四川盆地双鱼石高陡构造井身轨迹跟踪技术

刘达贵杨 琳朱茜霞董学伟黄渝波

（1.中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院，四川 成都 610051；2.中国石油川庆钻探工程有限公司川东钻探公司，重庆 400021）

1 研究背景

研究区域位于四川盆地川西北部龙门山断褶带与川北古中坳陷低缓带的过渡区［1]，构造复杂、断块发育［2]，岩层倾角大（图1），是四川盆地二叠系重要的含油气区之一。2012年完钻的ST1井，在二叠系栖霞组钻遇两段白云岩储层，酸化后测试获天然气产量为87.61×104m3／d，从而发现双鱼石构造栖霞组气藏［3]。截止到2021年12月31日，双鱼石构造完钻井为23口，栖霞组测试了22井次，单井测试平均天然气产量为60.79×104m3／d，单井测试最高气产量为175.66×104m3／d，最低气产量为20.05×104m3／d，展示了双鱼石构造栖霞组气藏勘探开发前景。

图1 双鱼石构造典型地震剖面图

随着钻井工艺不断发展，油气勘探中大多采用斜井或水平井，以更多的暴露储层，提高单井产量，加快油气开发。斜井或水平井在钻井过程中井身轨迹跟踪显得尤为重要，也是提高储层钻遇率的根本保障。双鱼石高陡构造断块发育［4]，岩层产状变化大，井身轨迹跟踪难［5]，在钻进过程中动态计算井身轨迹方向岩层视倾角，并结合栖霞组储层岩屑伽马能谱、元素及气测等录井响应特征动态调整井身轨迹，从而达到提高储层钻遇率的目的。

2 视倾角的确定

钻进过程中井身轨迹方向往往与岩层真倾向不一致（图2-a），准确计算井身轨迹方向上岩层视倾角是高陡构造井身轨迹跟踪的前提，依据计算的岩层视倾角对井斜角进行动态调整，确保井身轨迹在储层中钻进，从而提高储层钻遇率。

真倾角与视倾角的关系（图2-b）。真倾角与视倾角的关系可用数学式表示［6]：

图2 真倾角与视倾角的关系图

式中，β为岩层视倾角，（°）；α为岩层真倾角，（°）；ω为岩层真倾向与岩层视倾向之间的夹角，（°）。

视倾角与真倾角关系式推导过程：

ABCD为一倾斜岩层，HG垂直于走向，HG投影于水平面为OG，HC斜交于走向，HC投影于水平面为OC，HC与倾向夹角为ω，α为倾斜岩层ABCD真倾角，β为倾斜岩层ABCD在HC方向的视倾角（图2-b）。

依据真倾角与视倾角的关系图，推导过程如下：

投影后∠HOG、∠HOC、∠OGC均为直角

在△HOC中，tanβ＝HO／OC

在△HOG中，tanα＝HO／OG

tanβ／tanα＝（HO／OC）／（HO／OG）＝OG／OC

在△OGC中，cosω＝OG／OC

所以tanβ／tanα＝cosω

所以tanβ＝cosω×tanα

式中，β为岩层视倾角，（°）；ω为岩层真倾向与岩层视倾向之间的夹角，（°）；α为岩层真倾角，（°）。

从上述关系式表明，视倾向愈接近真倾向时，其倾角值也越来越大，最后趋近于真倾角值；视倾向偏离真倾向越远，即愈靠近岩层走向，则其视倾角越小，以至趋近于零。

3 储层录井响应特征分析

双鱼石构造二叠系栖霞组储层岩性为溶孔白云岩、灰质白云岩［7-8]，钻入储层后岩屑伽马能谱录井、元素录井及气测录井等录井响应特征均较明显，实钻中依据录井响应特征动态调整井身轨迹，确保井身轨迹在储层中钻进。

3.1 储层岩屑伽马能谱特征及元素特征

双鱼石构造二叠系栖霞组储层，其岩性为溶孔白云岩、灰质白云岩，在钻进过程中根据岩屑伽马能谱录井及元素录井镁元素含量及其变化来划分储层［9]。从图3可知，储层的岩性组合从上至下为白云质石灰岩、白云岩、白云质石灰岩，优质储层发育在白云岩中，其优质储层岩屑伽马能谱值小于40nGy／h，镁元素含量大于10%，钙元素含量小于20%（图3），在井身轨迹跟踪中，利用岩屑伽马能谱特征及元素特征综合判断实钻井身轨迹在储层中的位置，从而动态调整井身轨迹［10-13]，达到提高储层钻遇率的目的。

图3 ST7井、ST8井栖霞组储层岩屑伽马、元素特征及气测特征图

3.2 储层气测特征

栖霞组储层气测曲线特征，从图3可知，钻入储层后，气测曲线形态呈箱状上升［14]，全烃值与甲烷值相当，具有全烃含量曲线和甲烷含量曲线“重合”特征。而在非储层钻进中由于甲烷含量较低，易受钻井液影响导致全烃含量曲线与甲烷含量曲线呈“分离”特征。钻进过程中依据气测曲线特征调整井身轨迹，确保井身轨迹在储层中钻进，从而提高储层钻遇率。

4 井身轨迹跟踪

根据沿井身轨迹方向的岩层视倾角，并结合双鱼石栖霞组储层岩屑伽马能谱、元素及气测等录井响应特征，对井斜角进行动态调整，确保井身轨迹在储层中钻进，从而达到提高储层钻遇率的目的。

井身轨迹方向为岩层下倾方向时，井斜角图4中的γ等于90°减去岩层井身轨迹方向上的视倾角图4中的β；井身轨迹方向为岩层上倾方向时，井斜角图5中的γ等于90°加上岩层井身轨迹方向上的视倾角图5中的β。

图4 斜交下倾方向井身轨迹示意图

图5 斜交上倾方向井身轨迹示意图

5 应用实例

根据研究成果对2021年双鱼石构造完钻井2口（ST108井及SY001-X9井）应用实践，入靶点中靶率100%，井身轨迹平滑，栖霞组白云岩储层钻遇率高。ST108井完井测试获天然气产量为123.89×104m3／d，SY001-X9井完井测试获天然气产量为156.17×104m3／d。

SY001-X9井钻进过程中应用研究成果从岩层视倾角计算和岩屑伽马能谱录井、元素录井及气测录井等储层录井响应特征随钻识别储层，调整井身轨迹，达到了提高储层钻遇率的目的。

从地震剖面图分析（图6），井身轨迹方向为栖霞组下倾方向，依据岩层视倾角大小可分为A、B、C三段，计算其视倾角分别是5°、10.5°和15.5°，实钻中根据不同井段视倾角大小调整井斜角。

岩屑伽马能谱录井储层响应特征不明显，SY001-X9井栖霞组用139.7 mm钻头钻进，岩屑较少，导致岩屑伽马能谱数据较邻井低，但其分析数据仍具有储层低，非储层高的特征（图6）。

元素录井储层响应特征明显，跟踪过程中，根据镁元素含量大于10%，钙元素含量小于20%划分优质储层，指导井身轨迹调整，达到了提高钻遇率的目的（图6）。

气测录井储层响应特征明显，SY001-X9井储层具有全烃含量曲线和甲烷含量曲线“重合”特征，非储层全烃曲线与甲烷曲线呈“分离”特征（图6），依据该特征，指导轨迹调整，确保井身轨迹在储层中钻进。

图6 SY001-X9井栖霞组轨迹跟踪图

6 结论

1）双鱼石构造栖霞组储层断块发育，岩层产状变化大，适时轨迹跟踪是提高储层钻遇率的保证。

2）高陡构造钻进中，准确计算井身轨迹方向上的岩层视倾角是井身轨迹跟踪的基础，也是轨迹调整的依据。

3）双鱼石高陡构造井身轨迹跟踪应结合栖霞组储层岩屑伽马能谱、元素及气测等录井响应特征综合分析，指导井身轨迹调整，从而达到提高储层钻遇率的目的。