂且压后 能形成 可观 的 E S R V 的页岩 区 域 。该区域的准确预测是页岩气规模开发取得成功 的关键技术之一 。周德华等人基于页岩气地质选 及资源潜力评价方法 ， 分 析北美地区主要页岩气盆 地的关键参数变化【 1 3 - 1 ．1 J ， 结合四川盆地页岩气实际 地质特征 ， 提出了“ l 0参数法甜点评价” 体系 1 ， 并 第 4 3 卷 第 5 期 陈颖杰等． 页岩气地质工程一体化导 向钻 井技 术 对核心参数指标进行区间划分和人为区间赋值 ， 形 成了适合四川盆地页岩气“ 甜点” 预测的核心参数判 别方法 。页岩气“ 甜点” 区域预测 的基本思路是 以 页岩气成藏地质条件 、 成藏主控 因素为指导 ， 以页岩 气勘探“ 甜点” 预测为核心， 研究 目的页岩层及优质 页岩层埋深及构造展布特征 ， 结合地震资料 的解 释 成果 ， 利用地震属性提取与分析技术 、 井约束叠前叠 后多参数 地 震反 演 以及测 井评 价 等 特殊 处 理方 法[ 1 6 - 1 7 ] ， 实 现 页 岩有 利 “ 甜 点”区域 的准 确 预测 。 “ 甜点” 区域预测与评价流程如图 3所示 。 页岩气“ 甜点” 预测 与评 价流程 地球物理与地质评价 l l地球化学评价 l l 地质力学评价l l气藏物理评价 波 阻 抗 反 演 I 页岩厚 l l 构造及埋 l l裂 缝综 l l评价页岩 度预测 l I深图编制 ll 合预测 I l生烃潜力 I I蓁 I l l I 测井 评价 定性 与定 量识 别页 岩气 层裂 缝及 岩性 3 ． 3 储层预测技术 形成页岩“ 甜点” 区域预测 与评价 方法 图 3 页岩气“ 甜点” 预测与评价流 程 Fi g ． 3 Pr e d i c t i o n a n d e v a l u at i o n wo r kf l o w o f s ha l e g a s“ s we e t s po t ” 储层预测技术是页岩气地质导向钻井实施 的前 提 ， 主要 内容包括微构造预测研究 和水平井井眼轨 迹地质剖面预测技术 。水平井储层预测基本流程如 图 4所示 。 1 } I 区域范围确定 地震、测井、录井资料整合 邻井资料搜集 设计轨道位置_卜] l单晶柱状剖面 目的层顶界刻画 l l 目的层底界刻画 微构造 图绘制 轨迹预测模 型建 立 设计轨道位置 ＼／ i 墨 现场施工方案 图 4水 平 井储 层 预 测 流 程 井间情况预测 Fi g ． 4 Th e f l o w c ha r t o f r e s e r v oi r p r e di c t i on f o r ho r i z ont al we l l s 微构造预测研究在水平井地质 目标跟踪过程中 起到至关重要 的作 用 ， 其研究 的基础是水平井邻井 测井 、 录井资料以及地震勘探资料 ， 通过详细对 比并 全面分析储层变化规律， 从 而获得储层顶底 界微构 造 ， 再对 目的层微构造变化进行精细描述 ， 以直观反 映 目的层在水平方向上的起伏变化规律 ， 进 而为水 平段井眼轨迹预测提供可靠 的地质依据 。井身剖面 地质预测是基于地质工程提供 的不 同深度岩性 、 厚 度 、 储层展布等参数和微构造研究结果 ， 落实 目的层 地层产状、 厚度变化 、 岩性 、 含气性 ， 再根据轨道设计 参数 ， 建立二维轨道方位上 的预测地质剖面 ， 从而计 算 出造斜点至靶点不 同岩性段轨道深度、 开采 目的 层顶底界面埋深、 油气水界 面垂深等地质参数 。钻 井工程人员将根据这些参数进行科学的井 眼轨道和 钻具组合设计 。 3 ． 4 基于地质 目标跟踪的轨迹调整技术 3 ． 4 ． 1井底钻 头位 置预 测技 术 井底钻头位置预测主要通过地层岩性 、 含气性 及测井响应特征等进行识别预测 ， 从 而正确判断钻 头在 目的层中的位置 ， 这是水平井井眼轨迹控制和 纵向调整的关键E 1 8 - 2 o ] 。对优质页岩储层而言， 其具 有 自然伽马和电阻率高 的测井 响应特征 ， 且储层 内 钻时、 含气性相对稳定 。因此 ， 可将 自然伽马、 电阻 整 石 油 钻 探 技 术 2 0 1 5年 9月 率 、 钻时及含气性等测井响应特征作为储层预测剖 面可靠性评价的判别标准。当 目的层实际构造产状 与钻前预测结果一致 时， 储层测井 响应特征趋 于稳 定 ， 可根据实钻轨迹参数和储层特征参数预估 当前 钻头所处储层位置及纵 向变化 ； 当 目的层实际构造 产状与钻前结果不一致 时， 可以根据 L WD测井 响 应特征和井眼轨迹进行分析判断。随钻电阻率受测 量条件和范 围的限制， 当测量半径范 围内无 泥岩 和 夹层影响时， 自然伽马 、 电阻率变化相对稳定 ， 钻 时 和岩屑含气性变化不大 ， 此时可根据钻前预测剖面 ， 结合当前钻井参数 ， 对待钻井眼轨道进行初步预测 ； 当测量范围内受到围岩影响时 ， 电阻率下降 ， 自然伽 马值增大 ， 此时需要对井眼轨迹位置进行判定 ， 即通 过分析井眼轨迹 的变化趋势 ， 结合井斜角、 岩屑和钻 时等变化规律 ， 对钻头位置作出正确判断。此外， 利 用随钻测井数据 电阻率与储层纵向沉积变化的对应 关 系也可以判断钻头在储层中的位置。 3 ． 4 ． 2 实际地层倾 角估算 页岩地层储层段均存在一定程度的非均质性和 各 向异性 ， 且储层段通 常有一定 的倾 角 4 。 ～7 。 或 起伏不平的情况 ， 一旦地震资料分辨率不能有效识 别储层 ， 就必须在导向钻井过程中及 时预测钻头钻 出储层的可能性。为此 ， 基于储层倾斜方 向和钻头 钻出储层的方式， 即储层下倾且钻 头沿储层底界穿 出 图 5 a 、 储层上倾且钻头沿储层底界穿出 图 5 b 、 储层下倾且钻头沿储层顶界穿 出 图 5 c 和 储层上倾且钻头沿储层顶界穿出 图 5 d ， 提 出了 4种估算地层倾角的计算方法 见图 5 。 a 】 口 a r c t a I l [ 2 - h 1 ／ 1 - t 】 ] b a r c t a n [ 。一 2 ／ t - t 1 ] 图 5 钻头钻 出储层后的实际地层倾角估算 F 嘻 5 T h e e s t i m a t i o n o f a c t u a l d i p a n e a ft e r t h e b i t d r i l l i n g ou t o f t h e r e s e r v o i r 图 5 所示各计算公式中， 为地层倾角 ， h 为着 陆点海拔 高度， h 为钻出储 层位置处海拔高度 ， h 。 为储层视厚度 ， 为着陆点水平位移 ， z 。 为钻出储层 位置处的水平位移 。需要注意的是， 该地层倾角估 算值并不能完全代表储层实际情况， 但可为导 向钻 井提供参考 。 3 ． 4 ． 3 水平段 井眼轨 迹 纵 向调 整技 术 水平段井眼轨迹纵向调整技术是导向钻井过程 中地质 目标跟踪的核心内容 ， 是确保井眼轨 迹在储 层中合理位置延伸 的关键。钻井过程中， 将 随钻测 井结果和地质分析结果实时标注在已经形成的预测 剖面和平面图上 ， 通过对比实测信息和预测信息， 预 测待钻地层与当前钻井参数 的配伍性 ， 从而及时调 整轨道参数和钻井参数 ， 最大限度地保障井眼轨迹 在储层 内的最佳位置。 对于厚度大、 横向分布范围广且各向异性明显 的页岩地层 ， 运用导 向钻井技术进行地层评价 ， 引导 水平井优快安全钻井 ， 已成为 目前页岩气水平井优 快钻井配套 的关键 技术之一 。目前 国内普遍采用 “ 井下动力钻具MwD4 - L WD U 马测井 ” 导 向钻 井技术 ， 力求页岩地层水平段井眼轨迹沿理想设计 轨道钻进 ， 但有 限 的伽 马测井 资料无 法保 证储 层 精细描述 的准确性 。因此 ， 加强储层测井 评价 ， 进 而辅助实施 地质 工程一体 化导 向钻井 技术 ， 是 实 现经济高效地质导 向的关键 。 4 现场应用 以 NH2 4井为例 ， 介绍地层工 程一体 化导 向 钻井技术的现场应用情 况。该井为四川盆地 NH2 平 台部署 的一 口开发井 ， 目的层为龙马溪组发育 的 2 套页岩储层 ， 其 中2 4 0 0 ． 0 0 ～2 4 7 9 ． 0 0 m 井段 为 有利页岩段 ， 层厚 7 9 ． 0 0 m， 2 4 7 9 ． O O ～2 5 2 5 ． 0 0 I T I 井段为优质 页岩段 ， 层厚 4 6 ． 0 0 m。该井靶 区箱体 位置依据邻井实钻及压裂成果资料确定 ， 水平段箱 体对应于龙马溪组的 2 4 8 5 ． O 0 ～2 4 9 5 ． 0 0 m井段， 即水平段轨迹距优质页岩底界 3 5 ． 0 0 m。该井设计 人靶点垂深 2 3 1 5 ． 0 0 m， 地层倾角 6 ． 8 6 。 ， 水平段长 1 00 0 ． 00 m 。 首先 ， 进行导向钻井作业前对三维地震资料进 行精细处理， 追踪奥陶系组和龙马溪组顶部位置 ， 弄 清构造形态， 沿井眼轨迹方 向进行深度投影和波阻 抗反演 ， 理清储层展布情况 ， 从而结合邻井测井资料 第 卷第 期 陈颖杰等． 页岩气地质工程一体化导向钻井技术 和区域上各层厚度建立钻前地质导 向模型 ， 如 图 6 所示。其次 ， 入靶段钻进作业中， 根据实钻资料进行 深度校正， 再对下部井眼轨道进行重新设计 ， 预设入 靶点参数 ， 制定轨迹控制措施 ， 为准确人靶做准备 。 NH2 4井暂定垂深 2 3 0 0 ． 0 0 m 为入靶点深度 ， 当 钻至井深 2 3 9 5 ． 0 0 m， 井斜角 9 0 ． 0 。 时开始稳 斜下 探靶 区， 确定 进入靶 区箱 体后增 斜至 9 6 ． 8 。 人 靶。 钻至井深 2 5 3 2 ． 0 0 r n ， 随钻伽马值 南 1 6 0 AP I 升至 1 8 0 AP I ， 气测及全烃无明显变化 ， 岩性为灰黑色炭 质页岩 ， 经对比分析该井井眼轨迹 已经进人高伽马 页岩储层段 。最终确 定靶点 A 的详细参 数 井 深 2 5 6 8 ． 0 0 r n ， 井斜角 9 5 ． 8 。 ， 方 位角 3 4 3 ．0 。进 入 水平段 以后， 继续稳斜钻进至井深 2 5 7 5 ． 0 0 m， 随 钻伽 马值升至 2 0 0 AP I ， 说 明井 眼轨迹穿出高伽马 页岩段 。为确保 井眼轨迹能快速 离开高伽马 页岩 段 ， 回到上部设计靶区箱体 内， 继续增斜至 9 8 ． 0 。 向 上钻进 ， 钻至井深 2 6 1 0 ． 0 0 m， 随钻伽马由 2 0 0 AP I 降至 1 8 0 AP I ， 气测无明显变化 ， 岩性为灰黑色炭质 页岩 ， 结合现场资料及邻井资料分析 ， 井眼轨迹 已经 穿 出高伽马页岩段 ， 进入上部伽 马值相对较低 页岩 段 ， 对高伽马页岩段进行分析对 比后， 采用图 5 d 的计算方 法和对 应深 度， 计 算 出该井 地层倾 角 为 6 ． 4 8 。 。钻至井深 3 0 0 0 ． 0 0 m， 井斜 角 9 7 ． 1 。 ， 垂 深 2 2 4 0 ． 1 4 1 T I ， 根据对 比分析 ， 井眼轨迹已经进人设计 靶区箱体， 进而将井斜角调整至 9 6 ． 5 。 ～9 7 ． 5 。 进行 水平钻进 ， 直至钻至设计井深完钻。钻后评价结果 表明 ， 优质储 层钻遇率达 9 4 ． 5 9 ／ 6 ， 验证 了该技 术的 可操作性 和准确性 。 5 结论及建议 图 6 N H2 4井 完钻地质模 型及全井导 向轨迹 F i g ． 6 T h e g e o l o g i c a l mo d e l a n d s t e e r i n g t r a j e c t o r y o f We l l N H 2 4 1 页岩气地质工程一体化导向钻井技术 ， 即地 质理论与水平井导 向钻井设计及施工有机融合 的一 体化技术 ， 是实 现页 岩气藏 经济 高效 开发 的有 力 保障。 2 先进 的地质导 向硬件工具 和与之配套 的随 钻测量仪器 、 测井仪器及解释软件相结合 ， 可以最大 程度地降低随钻测量 和测井工具的故障率， 精确引 导地质 目标中靶 ， 提高储层钻遇率。 3 建议构建水平井 多学科可视化协 同工作平 台， 建立地质和地球物理 、 油藏工程及钻井工程等 的 多学科协同工作环境 ， 以便 于对特殊轨迹井井身剖 面进行可视化设计与分析 ， 从而为精细地质导 向钻 井技术的推广应用提供技术支撑。 参考文献 Re f e r