威荣深层页岩气田开发水平井测试选段技术研究

王浩宇，熊 亮，史洪亮，董晓霞，魏力民，简万洪

（中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川成都610041）

由于页岩储层的特殊性，页岩气只能通过压裂改造才可能获得产能，而测试选段是页岩储层压裂改造前期工作中最为关键的一步，一般是在水平井完钻、测录井等资料出来后，讨论具体的测试选段方案，即确定水平段重点压裂施工的层段。要准确了解目的层的真实情况，评价参数的获取是测试选段的关键环节[1-11]。前期评价井中测试选段主要依据测井解释、实验分析所获取的储层静态参数、录井元素、地震曲率等资料进行指导分段，但存在资料主次不清、未建立合适的选段步骤、出方案耗时较长的问题。目前威荣页岩气田已进入产能建设开发期，一、二期共部署23台160余口井，面对上百口井，为节约勘探开发成本，大量开发井不再施工导眼，取而代之的是在开发平台井南北半支各选一口井进行三开综合测井。与前期评价井对比，可用的资料少了许多，主要缺少特殊录井、标准测井的部分项目以及岩心实验分析数据等（表1）。原始资料的匮乏给获取平台开发井关键储层评价参数带来了困难。

针对此现状，结合前期评价井测试选段的原则，对后期开发井的选段思路等方面进行深化研究，并合理、高效利用仅有资料、数据，优选出测试选段评价参数，总结出测试选段步骤，形成一套威荣页岩气田水平井测试选段的地质—工程一体化选段技术，这样既提高了选段时效，又对加快页岩气效益开发有着促进作用。

1 测试选段原则和思路

1.1 测试选段原则

要想取得良好的措施效果，主要优选孔隙度较高、气测显示好、有机碳含量较高，避开裂缝漏失段的地质甜点段；另外也要优选出地应力相对较低、高脆性、低黏土、低泊松比、高杨氏模量的易于压裂的工程甜点段[12-16]。选段原则就是以井眼穿行地质层位差异为基础，测井解释成果为依据，结合元素录井及工程参数指标，以地质+工程“双甜点”评价为基础的分类分段页岩气水平井评价及测试选段。

1.2 测试选段思路

在上述原则指导下，结合目前开发井资料情况，对前期评价井思路上进行深化（图1）。页岩气平台井的综合测试选段包括轨迹穿行分段+地质参数分段+工程参数分段+裂缝预测分段，主要是用轨迹穿行层位差异、储层静态参数、地应力、裂缝预测等资料进行地质—工程一体化测试选段。

图1 测试选段思路Fig.1 Idea of test selection

2 资料准备

由于威荣页岩气田开发井不再实施导眼，测试选段的评价参数不能通过岩心分析获取有机碳含量、含气量、孔隙度等关键评价参数，要对平台收集的资料进行处理，结合测试选段思路，主要从轨迹、地质、工程、裂缝预测等四大方面对数据进行分类利用。

表1 页岩气开发水平井测试选段基础资料Table1 Basic data for shale gas development horizontal well testing selection

2.1 轨迹参数

威荣页岩气田的水平井轨迹设计在开发2 小层高伽马Ⅲ号峰页岩段穿行，实际钻遇过程中难免遇到揉皱、隐蔽断层或复杂构造情况，导致轨迹穿行到五峰组、临湘组或其他层位。需要统计穿行层位、水平井轨迹距离五峰组顶底的距离（图2中箭头指向位置为五峰组顶），这样给工程上压裂缝高设计提供基础数据。（图2、表2）

图2 X-1HF井轨迹参数Fig.2 Trajectory parameters of Well-X-1HF

表2 X-1HF井水平井轨迹距离五峰组顶底统计Table2 Trajectory distance of horizontal Well-X-1HF from top and bottom of Wufeng Formation

2.2 地质参数

充分利用直导眼或邻井岩心分析实测数据，建立可靠的储层静态参数测、录井解释模型，对随钻伽马和元素录井数据（各种元素含量）进行计算处理，可获取水平井的评价参数有机碳含量、孔隙度、含气量及脆性矿物含量，相关系数（R）较高，分别为R2=0.889 65、0.832 24、0.920 5、0.861 65（图3）。对有测井资料的井，可用3种方法拟合出的地质参数进行对比，提高拟合解释的精度（图4）。

2.3 工程参数

利用前期开展模拟地层条件的岩心三轴测试，获得五峰组—龙马溪组页岩弹性模量、泊松比等力学参数实测数据，标定测井计算模型，经对比计算与实测力学参数相关系数大于0.67，相关性较好。可用自然伽马数据拟合出泊松比、杨氏模量、地应力、脆性等一系列关键评价工程参数（图5、图6）。

2.4 裂缝预测

前期评价井的裂缝预测主要是结合元素录井、气测录井，通过岩屑次生矿物标志准确识别裂缝型气层，并根据测井声波、电阻率参数、偶极声波解释以及地震的曲率推断出裂缝发育段。后期效益开发中，在测井资料较少的情况下，蚂蚁体追踪技术的优势能较准确识别出裂缝、断裂的相对位置，能够快速了解工区内断层的发育和展布情况（图7）；而曲率是对小的挠曲、褶皱等特征有更好的识别，对于区域预测断层、裂缝位置会出现很大的偏差。故曲率多用于水平段轨迹的调整，平台开发井裂缝预测多用蚂蚁体追踪技术[17-21]。

图3 储层静态参数模型拟合对比Fig.3 Comparison of reservoir static parameter model fitting

图4 X-1HF井地质参数Fig.4 Geological parameters of Well-X-1HF

图5 X-1HF井模型计算与实测数据对比Fig.5 Comparison of Well-X-1HF model calculation and experimental data

为了更加有效指导工程压裂，提出压裂可能存在风险区，对裂缝预测方法进行了分级（表3）。

3 测试选段步骤

根据测试选段原则、思路、基础资料处理，提出适合威荣页岩气田水平井的测试选段步骤。

1）根据水平段轨迹穿行层位的差异、A 靶点位置，进行轨迹穿行评价及分段（图2）。

2）根据测井参数、元素录井（XRF）参数拟合计算，优选出有机碳含量、含气量、孔隙度、脆性指数等关键指标，进行储层静态参数精细解释，开展地质参数评价，识别出水平井钻遇的优质储层井段（图3）。对于有测井资料的井，可通过对录井、测井、二次解释进行综合对比，及时调整拟合模型，故有测井资料的井地质分段精度较高。

图6 X-1HF井工程参数Fig.6 Engineering parameters of Well-X-1HF

3）利用测录井数据、前期导眼井的分析资料，运用合适的模型计算出最大、最小主应力、泊松比、杨氏模量等工程参数。以最小主应力的变化进行大段控制，再找出低应力、低泊松比、高杨氏模量的段进行详细划分，进行工程参数分段（图6）。

图7 X平台井蚂蚁体裂缝预测（红色框为预测裂缝范围，蓝色线为井轨迹）Fig.7 Prediction of ant body cracks of wells in X platform（The red box is the predicted fracture range,and the blue line is the well trajectory）

4）运用蚂蚁体追踪技术，识别出平台区域上的可能裂缝发育处，结合裂缝分级预测表，开展裂缝预测分段（图7）。

5）运用地质—工程一体化，综合轨迹、地质、工程、裂缝因素，结合水平井实钻结果，拟定综合分段各指标的主次关系，完成综合分段，实现“一段一方案”的精细分段评价（图8）。

与前期工作步骤最大的区别是在于裂缝预测单独分段，并提出工程压裂施工中可能存在的风险区；综合分段由之前的5～10段（图9）精细到10～15段（图8），分段依据都有迹可循，给工程压裂设计提供了技术支撑。

表3 裂缝预测分级标准Table3 Classification standards for crack prediction

4 应用效果

图8 Y-2HF开发井综合分段Fig.8 Comprehensive section of development well Y-2HF

图9 前期某评价井测试选段综合分段Fig.9 Comprehensive segmentation of an evaluation well in the early stage

表4 Y-2HF开发井综合分段分类Table4 Comprehensive classification of development well Y-2HF

表5 使用新技术前后耗时对比Table5 Time-consuming comparison before and after using new technology

以Y-2HF井为例。该井是四川盆地川西南坳陷的一口开发井（水平井），目的层龙马溪—五峰组，水平段长约1 500 m。整个水平段均轨迹大部分在2号开发小层穿行，因遇褶皱，钻遇部分五峰组，优质储层钻遇率达到96%；全烃最高达63%，C1高达40%。轨迹穿行评价根据穿行的位置分段划分4段；地质参数评价以有机碳含量、元素曲线、伽马曲线为主划分7段；工程参数评价以最大、最小主应力为主划分6段；裂缝预测评价用蚂蚁体追踪技术识别出相对裂缝发育段3段，并在井深4 130～4 132 m 钻遇裂缝。通过上述评价进行综合分段，划分出12段总长1 592.00 m（含靶前段92 m）（图9、表4），并优选出重点改造段，见图9中黄色部分。

通过新的测试选段技术，有效识别出了地质+工程的最优段（Ⅰ类），提出了工程施工可能存在的套变段（综合分段第1、9段）和压窜区域（综合分段第2、3、7、10段）（表4），有效指导了工程压裂设计，为压裂施工提供良好的条件。也使得测试无阻流量从前期评价井（15～38）×104m3/d提升至（30～55）×104m3/d，提高了1～2倍左右。

另外，此次测试选段方案从数据收集、处理到最后确定分段共花费12个工作日左右，出方案时间较之前快了40%（表5），尤其是在资料收集、数据处理、分段思路、材料编写4个环节耗时都有所降低，提高了页岩气产建滚动开发的效率。

5 结论

1）在资料匮乏的情况下，可通过对测、录井数据进行有效分析处理获得测试选段的关键评价参数（如：总有机碳、含气量、孔隙度、最大最小主应力等），满足了测试选段所需的基本数据要求。

2）选段原则就是以井眼穿行地质层位差异为基础，测井解释成果为依据，结合元素录井及工程参数指标，以地质+工程“双甜点”评价为基础的分类分段页岩气水平井评价及测试选段。

3）创新性提出了以轨迹穿行分段、地质参数分段、工程参数分段、裂缝预测分段为主的“一段一方案”精细综合分段的“五步法”水平井测试选段技术。

4）此技术在现场应用中取得良好效果，开发井的测试无阻流量较前期评价井提高1～2倍左右，节约40%出方案时间，加快了页岩气效益开发的步伐。