自然伽马能谱录井技术在页岩气开发中的应用

目前气体钻井、PDC钻头+旋转导向等钻井新工艺被广泛地运用于页岩气平台的水平井中,使得岩屑十分细碎,甚至呈粉末状,致使岩屑录井对地层岩性难以识别,增大了页岩气储层跟踪、解释的难度,导致前期部分页岩气井Ⅰ类储层钻遇率不高,直接影响水平井单井产量和最终采出量。为此,针对四川盆地下志留统龙马溪组页岩储层的特点,将自然伽马能谱录井新技术应用于页岩气勘探开发中。自然伽马能谱录井资料具有以下优势:①适应性强,可分析钻井新技术条件下地层特征变化,进行地层对比与划分,判断优质页岩段;②及时性好,可随钻准确识别龙马溪组储层,确定水平井巷道位置,实时调整井眼轨迹,保障优质页岩储层钻遇率;③针对性强,建立了页岩气储层有机碳含量计算方法,并结合区域储层分类标准划分页岩气储层。现场应用效果表明,采用自然伽马能谱录井有效地实现了页岩储层有机碳含量的随钻定量解释,解决了页岩气小层划分的难题,为辅助水平井地质导向、保障页岩气储层钻遇率提供了有力的技术支持。     

页岩气储层录井配套技术应用新进展

经过10余年的探索和实践,四川盆地南部地区3 500 m以浅的页岩气资源已进入了规模开发阶段,该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气藏目的层小层明确,但如何依靠录井配套技术实现水平井批量优快钻井是当前需要研究的重点问题之一。为此,从分析该盆地五峰组—龙马溪组页岩气储层特征入手,结合100余口页岩气井的录井成果,开展页岩气储层识别、小层划分与评价方法等方面的研究,优选适用于页岩气评价的录井采集参数,形成了页岩气储层识别与评价的录井配套技术系列。研究结果表明:①利用元素录井+自然伽马能谱录井,可有效划分页岩气目的层小层,结合随钻伽马可有效辅助地质导向,确保页岩气水平井入靶成功率及水平段井眼轨迹的适时调整;②综合利用元素录井+自然伽马能谱录井+核磁共振录井+气体录井,结合页岩气储层评价标准,可实现对页岩气储层的划分和定量评价,为水平井导向提供支撑;③现场应用效果证实,所形成的录井配套技术拓展了录井技术的应用领域,能够快速识别、评价页岩气储层,有效指导了该区的钻井作业、提高了页岩气优质储层的钻遇率。     

随钻地质与地球化学分析在四川威远页岩气开发中的应用

四川威远是国家级长宁—威远页岩气开发示范工程的重点开发地区,页岩气目的层为下志留统龙马溪组优质页岩发育层段。页岩气水平井钻进过程中,传统的地质录井及随钻测井方法难以对优质页岩气储层进行实时有效的分析与评价,降低了优质储层的钻遇率,增加了钻井施工的风险。通过研究区水平井随钻过程中大量岩屑样品的地质与地球化学录井分析,结合相应取心井分析资料,建立了水平井储层地质评价方法,应用TOC辅助地层界面卡取,应用TOC、吸附气含量、气测全烃参数评价储层含气性,再结合储层脆性矿物含量进行有利页岩气开发层段评级和优选;同时建立了水平井地质导向辅助方法,通过TOC、Ca含量、气测全烃等关键参数的相对区间变化,指导工程人员进行水平井着陆入靶调整和水平井窗体控制。现场应用表明,该套技术方法提高了威远地区页岩气水平井开发效率,同时可为同类页岩气储层的有效开发提供技术参考。     

岩屑自然伽马能谱和元素录井技术在双鱼石构造栖霞组固井卡层中的应用

川西北地区双鱼石构造因钻井新技术的应用和复杂的地质构造,致使岩性识别和层位判断变得十分困难,同时传统录井分层卡层技术的局限和钻井工程对栖霞组固井的严格要求,这些都对栖霞组固井层位的准确卡取带来极大挑战。为解决这些不利因素带来的困难,该区块普遍利用岩屑自然伽马能谱和元素录井技术选取岩屑自然伽马总量及元素Ca、Mg、Si、Sr、Ba、K、Th等参数,对茅口组岩性的微观特征和地层化学特征进行识别,利用标识出的特征层对茅口组进行跟踪对比,其中第Ⅲ特征层岩屑自然伽马为"箱状"中高值;造岩元素Ca呈"箱状"高值,元素Si虽明显高值,但具"拖尾"趋势,表征沉积物成熟度的K/Th比值大于0.15,呈明显的高值。该层底即茅口组底,以岩屑自然伽马和K/Th比值下降、元素Si"拖尾"为特征与下伏栖霞组分层,为栖霞组固井卡层提供可靠的技术手段,取得了双鱼石构造二叠系栖霞组固井卡层准确率100%的良好效果。     

特殊录井在相国寺构造地下储气库钻探中的应用

为了解决相国寺地下储气库目的层（黄龙组）固井、取心卡层难题,以相国寺构造栖霞组-黄龙组自然伽马能谱录井和X射线荧光元素录井为研究对象,分析了自然伽马能谱录井与自然伽马能谱测井、X射线荧光元素录井与地层元素俘获测井的相关性,建立了相国寺构造栖霞组-黄龙组自然伽马能谱录井、X射线荧光元素录井层位判别图板及识别标准,用于判别层位和卡准固井、取心层位。研究结果表明（：1）自然伽马能谱录井与自然伽马能谱测井相关系数为0.88,X射线荧光元素录井与地层元素俘获测井相关系数为0.92,能够依据自然伽马能谱录井和X射线荧光元素录井对层位进行判别;（2）自然伽马能谱录井值栖霞组为76～87 nGy/h、梁山组为90～122 nGy/h、黄龙组为82～96 nGy/h,创建的层位判别图板聚类效果好,根据判别图板建立了层位识别标准（;3）Al元素和Mg元素对栖霞组、梁山组及黄龙组3个层位最为敏感、区分度较高,根据Al元素和Mg元素含量建立的层位判别图板和识别标准,能够满足录井现场栖霞组、梁山组和黄龙组层位判别。应用自然伽马能谱录井和X射线荧光元素录井建立的层位判别图板和识别标准,能够解决相国寺构造地下储气库...     

昭通国家级页岩气示范区水平井地质工程一体化导向技术应用

与成功进行页岩气开发的北美地区及四川盆地内勘探开发区块不同,昭通国家级页岩气示范区具有微幅度构造及裂缝发育、应力条件差、箱体厚度薄等特点,水平井钻井中轨迹控制难度大,页岩气高效开发难度高。综合地质工程因素,统筹考虑,进行轨迹优化控制,以经济效益为前提建立钻井提速提效模式。其核心在于通过钻前分析、钻中优化、钻后评价,不断探索优质页岩储层空间展布规律、优选技术方案,采用元素录井+随钻伽马控制技术、地震逐点引导技术、蚂蚁体+视极性工程预警技术和导向工具优化组合,实现箱体的准确着陆及水平段的精准穿行,有效保障了水平段优质储层钻遇率和轨迹平滑,钻井品质不断提升,为实现单井高产打下坚实基础,地质工程一体化导向技术现场应用效果显著。     

长宁地区页岩储集层录井随钻解释评价方法

页岩气作为四川油气开发的新领域,资料少、区域研究薄弱,随钻解释评价方法欠缺。长宁地区页岩气水平井随钻参数少,仅有随钻自然伽马和录井参数作为主要解释依据,这无疑增大了随钻解释评价的难度。随着页岩气勘探开发的不断深入,迫切需要建立一种具有地区适用性的页岩储集层随钻评价方法,指导水平井地质导向以提高优质页岩储集层钻遇率。通过对长宁地区岩心、岩屑分析化验和测井、录井资料的综合分析,对页岩储集层评价参数——有机碳含量、脆性矿物含量、孔隙度、含水饱和度与自然伽马及录井随钻参数(包括全烃、钻时、元素、岩屑自然伽马能谱录井参数等)进行了相关性研究,建立了页岩储集层评价参数的定量计算方法,并结合区域页岩储集层分类标准形成了随钻评价方法。现场应用表明,该方法可有效实现页岩储集层的随钻定量评价,为地质导向决策提供有力依据。     

基于X射线荧光元素录井的深层页岩气精准地质导向技术

川南威荣页岩气田深层页岩气水平井钻井过程中,准确卡取标志层、识别钻头位置和判断钻头穿行状态的难度很大。为此,利用X射线荧光（XRF）元素录井数据建立了三端元图版、元素交会图版和元素三维显示图版,以及岩石密度、含气量等评价参数的定量计算模型。根据三端元图版卡取入窗前的重要标志层,利用元素交会图版指导水平井准确入窗,通过元素三维显示图版判别水平段钻头穿行状态,利用岩石密度、含气量等评价参数指导水平井井眼轨道优化,形成了基于X射线荧光元素录井的精准判识目的层及钻头穿行状态的地质导向技术。该技术在威荣页岩气田18口页岩气水平井进行了应用,靶体平均钻遇率达到98.06%。研究表明,基于X射线荧光元素录井的精准地质导向技术能够准确卡取标志层、识别钻头位置和判断钻头穿行状态,提高优质储层的钻遇率。      

地质导向技术在页岩气水平井钻井中的应用——以川东南地区A井为例

川东南地区是我国页岩气勘探开发的前沿阵地,区内井网控制程度低、井震矛盾突出、岩屑代表性差,且钻探的水平井水平段长,给地质导向工作带来较大困难。针对上述难点,利用“三步骤”地质导向方法,对川东南页岩气勘探水平井A井进行了地质导向。首先,基于区域地质资料和导眼井测井曲线特征,确定了地层对比标志层,为实钻过程中的地层对比工作提供依据;在入靶前地质导向阶段,进行曲线微观特征对比,结合录井气测资料识别标志层,预测A靶点深度,并调整轨迹,确保该井顺利中靶;在水平段地质导向阶段,密切观察随钻自然伽马曲线的变化趋势,准确判断钻头位置,并利用标志层控制轨迹,确保钻井轨迹始终位于靶窗内。该井水平段钻遇优质页岩储层1 317m,优质储层钻遇率达100%,取得了显著的效果。现场应用实践表明,该地质导向技术适用于川东南地区页岩气水平井钻井,能够有效提高优质页岩储层钻遇率,对国内其他页岩气区块的地质导向工作具有较好的借鉴意义。     

页岩气水平井钻井的随钻地质导向方法

四川盆地川南地区页岩气开发的主力目标层位为厚约6 m的下志留统龙马溪组海相页岩,具有靶窗较小、构造复杂、地层倾角变化大等特点,实钻井眼轨迹存在脱靶和出层的风险。为此,以该盆地威远区块页岩气水平井为例,通过分析该区水平井地质导向过程中出现的技术难点及其原因,从入靶导向和水平段地质导向等关键环节入手寻找出解决上述难点的办法:1应用随钻自然伽马依次测量地层剖面上的高伽马页岩标志层,配合地质录井确定轨迹精确入靶点,保证井眼轨道按设计井斜角姿势入靶,避免了提前入靶和推迟入靶;2应用随钻自然伽马测量优质页岩储层低值层段特征,配合地震深度剖面判断地层大致视倾角以及微构造的发育情况,实现实钻轨迹在钻进箱体中位置的正确确认,确保了储层的钻遇率。2年的现场应用效果表明,该区块已完钻27口水平井,平均深度为5 043 m,平均水平段长度为1 428.96 m,优质页岩箱体钻遇率达95.75%。结论认为,优质页岩箱体地质导向方法配合地质、三维地震、气测全烃含量等多种方式,可实现箱体的准确着陆及水平段的精准穿行。     

元素特征组合法在BZ凝析气田开发井潜山界面预警中的应用

渤海BZ凝析气田试验区开发井潜山界面卡取面临深层地震解释精度差、上部厚层泥岩缺少标志层、定向井及水平井井斜大、钻机提速导致岩屑细碎等作业难题。通过分析已钻井元素录井资料,应用多聚类特征选择算法对潜山及上覆地层进行敏感元素筛选,从中筛选出可进行地层对比和潜山界面深度预警的4种敏感元素Mn、S、Ca、Sr,并提出三级元素预警机制,建立区域元素特征剖面,实现了潜山上覆地层精细划分对比及界面深度预警;根据泥岩中Ca元素含量变化,建立两类潜山卡取模式类型,用于预警进入潜山钻井参数变化,实现了潜山界面深度和进入潜山钻井参数的精准预警,助力现场快速完成潜山界面的卡取,为钻井施工安全及潜山储层开发保护提供了技术保障。     

元素录井技术在涪陵页岩气田勘探中的应用

以X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光仪(XRF)为主要设备的元素录井技术是近年发展起来的一项新的录井技术,能够有效解决特殊钻井条件下的细小或粉末状岩屑识别与描述难题。基于涪陵页岩气田元素录井技术应用实践认识,概括介绍了元素录井技术及其资料在海相页岩气储层岩性识别、储层密度与孔隙度计算、可改造性评价方面应用方法。涪陵页岩气田应用结果显示,元素录井岩屑矿物含量测量与实验室岩心分析结果基本一致,计算的视储层岩石密度、总孔隙度与测井、核磁共振录井处理结果基本接近,已成为页岩气井钻探的必要配套技术。     

元素录井技术在塔里木油田现场录井中的应用

针对塔里木油田塔中、塔北、库车三大区块目的层埋深大、构造复杂、地层压力系统差异大、非均质性强以及钻井工艺提升导致的岩屑细碎、地质界面识别不清楚,碳酸盐岩地层划分、界面卡取及膏盐岩层界面卡取难,钻遇高压盐水层及孔、缝、洞发育段出现易漏、溢、卡的钻井复杂加大经济成本,影响钻井周期等一系列问题,在现场录井的基础上,利用元素录井技术将地层资料数据化、曲线化并成图,可直观反映地层变化特征。通过区域井应用元素录井技术并总结、寻找规律,进而对岩性进行有效识别、预判膏盐岩层底部界线、进行碳酸盐岩地层划分和层位卡取,在钻遇异常高压层及孔、缝、洞发育段实现提前预警、规避钻井复杂,在油气勘探开发领域切实发挥了元素录井技术优势。     

川西南筇竹寺组页岩气复合地质导向方法研究

目前针对川西南寒武系筇竹寺组页岩气的勘探已取得可喜的油气成果,揭示了筇竹寺组页岩气藏具有良好的勘探开发前景。文章总结富气页岩储层地质的测井响应特征,利用岩心刻度、元素录井、岩屑伽马能谱录井、随钻测量等方法建立了岩石组分含量、孔隙度、有机碳含量和含气量、脆性随钻评价模型,形成了一套适用于筇竹寺组页岩气储层的复合地质导向方法,并在川西南地区筇竹寺组页岩气勘探中取得了良好的应用效果。     

基于随钻录井资料确定页岩气储层参数

为了达到随钻快速识别与评价页岩气的录井显示目的,基于页岩气储层同时具有致密砂岩、致密碳酸盐岩油气层的特征,运用岩屑伽马录井、地层元素录井及钻时资料识别页岩气储层岩性的方法与标准,提出了运用气测及综合录井资料确定地层孔隙度与渗透率、地层压力与地层破裂压力、地层含气饱和度与地层含气量、气层产能预测的方法,丰富了录井页岩气解释评价方法与手段。对中国石油化工股份有限公司首口页岩气勘探试验井--J111井录井资料进行了分析和探讨。结果表明：上述方法为低孔隙度低渗透率复杂孔隙结构的页岩气层的精细解释提供了参考,有较强的实用性,满足了页岩气录井现场快速解释评价的需要。     

四川盆地威远地区页岩气优质储层精细刻画与靶窗优选

中国石油化工股份有限公司威远页岩气勘查区块的构造位置位于四川盆地威远古隆起与自流井背斜所夹持的白马镇向斜,该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段为深水陆棚相暗色富有机质页岩沉积,地球物理测井岩电特征纵向差异明显,储层非均质性较强。为了指导该区页岩气水平井靶窗优选及钻井轨迹跟踪调整,基于测井小层划分、岩心纹层精细刻画、高精度地球物理预测以及沉积微相成因分析等方法,通过细化储层分类评价其参数指标,预测页岩气储层"甜点",在此基础上进行水平井靶窗优选及轨迹设计,进而评价水平井靶窗对页岩气产能的影响。研究结果表明:①该区五峰组—龙一段底部优质页岩段发育3种类型的纹层,纵向上交错叠置,反映了沉积环境和储层品质的微观差异;②可以将该区的页岩气储层划分为优质储层、较好储层、一般储层和差储层;③龙马溪组底部2—31小层为生物成因沉积微相,储层具有高有机碳含量、高孔隙度、高脆性指数、高含气性、低地应力差值等"地质+工程"甜点的特征,确定其为优质储层段;④实钻结果表明,水平井靶窗位置的选择对于单井页岩气产能的影响较大,优质储层钻遇率是获得页岩气高产的关键地质因素。该研究成果支撑了页岩气产能评价工作,为该区块实现页岩气商业开发奠定了基础。     

四川盆地天然气录井特点与识别方法

四川盆地天然气录井具有隐蔽性强的特点，使过平衡钻井中不易识别、发现气层，易发生井漏与井喷，对产层的解释评价也有一定难度。为此，总结和归纳了四川盆地天然气录井特点与识别方法：在常规钻井条件下的天然气识别方法主要靠气测，辅之以钻时、岩屑录井技术，并及时进行小层对比，以确保发现储层。欠平衡钻井的天然气识别方法主要有4种：①气测录井仍是判断油气显示的主要依据；②精细分析钻时，从微弱变化中明查储层；③正确录取和鉴别岩屑是及时发现储层的关键；④及时观察出口工程参数及火焰的变化，是发现气层的佐证。天然气录井中的井控工作包括：搞好地质预报预告，及时发现油气水漏显示与预警，加强坐岗记录以保证钻井安全。     

水平井“工厂化”部署与设计优化——以四川威远页岩气藏为例

威远地区位于四川盆地边缘,其页岩气资源丰富,但有机碳含量和含气量偏低,且埋深较大(2 800~4 000 m),地表条件复杂,开发难度较大。为实现四川威远页岩气规模化经济有效开发,通过精细地质研究,落实断层及裂缝分布特征,建立三维地质模型,明确页岩储层的"甜点"区分布及水平井纵向有利靶体;采用平台丛式水平井"工厂化"布井模式,优化钻井及压裂地质设计,现场实施精准地质导向技术进一步保障水平井目标箱体钻遇率。结果表明:水平井"工厂化"开发通过地质—钻井—压裂一体化设计施工,实现了页岩气规模效益开发的目的。     

四川盆地页岩油水平井“测定导”一体化技术应用

四川盆地侏罗系页岩油气埋藏浅、保存条件好、地层压力系数高、发育层系多,具备立体勘探优势。大安寨段和凉高山组主要为特低孔隙度、特低渗透率致密储层,常规手段难以实现经济有效开发。为了提高页岩油优质储层钻遇率,有效降低施工风险,开展了“测定导”一体化技术创新与实践。以LA1导眼井岩心、岩屑资料为基础,综合分析四川盆地中部大安寨段页岩储层中矿物组分含量及孔隙度、TOC、渗透率等物性参数,确定页岩油水平井地质与工程甜点。通过井震结合、精细地质建模,探索优质页岩储层展布规律,优选水平井目标箱体,优化随钻地质导向工具及钻具组合方案。利用水平井轨迹优化设计与控制技术,结合地质模型与随钻自然伽马数据,动态实时跟踪与钻井轨迹调整,页岩油水平井优质井身质量和箱体钻遇率获得有效提高,并为压裂分段分簇奠定良好基础。技术应用后,四川盆地大安寨段页岩突破了出油关。     

页岩气水平井储集层追踪和评价关键技术

湖南保靖页岩气区块地质构造复杂、岩石致密、断层和褶皱发育、地层倾角变化大、下志留统龙马溪组地层分布广泛、有机质含量高但优质页岩层薄,水平井钻井存在水平段长、纵向靶窗范围小、埋深不确定、标志层不明显、可钻性差等困难,给井眼轨迹控制和地质导向钻井带来挑战,实钻中井眼轨迹存在脱靶和出层风险。针对上述难点,基于地震解释、邻井地层评价等资料,水平井段采用先进的旋转导向钻井系统,推广应用"钻前地质建模、随钻测量/测井、钻后综合评价"三大关键技术,即:钻前根据储集层特征,制定高自然伽马结合高气测全烃值引导钻头向前钻进的地质导向方案;钻井过程中利用随钻成像测井拾取地层倾角,结合录井岩屑和气测显示,对比地层,分析钻头和地层的切割关系,实现井眼轨迹精细化控制和储集层精准追踪、识别;钻后综合解释、全面评价划分有效页岩气储集层。完钻后统计储集层钻遇率100%,机械钻速7.36～8.88 m/h,达到了优快钻井目的,实现了页岩气勘探高效、低成本开发。