多手段融合指导四川威远页岩气水平井地质导向

滕先林

(中国石油集团长城钻探工程有限公司地质研究院，辽宁盘锦124010)

页岩气是一种赋存于泥页岩中低孔、超低渗非常规气藏，需实施水平井体积压裂才能实现规模效益开发[1]。四川威远地区志留系龙马溪组底部发育一套有机质含量高、含气性好的优质页岩，地质储量丰富，目前已成为国内页岩气勘探开发热点区域[2]。该地区经过近8年的开发实践表明，页岩气井产量与水平井轨迹在优质页岩中的位置关系密切[3-4]，即水平井“甜点”钻遇率与产量呈正相关关系，提高“甜点”钻遇率成为气井高产的关键[5-6]。

四川威远页岩气藏具有埋藏深、储层非均质性强、目的层厚度薄、微构造发育等特点，水平井导向过程中存在以下几个技术难点：①页岩气藏埋藏深，预测靶点垂深误差较大，水平井轨迹不易顺利入靶；②储层非均质性较强，特征变化较大，准确判断轨迹纵向位置难度较大；③目的层厚度较薄，钻遇微构造后，轨迹易钻出目标“甜点”，确保目标“甜点”高钻遇率难度较大。针对上述技术难点，根据多年工作实践，以前期的精细地质研究为依托，将地质建模、随钻测井、元素录井、地震解释等多种手段融合，指导精细地质导向，从而确保水平井轨迹顺利入靶，有效保障了目标“甜点”的钻遇率。

1 气藏地质简况

四川威远气田志留系龙马溪组底部龙一1亚段发育一套富含笔石和有机质、含气量较高、厚度约40.0～50.0 m的黑色页岩段，为区内勘探开发的主要目的层段。威远区块整体为一向南东倾斜的单斜构造，大型断裂不发育，局部发育微构造，地层倾角0°～8°。龙马溪组页岩龙一1亚段埋藏较深，约2 500.0～4 000.0 m。按照中国石油统一小层划分标准，龙一1亚段由下至上可划分为龙一11、龙一12、龙一13、龙一14四个小层。纵向上，龙一11小层笔石最发育，有机质和含气量最高，泥质含量最低，脆性最好，储层品质最优(图1)。因此综合地质和工程因素，优选龙一11小层为水平井的目标“甜点”[7-9]。

图1 四川威远地区典型井综合测井图

2 多手段融合指导页岩气水平井地质导向

2.1 精细地质建模

依据地震解释、测井解释结果及水平井分层数据，建立小层级别的精细地质模型。同时依据新完钻井数据，实时迭代更新地质模型，使得模型进一步完善。利用完善后的地质模型(图2)，预测水平井入靶点垂深。2021年长城威远区块完钻的10口水平井，地质模型预测靶点垂深与实钻靶点垂深误差均能控制在7.0 m以内(表1)，预测较为准确。工程依据预测的入靶点垂深，优化水平井轨迹设计，为轨迹顺利入靶提供了保证。

表1 地质模型垂深预测与实钻对比

图2 三维地质模型龙一11小层顶界面构造

2.2 小层特征精细刻画

以伽马曲线(GR)旋回特征为基础，优选硅、钙、铝、镁四个特征元素，建立地区标准井剖面(图3)，精细刻画优质页岩段内各小层伽马曲线、元素及全烃综合特征，准确判别轨迹纵向位置。造斜段钻进时，依据曲线特征，实时进行随钻对比，判断轨迹纵向位置，依据标准井储层厚度，重新预测入靶点垂深，优化设计轨迹。通过不断识别标志层，预测入靶点垂深，经过多次优化设计轨迹，可确保轨迹顺利入靶。

图3 标准井龙一1亚段曲线剖面

目标“甜点”段龙一11小层内部储层品质差异较大，小层底部储层品质最优，厚度约2.5 m，具备低密度、低中子、高电阻特征，为了使水平井产量达到最优，轨迹位置应尽量控制在该层段，该层段曲线呈低GR、高硅、低钙、低镁、低铝特征，依据该特征可准确判断水平段轨迹纵向位置，及时调整轨迹，确保轨迹在目标层段中钻进。

2.3 微构造预测

四川威远地区龙马溪组地层微构造较发育，目标“甜点”厚度较薄，一旦轨迹钻遇微构造，受限于地层倾角快速变化及水平段狗腿度(为保证轨迹的平滑，水平段狗腿度不能大于3°/30 m)，轨迹极易钻出目标“甜点”，因此预测微构造发育位置，提前调整轨迹是保证目标“甜点”钻遇率最有效的手段。

目前国内外针对页岩储层，微构造预测最常见的方法是地震解释、曲率体、蚂蚁体等方法。依据地震解释剖面，预测威204H1X-1井水平段650.0 m左右可能钻遇微构造，地层变陡(图4)，实钻过程中提前50.0 m将轨迹调整至目标“甜点”段上部。实际钻遇微构造后，及时增斜，虽然由于地层倾角变化过快，轨迹底出至五峰组，但由于轨迹提前调整，五峰组地层进尺较少，仅66.0 m，该井的目标“甜点”钻遇率达到95.6%。

图4 地震剖面预测微构造与实钻微构造对比

依据蚂蚁体和曲率体成果，预测威204HX-7水平段地层可能存在3处微构造(图5)，实钻过程中在预测的②、③号位置附近确实存在微构造，由于导向过程中提前将轨迹调整至龙一11小层中上部，轨迹未钻出目标“甜点”，目标“甜点”钻遇率高达100%。

图5 蚂蚁曲率体预测微构造与实钻微构造对比

2.4 多手段融合技术应用

以威204H2X-4井为例，导向过程中首先利用三维地质模型预测目的层入靶点垂深为3 683.0 m，实际垂深为3 688.0 m，误差较小，优化水平井设计轨迹，为轨迹顺利入靶提供了保证；综合邻近导眼井测井及元素录井特征，精细刻画各小层GR曲线及元素特征，通过随钻对比，精准判断轨迹纵向位置，及时调整轨迹，保障轨迹平稳顺利入靶；入靶后，综合地震解释剖面、曲率体、蚂蚁体等成果，预测水平段1 100.0 m 附近可能钻遇微构造，地层变缓，待轨迹钻至1 000.0 m时，将轨迹逐步调整至目标“甜点”段中下部，避免轨迹顶出。威204H2X-4井水平段长1 500.0 m，目标“甜点”钻遇率高达100%。进一步证实了通过将地质建模、测井、元素录井、地震解释等多种手段融合到水平井地质导向过程中，目标“甜点”钻遇率得到有效保证。

3 实施效果评价

通过融合多种手段来指导页岩气水平井地质导向，近两年长城公司威远区块水平井目标“甜点”钻遇率得到了有效提高。2020—2021年共完钻48口水平井，平均目标“甜点”钻遇率由之前的75.5%提高到94.0%以上。同时气井投产后取得了较好的开发效果，水平井测试日产量也由之前的平均单井11.4×104m3提高到20.0×104m3以上，增产效果显著。

4 结论

(1)综合地质建模、测井解释、元素录井、地震解释等多学科的研究成果，并将其运用到页岩气水平井地质导向过程中，使得导向过程中靶体垂深设计、轨迹纵向位置识别以及轨迹的提前调整更加精确，目标“甜点”钻遇率得到显著提升。

(2)水平井地质导向对页岩气开发至关重要，多手段融合指导页岩气水平井地质导向技术，经过近两年48口水平井的应用，平均目标“甜点”钻遇率达94.0%以上，应用效果显著；同时该项技术对其他地区页岩气水平井导向工作也具有一定借鉴意义。