普光氣田超深水平井錄井難點(diǎn)及對(duì)策

1、普光氣田超深水平井錄井難點(diǎn)及對(duì)策Puguang Gas Field Over Deep Horizontal Well Mud Logging Difficulties and Precautions徐建敏 惠卓雄摘要：本文就普光氣田超深水平井錄井過(guò)程中存在的技術(shù)難點(diǎn)加以分析和研究，探討出一種有別于傳統(tǒng)直井的水平井錄井技術(shù)方法和對(duì)策，該方法對(duì)同類(lèi)型井的錄井施工具有參考意義。Abstract: This article analyze and research on the technical difficulties during the mud logging process of Pugu

2、ang Gas Field over deep horizontal well. It discusses a horizontal well mud logging technical method and countermeasure which is different from the traditional way. This method can be referenced when mud logging the same type of well.關(guān)鍵詞：普光氣田，錄井，水平井，對(duì)策Key word: Puguang Gas Field, mud logging, horizo

3、ntal well, countermeasure一、引言普光氣田位于四川宣漢縣普光鎮(zhèn)，由于受山區(qū)地理?xiàng)l件的限制及地下構(gòu)造情況和開(kāi)發(fā)方案的制約，鉆井多為定向井及水平井。然而，水平井的鉆井施工與直井相比有較大的風(fēng)險(xiǎn)性，如鉆井事故風(fēng)險(xiǎn)增大、達(dá)到地質(zhì)目的的難度增大等。所以水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)和工程預(yù)報(bào)是水平井成功鉆探的關(guān)鍵。同時(shí)水平井鉆井也給現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)錄井工作帶來(lái)了極大的困難，如鉆井工程需要使用螺桿加PDC鉆頭的鉆進(jìn)方式來(lái)提高鉆井時(shí)效以及鉆具結(jié)構(gòu)、井眼復(fù)雜所帶來(lái)的巖屑運(yùn)移方式的改變形成的巖屑細(xì)小且代表性變差，造成巖屑定名和描述困難，由此帶來(lái)層位確定的困難，超深井井下情況的復(fù)雜化使得綜合錄井儀的工程參數(shù)檢

4、測(cè)和異常預(yù)報(bào)難度加大等。所有這些因素都會(huì)在降低錄井資料的采集品質(zhì)，同時(shí)，削弱現(xiàn)場(chǎng)錄井對(duì)鉆井施工的地質(zhì)導(dǎo)向作用。二、普光水平井錄井技術(shù)難點(diǎn)普光氣田共鉆了普光101-2H井等6口超深水平井，各井具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表1 普光氣田水平井基本數(shù)據(jù)表序號(hào)井號(hào)完鉆井深(m)完鉆層位最大斜度()井底最大位移(m)備注1101-2H6670.00飛一二段79.001402.29斜度及井底最大位移數(shù)據(jù)為多點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)2105-1H6538.00飛一二段87.60976.813106-1H6805.00飛一二段75.781717.984107-1H6460.00飛一二段88.551032.545202-2H5820.0

5、0飛一二段77.03806.556204-2H7010.00飛一二段81.001628.68在錄井具體施工過(guò)程中遇到一些技術(shù)難點(diǎn)，概述如下：1、由于普光氣田鉆井普遍采用螺桿+PDC鉆頭鉆進(jìn)方式，致使在水平段鉆進(jìn)時(shí)鉆屑變得十分細(xì)小，甚至呈粉末狀。由于巖屑在井底返出井口的過(guò)程中，不斷受到鉆具與井壁、套管壁的碰撞、研磨而多次破碎，巖石變得更加細(xì)小，特別是螺桿驅(qū)動(dòng)的反復(fù)研磨使細(xì)小的巖屑呈粉末狀懸浮在環(huán)空，這些因素的綜合作用使得撈取的巖屑細(xì)小，同時(shí)由于井深大、井眼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得遲到時(shí)間長(zhǎng)，巖屑失真，增加了巖屑定名和描述的難度，進(jìn)而會(huì)影響到層位及靶心深度的確定。2、在水平井的鉆進(jìn)過(guò)程中，卡準(zhǔn)著陸點(diǎn) (A點(diǎn)

6、)、保證水平段在氣層中鉆進(jìn)，是錄井工作的核心任務(wù)。由于受諸多不利因素的影響會(huì)造成一些資料失真，給分析判斷帶來(lái)難度。3、超深井井下情況的復(fù)雜化使得綜合錄井儀的工程參數(shù)檢測(cè)和異常預(yù)報(bào)難度加大。4、由于水平井井深大，遲到時(shí)間長(zhǎng)，用替代物(塑料片等)實(shí)測(cè)的遲到時(shí)間并不能完全反映井內(nèi)氣體和巖屑的上返時(shí)間，給氣層歸位帶來(lái)誤差。5、普光氣田有一半以上的水平井在主體構(gòu)造的邊緣，設(shè)計(jì)之初是完全考慮到水平段避水的問(wèn)題，但由于碳酸鹽巖儲(chǔ)層有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，從已鉆井來(lái)看目前還沒(méi)有統(tǒng)一的氣水界面，因此就存在目的層避水問(wèn)題。如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)水層顯示也是水平井錄井的重點(diǎn)工作之一。發(fā)現(xiàn)水層的錄井手段主要是檢測(cè)氯離子含量和電導(dǎo)率的

7、變化，二者的測(cè)量又存在局限性，如地層水侵入鉆井液中量的多少，不同人測(cè)量氯離子含量的人為誤差，電導(dǎo)率傳感器標(biāo)定和保養(yǎng)是否及時(shí)等都會(huì)影響測(cè)量值準(zhǔn)確性。三、錄井應(yīng)對(duì)措施在大位移超深井、水平井的錄井過(guò)程中，由于上述一些技術(shù)難點(diǎn)，致使一般的綜合錄井方法和技術(shù)得不到充分的發(fā)揮和應(yīng)用，給現(xiàn)場(chǎng)錄井人員的綜合分析和解釋帶來(lái)難度。通過(guò)我們深入分析傳統(tǒng)綜合錄井方法和特點(diǎn)，結(jié)合這類(lèi)井的特殊情況，以及特殊錄井（巖石薄片鑒定）手段的運(yùn)用，對(duì)錄井工作流程進(jìn)行改進(jìn)，形成一種針對(duì)超深水平井的綜合碳酸鹽巖錄井技術(shù)，其核心技術(shù)手段及主要現(xiàn)場(chǎng)對(duì)策如下：1、針對(duì)巖屑細(xì)小，巖屑定名描述困難的措施參加水平井錄井施工的錄井技術(shù)人員必須是非常

8、熟悉川東北地區(qū)地層層序和巖性特點(diǎn)人員，在實(shí)施錄井任務(wù)前，必須收集齊全鄰井資料，通過(guò)與鄰井對(duì)比，對(duì)本井所鉆目的層的巖性組合特征要有個(gè)大致預(yù)期。確保細(xì)小巖屑的撈取質(zhì)量。細(xì)小巖屑的接樣、撈取、洗樣應(yīng)嚴(yán)格按照巖屑錄井操作規(guī)程進(jìn)行，首先接樣盆放置位置要適當(dāng)，以能連續(xù)接到從震動(dòng)篩上濾出的新鮮細(xì)小真巖屑為宜，并根據(jù)震動(dòng)篩實(shí)際返砂情況，靈活調(diào)整接樣盆的位置。其次接樣盆接滿(mǎn)后應(yīng)盡快取樣，巖屑采集、取樣應(yīng)嚴(yán)格按照二分法或四分法均勻采集，確保巖屑樣品的代表性，并取樣后多余的巖屑清理干凈。在洗樣的過(guò)程中應(yīng)采用小水流、輕攪拌，稍微沉淀后倒混水換清水的辦法，從而保證巖屑樣品的數(shù)量和代表性。洗砂過(guò)程的難易程度也反映出巖屑中

9、泥質(zhì)或膏質(zhì)含量的多少，可作為巖屑定名的參考依據(jù)。由于普光地區(qū)目的層飛仙關(guān)組為碳酸鹽巖地層，剛洗凈未干的細(xì)小巖屑因其表面清潔，容易觀(guān)察其巖石結(jié)構(gòu)特征，因此對(duì)于細(xì)小巖屑的描述要重點(diǎn)進(jìn)行濕樣描述, 一般在巖屑洗凈后取50g的樣品，分別用25mm孔徑的粒度分析篩在清水中篩析，后取20g粒徑25mm的樣品放在直徑約10cm的白瓷碟內(nèi)作深度標(biāo)記后放到雙目鏡下進(jìn)行仔細(xì)地觀(guān)察描述。同時(shí)按井深順序自上而下地把巖屑放成一排或多排，一般情況下一次排放50個(gè)以上的樣較好，然后采用遠(yuǎn)看顏色、近看巖性的方法進(jìn)行描述。其次由于普光地區(qū)儲(chǔ)層為孔隙性?xún)?chǔ)層，在鉆遇快鉆時(shí)時(shí)就可能是好的白云巖儲(chǔ)層，結(jié)合鉆時(shí)和氣測(cè)資料，就能對(duì)巖屑進(jìn)行

10、大的類(lèi)別的定名。利用化學(xué)試劑做更進(jìn)一步的巖性劃分。用鎂試劑染色鑒定白云巖純度：將樣品加5%鹽酸充分反應(yīng)完后（反應(yīng)時(shí)根據(jù)起泡、反應(yīng)劇烈程度初步判斷巖樣中的灰質(zhì)、白云質(zhì)含量），加入鎂試劑，若生成天藍(lán)色沉淀，則說(shuō)明巖樣中含白云質(zhì)，顏色越藍(lán)，白云質(zhì)含量越高，若出現(xiàn)天藍(lán)色，可鑒定為純白云巖。用茜素紅染色法測(cè)定方解石含量：先將巖石薄片表面清洗干凈，涂茜素紅試劑，等染色后用清水沖洗，染成紅色的為方解石。用氯化鋇溶液鑒定石膏含量的多少，將巖屑樣品與5%鹽酸充分反應(yīng)完后用濾紙過(guò)濾，取澄清濾液于試管中，加入少許氯化鋇溶液，若生成白色沉淀（牛奶樣混濁），則說(shuō)明巖樣中含膏質(zhì)，據(jù)濃淡對(duì)比粗略判斷含量。沉淀越渾濁，石膏質(zhì)

11、含量越高。若呈現(xiàn)絮狀渾濁，可定性為純石膏。使用碳酸鹽巖分析儀確定巖石成分。在巖屑呈粉末狀，肉眼觀(guān)察巖石結(jié)構(gòu)困難，且無(wú)法挑樣，磨制薄片困難的情況下，可以取混合樣，利用碳酸鹽含量分析儀，由打印機(jī)繪制分析曲線(xiàn)，記錄巖樣中碳酸鹽含量，可以分別測(cè)定石灰石與白云石的含量。根據(jù)測(cè)量巖屑中的灰質(zhì)及白云質(zhì)含量，確定巖石膠結(jié)物成分，圖1是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的碳酸鹽巖與鹽酸的反映曲線(xiàn)，實(shí)測(cè)曲線(xiàn)數(shù)據(jù)可以此為依據(jù)，進(jìn)行碳酸鹽巖巖性的輔助定名。圖1 碳酸鹽巖分析儀曲線(xiàn)示意圖借鑒薄片鑒定手段，準(zhǔn)確定名，為確定層位提供依據(jù)。在需要確定層位的關(guān)鍵時(shí)刻，就必須要有準(zhǔn)確的巖性定名。通過(guò)這些年在川東北地區(qū)的實(shí)踐，在用細(xì)小混合樣的時(shí)候也能成功制

12、成合格的薄片樣，看清巖石的結(jié)構(gòu)特征，為劃分層位提供依據(jù)，如圖2為在普光202-2H井飛仙關(guān)組的殘跡鮞粒白云巖。 圖2 殘跡鮞粒白云巖（混合細(xì)樣）2、層位落實(shí)和井眼軌跡跟蹤措施必須熟悉并掌握工區(qū)區(qū)域地質(zhì)情況，特別是產(chǎn)層的縱橫向展布規(guī)律。從開(kāi)始造斜時(shí)，要繪制1:500的“深度校正錄井圖”與鄰井進(jìn)行詳細(xì)地層對(duì)比與分析，特別是區(qū)域上具有普遍性的標(biāo)志層如飛仙關(guān)組飛四段的棕紅色泥質(zhì)白云巖，可作為層位對(duì)比和落實(shí)的依據(jù)，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)有較大誤差時(shí)要及時(shí)向甲方匯報(bào)，及時(shí)進(jìn)行對(duì)比電測(cè)進(jìn)行靶心調(diào)整，確保A靶選擇的準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)是要求水平段鉆遇本井儲(chǔ)層最好的井段，由于普光地區(qū)水平井均未鉆先期直井落實(shí)儲(chǔ)層分布情況以及儲(chǔ)層發(fā)育

13、的非均質(zhì)性，因此在進(jìn)入目的層開(kāi)始見(jiàn)顯示開(kāi)始就要及時(shí)與鄰井進(jìn)行氣層（儲(chǔ)層）對(duì)比，根據(jù)顯示情況來(lái)推測(cè)靶心高度是否有偏差，是否需要進(jìn)行中間對(duì)比電測(cè)。如普光101-2H井實(shí)鉆發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層發(fā)育段較設(shè)計(jì)退后約3050m，經(jīng)過(guò)重新調(diào)整靶心后鉆遇了較好的氣顯示。 利用設(shè)計(jì)的井眼軌跡數(shù)據(jù)和實(shí)鉆的軌跡數(shù)據(jù)制作實(shí)時(shí)井眼軌跡跟蹤圖（圖3），特別是在圖上標(biāo)示出靶區(qū)區(qū)域（垂向），如圖3中黑色的長(zhǎng)方形區(qū)域即為靶區(qū)，這樣既能及時(shí)了解井眼軌跡的運(yùn)行情況，也能及時(shí)了解井眼軌跡進(jìn)入靶區(qū)后是否出現(xiàn)脫靶情況。在各井的實(shí)鉆過(guò)程中此法對(duì)井眼軌跡的實(shí)時(shí)跟蹤和防止脫靶起到了較好的監(jiān)視作用。3、超深井井下情況的復(fù)雜化使得工程異常預(yù)報(bào)難度加大應(yīng)對(duì)措施

14、。超深井井下情況的復(fù)雜化使得綜合錄井儀的工程參數(shù)檢測(cè)和異常預(yù)報(bào)難度加大，綜合錄井技術(shù)具有實(shí)時(shí)性、及時(shí)性、準(zhǔn)確性、指導(dǎo)性等顯著特點(diǎn)，為高效、安全施工發(fā)揮著其它手段無(wú)法替代的作用。在超深水平井的鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆柱與井壁摩阻大，鉆具負(fù)荷大，易發(fā)生鉆具事故，同時(shí)大位移井鉆遇儲(chǔ)層發(fā)育帶容易發(fā)生嚴(yán)重的井漏、井噴事故，這就要求綜合錄井人員以高度的責(zé)任心和準(zhǔn)確的判斷能力及時(shí)進(jìn)行工程異常預(yù)報(bào)，保證鉆探施工的安全。對(duì)鉆遇高壓油氣層后的異常情況則可利用地層壓力檢測(cè)技術(shù)加以判斷，在鉆遇高壓油氣層時(shí)綜合錄井諸多參數(shù)如鉆時(shí)、dc指數(shù)、Sigma值、氣體背景值、鉆井液出口流量等均存在超壓顯示，其主要錄井參數(shù)標(biāo)志特征見(jiàn)表2。利

15、用這些特征性參數(shù)的變化，就能及時(shí)判斷井下是否鉆遇高壓油氣層，為工程進(jìn)一步實(shí)施井控措施爭(zhēng)取時(shí)間。錄井現(xiàn)場(chǎng)常用的地壓檢測(cè)方法主要有鉆時(shí)比值法、Dc指數(shù)法、Sigma值等。鉆時(shí)比值法一般受鉆井條件的影響較大，一般在鉆壓、轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定的同一鉆頭中應(yīng)用。Dc指數(shù)是以鉆時(shí)為主導(dǎo)參數(shù), 進(jìn)行轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速、鉆壓、鉆頭直徑和鉆井液密度等參數(shù)校正而得到的一個(gè)綜合性指數(shù)。適用于砂泥巖地層，在海相地壓檢測(cè)方面有輔助作用。Sigma值法原則上不受巖性的影響，一般用于海相砂泥巖和碳酸鹽巖地層的地壓檢測(cè)，是進(jìn)行連續(xù)海相碳酸鹽巖地壓檢測(cè)的最佳選擇。6B靶A靶圖3 普光107-1H井井眼軌跡跟蹤圖表2 綜合錄井參數(shù)超壓顯示標(biāo)志特征

16、序號(hào)錄井參數(shù)變化序號(hào)錄井參數(shù)變化1鉆速增加10溫度梯度增加2Dc指數(shù)降低11鉆井液電阻率降低3Sigma值降低12氯離子含量增加4扭矩增加13鉆井液密度降低5氣體背景值增加14鉆井液出口流量增加6起下鉆氣體增加15泥漿池液面升高7井中的氣體增加16灌滿(mǎn)井眼所需鉆井液量減少8C2/C3降低17巖屑數(shù)量增加；9氣侵、井涌18巖屑變大4、遲到時(shí)間誤差問(wèn)題解決辦法。由于水平井井深大，井眼情況復(fù)雜，造成遲到時(shí)間長(zhǎng)，用替代物(塑料片等)實(shí)測(cè)的遲到時(shí)間并不能完全反映井內(nèi)氣體和巖屑的上返時(shí)間，給氣層歸位帶來(lái)誤差?，F(xiàn)場(chǎng)一是可加密測(cè)量遲到時(shí)間的測(cè)量，二是可以利用白云巖儲(chǔ)層發(fā)育段鉆時(shí)加快，氣顯示好的特點(diǎn)，進(jìn)行“實(shí)物

17、”校正遲到時(shí)間，如圖4，可以明顯看出鉆時(shí)與氣測(cè)顯示的對(duì)應(yīng)關(guān)系。快鉆時(shí)時(shí)氣測(cè)值明顯升高，經(jīng)過(guò)這樣校正的遲到時(shí)間能準(zhǔn)確的進(jìn)行氣層歸位。圖4 普光107-1H氣測(cè)錄井圖5、對(duì)目的層（水平段）避水問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)施工的應(yīng)對(duì)措施。施工前就收集好鄰井水層的海拔高度，通過(guò)對(duì)比對(duì)本井可能出現(xiàn)的水層深度有個(gè)大致預(yù)期，在鉆進(jìn)過(guò)程中及時(shí)掌握本井井底垂深的海拔深度，把握好目的層避水深度。進(jìn)入顯示層段后要加密測(cè)量氯離子含量，錄井人員要在一起統(tǒng)一濾液變色的程度，避免人為色差造成的數(shù)據(jù)誤差。最好由一人進(jìn)行氯離子含量測(cè)定。電導(dǎo)傳感器要及時(shí)標(biāo)定保養(yǎng)，特別是在接單根或起下鉆時(shí)要及時(shí)清理沉砂，保證傳感器工作環(huán)境正常。四、應(yīng)用效果以上錄井技術(shù)及手段的綜合運(yùn)用較好的解決的超深水平井在實(shí)際錄井過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，如巖屑描述及定名困難問(wèn)題，實(shí)際已完鉆的101-2H等6口水平井的剖面符合率達(dá)到8890%，同時(shí)層位得到明確落實(shí)；在普光101-2H井的實(shí)鉆過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣層（儲(chǔ)層）較設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)的要低，及時(shí)進(jìn)行了中間對(duì)比電測(cè)，通過(guò)調(diào)整靶點(diǎn)數(shù)據(jù)，最終鉆遇了較好的氣顯示，實(shí)鉆6口井氣顯示的發(fā)現(xiàn)率和歸位率均達(dá)