定录导一体化技术在太阳—大寨区的应用.pdf

91技术应用与研究定录导一体化技术在太阳大寨区的应用张宁中国石油集团录井技术研发中心/中国石油集团长城钻探工程有限公司录井公司【摘要】此次以太阳大寨区块为研究背景，该区块的地质条件恶劣，浅层页岩气埋深较浅，地层倾角变化较大，微幅构造比较发育。而且根据地震勘探所获取的资料效果较差，没有办法准确地识别出微断层以及挠曲构造。导一体化技术在该区块使用三维精细化建模、轨迹优化控制、岩屑伽马能谱录井、远程信息化等方法。实践表明，该技术能有效应对复杂地质构造背景下的施工，实现了区块有效箱体钻遇率95%以上，钻井施工平均周期缩短10%。【关键词】油田；开采；定录导；建模；轨迹；录井；信息【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.18.031引言在钻采现场应用定向井技术的过程中，如何准确地命中靶点是能否成功提升采收率的关键所在。本文的研究基于太阳大寨区块，地层以浅层页岩为主，旋转导向工具使用存在较大的风险。所以，在浅层页岩气的钻采的过程中采用MWD方位GR的组合模式。太阳大寨区块地质条件相比于常规页岩气而言更加恶劣，该区块浅层页岩气埋深较浅（垂深7001200m），地层倾角变化较大（033），微幅构造比较发育。而且地震勘探所获取的资料效果较差，没有办法准确的识别微断层以及挠曲构造。上述问题给整个工程的安全带来了很大的隐患，采用定向工具的过程中也很难进行导向轨迹的调整控制，使箱体的钻遇率普遍较低。为了解决这些问题，故在此区块采用定录导一体化技术。该技术的使用实现了安全高效钻进，值得大面积的推广使用。一、定录导一体化技术概述定录导一体化技术是水平井钻进的过程中，通过将地质导向系统、综合录井以及随钻测量这三者进行有效结合，形成一套完善的录井定向系统。定录导一体化技术应用到水平井及定向井中相比于常规的地质导向具有明显的优势：第一，采用定录导一体化技术具有比较明显的经济效益，能够大大降低随钻测井的费用；第二，传统定向井所采用的各项技术是单独工作的，定录导一体化技术将这些单独技术进行有效整合，实现钻井地质一体化操作，节约钻进时间；第三，录导一体化技术可以有效发挥各项技术及时性，比如通过综合录井实时监控可以及时发现工程异常，通过气测录井可以实时对地层流体进行解释，通过地质录井可以对地层模型进行实时修订，从而及时对层位进行定位，为定向井实时调整井眼轨迹提供了有效的数据支撑；第四，定录导一体化技术可以提升地质资料的使用率，在掌握了邻井的地质资料后，可以进行精细地层对比，有利于钻井参数优化，指导钻井施工，优化钻具组合、钻井参数，有效提升钻进效率。二、定录导一体化技术的现场应用本文主要介绍该区块使用三维精细化建模技术、轨迹优化和轨迹控制技术、岩屑伽马能谱录井技术以及远程信息化技术所取得的一些成就。1.三维精细化建模技术应用情况太阳大寨区块浅层页岩气区域所获取的地质资料偏少，存在地层厚度变化较大，地震资料品质差，微幅构造发育等地质特征。导致在实钻过程中出现以下四个比较棘手的难点：第一，着陆前断层比较发育，无法准确判断出断距，对预测入靶点深度影响较大；第二，地层厚度变化较大，这对于着陆对比不利，从而对靶点深度的预测造成了影响；第三，由于水平段普遍发育微断层且存在挠曲构造，从而导致无法对构造发育幅度进行识别；第四，目的箱体上边界存在多解性，岩屑录井、元素录井等技术无法识别出上边界出层。针对以上难题，基于对该区域构造、储层的认识分析，结合实钻井地层深度和地震深度剖面资料（如图1），对区域三维导向模型实时校正更新，并根据三维模型体随钻校正以及微幅构造预测剖面（如图2）制订出最优的现场钻进方案。原始剖面校正后剖面原始剖面校正后剖面图1随钻实时校正地震深度剖面92技术应用与研究图2三维模型体随钻校正以及微幅构造预测2.轨迹优化和控制技术的应用该区块的井采用的是水基钻井液，施工后期由于裸眼段较长以及轨迹不平滑等因素导致井下存在严重的托压情况，从而导致钻进困难，对造斜产生了很大的影响，导致箱体的钻遇率较低。所以在该区块钻进过程中需要将定向技术与导向技术紧密结合起来。根据导向建模和地震资料识别微断层及挠曲构造等，对靶点深度进行调整，规避水平段无效进尺。参考定向因素进行轨迹的二次优化，降低施工风险，提高钻井效率。基于定向技术与导向技术结合的方式可以预留充足的调整空间，这种方式的主要有点有如下三个方面：一是有效避免着陆段调整轨迹造成的曲率过大的问题；二是能够有效避免由于地层厚度变化无法精确入靶的问题；三是可以有效避免水平段无效进尺过长问题。通过采用该技术能够对地层进行预判，结合地层特征制定合理的措施，确保钻进轨迹圆滑，再结合钻具组合减少滑动钻进井段的方法以提升钻井速度。该技术在阳102H*井和阳105H*井的应用效果如下。表1待钻轨迹优化描述测深井料网格方位垂深狗腿度00000KOP1000.000.000.001000.0001386.1069.50350.171298.155.41413.5269.50350.171307.750靶点A1464.8575.96343.001323.005.5靶点B2392.5575.96343.001548.0002433.0075.96343.001557.810表1优化后轨迹描述测深井料网格方位垂深狗腿度00000KOP9500095001189.1935.88354.711173.864.51205.6835.88354.711187.220靶点A1452.4475.9634313235靶点B2380.1475.9634315480阳102H*井采用定录导一体化技术进行待钻轨迹优化后的数据如表1、2所示。原造斜点为1000m，造斜段设计狗腿度5.4/30m5.5/30m，采用该技术进行优化轨迹后造斜点上提至950m，造斜段设计狗腿度降至4.5/30m5.0/30m，同时将井段11891205m作为预留调整空间。阳105H*井采用定录导一体化技术进行井眼轨迹优化。根据地质建模情况将A点由1320m调整至1327m，同时分析井深1930m有一断距为30的断层，在参考工程因素之后对轨迹进行二次优化：过A点80m采用69.5稳斜施工，80280m采用67.5施工，280380m采用72.5施工，380630m之间采用3个狗腿度增斜至86后稳斜施工，630820再采用3个狗腿度降斜至67追层，820-井底67稳斜钻进。优化轨迹前设计轨迹约有300的无效进尺，优化轨迹后储层钻遇率100。最终阳105H*井实钻轨迹跟踪图（如图4），本井采用该技术钻进后有效水平段656.9m，有效箱体钻遇率100%。图4阳105H*井实钻轨迹跟踪图3.岩屑伽马能谱录井技术的应用该区块浅层页岩气设计箱体为龙一12-1和龙一11小层，实钻中轨迹从龙一12-1小层顶部出层时随钻GR和元素数据特征不明显，无法准确判断施工轨迹上下切情况。基于以上情况，该区块首次在浅层页岩气导向施工中引入伽马能谱技术。通过该技术制定平台标准剖面如下图5所示，依据伽马能谱TOC数值，判断12-1小层顶部上下切情况。同时通过岩屑GR数据弥补随钻GR盲区长及定向井段无方位GR的不足。图5实钻井资料制定平台标准剖面图6岩屑GR能谱数据解决单GR多解性93技术应用与研究采用岩屑伽马能谱录井技术实践表明，该技术能够解决单GR多解性的问题（如图6），弥补了现场单伽马曲线和元素数据特征不明显的缺点，避免因为现场导向判断失误造成的出层。通过采用该技术，最终本井水平段长1122m，箱体钻遇率100%。4.远程信息化技术的应用针对该区块浅层页岩气微幅构造发育、层位判别难的问题，采用定录导一体化技术将综合录井数据、元素录井数据、随钻方位伽马数据、岩屑GR能谱数据进行汇总分析，并建立了区域标准剖面如下图7所示，为层位判断与倾角计算提供调整依据。同时通过远程信息化技术实现了现场、基地数据与地质模型的实时同步，将后方专家决策快速有效覆盖到现场，提升了现场决策能力，提高了现场施工质量，保障了现场时效性。阳102H*井水平段钻进100m时，元素、伽马、伽马能谱数据等综合判断为轨迹顶出层，专家组综合分析后，判断为钻遇微幅构造，下达了稳斜钻进的指令，最终实钻结果证实决策的正确性，在强化安全高效钻井的同时确保了地质目的顺利实现。图7远程信息化技术建立区域标准剖面三、定录导一体化技术应用效果1.阳102H*井本井原设计在井斜80时方位时从70增至154，在该区块采用定录导一体化技术，通过轨迹优化后决定在井斜72开始增方位，减少增方位增井斜段的曲率，这样使得轨迹更加圆滑从而降低了施工难度。在这口井水平段施工的过程中，采用该技术后实钻结果表明，该井最大井斜91，最小井斜74，最终箱体钻遇率达到100%，二开用时仅14.5天，创造该区块最快施工纪录。2.阳105H*井根据该井已经获取的地震资料表明该井的水平段600m处发育30m断距断层，通过对区域资料的综合分析，结合定录导一体化技术主要在该区块采用的方案是：自井深1750m开始增斜施工，钻至2200m穿过断层再次进入目的层箱体内施工，这样避免了进入宝塔组非储层井段约300m。通过实钻表明构造发育情况基本与导向模型吻合。四、结论及建议综上所述，太阳大寨区块定录导一体化技术在一定程度上解决浅层页岩气钻采的主要困难，并且在该区块的实践已经形成了一套完整的定录导一体化操作流程，包括钻前三维精细化建模，轨迹优化和控制，岩屑伽马能谱录井，远程信息化这几大方面。通过实践表明在太阳大寨区块采用定录导一体化技术可以为企业带来一定的经济效益，可以在其他区块相同地质条件下进行推广应用。为应对更加复杂的地质条件，还需要逐步完善改进各项技术细节，充分发挥定录导一体化技术在定向井钻进所起到的作用。笔者建议在未来的研究过程中可以朝着以下方面展开：第一，进一步提高储层模型预测精度，增强储层含气性评价的准确性；第二，水平井施工难度越来越大，应发挥定录导一体化技术合理控制井眼轨迹，确保A靶点顺利着陆及水平段顺利施工；第三，进一步推广定录导一体化技术，为油气田开发提供一种新的开发模式。参考文献：1程垒明.吉木萨尔凹陷页岩油水平井地质工程一体化三维压裂设计探索J.石油地质与工程，2021，35(02):88-92.2薛继彪，张启峰，杨洪波，等.哈国S.Nurzhanov油田一体化水平井施工技术J.石化技术，2020，27(09):291+293.3雍锐，常程，张德良，等.地质工程经济一体化页岩气水平井井距优化以国家级页岩气开发示范区宁209井区为例J.天然气工业，2020，40(07):42-48.4王志战.一体化、智能化时代的录井技术发展方向探讨J.录井工程，2020，31(01):1-6.5赵红燕，周涛，叶应贵，等.涪陵中深层页岩气水平井快速地质导向方法J.录井工程，2017，28(2):29-32.6陶现林，徐泓，张莲，等.涪陵页岩气水平井钻井提速技术J.天然气技术与经济，2017，11(2):31-35.7赵兰.基于三维地质建模的定录导一体化技术在J58井区中的应用J.录井工程，2017，28(03):36-41.8王邦，赵兰，程国，庞文生.基于油气藏认识的定录导一体化技术在大牛地气田的应用J.录井工程，2017，28(03):42-47+156.9刘卫彬，徐兴友，陈珊，等.地质工程一体化在松辽盆地陆相页岩油水平井钻探中的创新与实践C/ECF国际页岩气论坛2021第十一届亚太页岩油气暨非常规能源峰会论文集.10黄浩勇，范宇，曾波，等.长宁区块页岩气水平井组地质工程一体化J.科学技术与工程，2020，20(01):175-182.