2024年4月28日发(作者：袭乐蓉)
2021
年
3
月
第35
卷第
1
期
中国石油大学胜利学院学报
Mar.
2021
Vol.
35
No.
1
Journal
of
Shengli
College
China
University
of
Petroleum
doi
:
10*
3969/j
・
issn.
1673-5935.2021.01
而
1
元素录井技术在页岩气井地质导向中的应用
—
以长宁区块
L209H25-1
井为例
—
于翔涛
（中石化胜利石油工程有限公司地质录井公司
，
山东东营257000
）
［
摘
要
］
地质导向技术能有效提升水平井目的储层的钻遇率
，
在长宁区块的页岩气开发中被普遍应用。
以长宁区块
L209H25-1
井为例
，
引入元素录井资料作为地质导向依据
，
通过该井的钻前地质设计学习
，
地质导向中
的入窗点的卡取和水平段的轨迹控制
，
详细探讨元素录井在页岩气井地质导向中的应用方法
。
研究表明
：
利用地
层元素分析资料进行精细地层对比与地质建模
，
是一种在川南地区页岩气开发中行之有效的水平井地质导向工作
方法
，
能够完成水平井的安全
、
高效钻进,达到提高优质页岩储集层钻遇率的目的
。
［
关键词
］
页岩气;水平井;地质导向;元素录井
［
中图分类号
］
P631
［
文献标识码
］
A
［
文章编号
］
1673-5935
（
2021
）
01-
0045
-
06
长宁区块位于扬子板块西缘
，
四川盆地川南低
要
。
本次研究以长宁地区
L209H25-1
井为例
，
通
陡断折带与娄山褶皱带结合部位
。
奥陶系五峰组五
过该井的钻前地质设计学习
，
入窗点的卡取和水
平段的轨迹控制
，
详细探讨元素录井在页岩气井
一段和志留系龙马溪组一段
1
小层的页岩储层作为
水平井开发的地质导向目标储层,埋深在
2
000-
中的地质导向应用方法和效果
。
4
000
m
之间,优质储层厚度
30-50
m,
属于典型的
页岩气气藏
3
〕。
该区页岩气的开采主要采用
“
长
井段水平井
+
分级压裂
”
技术
。
地质导向是水平井
1
钻前地质设计学习
1.1
地质设计情况
L209H25-1
井位于长宁区块南部
，
是
L209H25
井平台上的一口北东向水平井,其目的层为马溪组一
施工的关键技术之一
，
其主要目的是指导钻井施工,
保证井眼在有效储层穿行
，
关键节点是
“
入窗点的
卡取
”
和
“
水平段的轨迹控制
，
，
［
3
'5
］
0
但研究区存在
段的
1
、
2
小层优质页岩储层段
。
水平段长
2
000
m,
4
靶点箱体顶
、
底垂深分别是
3
181,3
185
m,B
靶点
3
个不利因素:①目的层埋深较大,预测深度和实
际深度存在较大误差;②已钻井较少
，
邻井距离较
箱体顶
、
底垂深分别是
3
379,3
383
m
其箱体高度为
远
，
地层对比难度较大
，
展布情况难以控制
；③目
4
m,
相当于
L209
井
3
168-3
172
m
井段
（
图
1
、
图
2
）
o
本井设计在钻遇龙马溪组一段
（
设计马溪组一
段顶部垂深为
3
045
m
）
后开始定向钻进和地质导
的层下伏的奥陶系宝塔组极易发生工程事故
，
定
向施工一般采用的
LWD
测量设备探测器距钻头
10-20
m,
存在一定
“
测量盲区
”
，
无法及时反映地
层变化
。
这些不利因素的存在
，
严重地影响了地
向工作
，
采用
APS-LWD
设备;设计指导
A
靶垂深
3
241
m,
为活动靶点
，
在造斜段的钻进过程中,根据地
层对比情况,实时对
4
靶点深度进行调整;确定
4
质导向效果
，
因此
，
为提高地质导向成功率和有效
储层钻遇率,在研究区引入元素录井技术尤为重
［
收稿日期
］
2020-10-20
靶位置后,轨迹尽量控制在箱体内运行
，
以约
80
。
井
［
作者简介
］
于翔涛
（
1988
—）
,
男，
湖北荆州人
，
中石化胜利石油工程有限公司地质录井公司工程师
，
硕士
，主要从事地质
录井与地质导向技术研究
。
45
第
35
卷
中国石油大学胜利学院学报
2021
年第
1
期
斜角钻进
，
根据岩性
、
随钻测井数据及地层元素含量
至箱体内
，
直至完成
2
000
m
水平段后完钻
。
变化,进而发现碰顶
、
触底
，
并及时将井身轨迹调整
AC/
(
|Ji
s
•
m_1
)
井
CAL/cm
地
90
—
—
40
0
------------
16
30
-----------
0
CNL/%
深
GR/API
DEN/
/m
层
3
140
3
150
—
龙
马
溪
J
组
一
段
3
170
1.2
施工难点分析及应对措施
I.
2.
1
施工难点分析
分析邻井资料认为
,L209H25-l
井导向施工主
要存在以下
3
个难点
：
(1)
钻井液密度较大,气测录井基值偏高
，
目标
层气测异常不明显
，
气测录井不能有效发挥作用
。
(2)
APS-LWD
随钻测量设备仪器零长长达
II.
5
m,
存在较长的
“
测量盲区
”
，
无法及时发现地
层变化情况,随钻单
GR
无法判断轨迹与地层的关
系(上切或下切)
。
(3)
目的层岩性较单一
，
均为深灰一黑色页岩,
仅在箱体之下存在一套
0.
5
〜
1.
0
m
厚的灰质条带,
因此
,
传统的岩屑录井难以进行小层划分
。
1.2.2
应对措施
针对上述难点
,L209H25-l
井在地质导向中采
图
2
L209H25-1
井井轨迹示意图
取了
4
项应对措施
：
(1)
提高样品分析速度
,
控制钻井速度
,
尽量缩
46
于翔涛:元素录井技术在页岩气井地质导向中的应用
—
—
以长宁区块
L209H25-1
井为例
短
“
进尺盲区
”
。
长宁地区目的层段钻时平均为
8
min/m,
岩屑迟到时间约
50
min,
分析总时长约
10
min,
这样可以控制在分析结果滞后钻头
8
m,
较随
钻
GR
提前
3.5
m
左右确定井底地层变化情况
。
对
(2)
利用测井元素数据建立标志层
，
根据元素
录井元素含量变化进行本井的小层划分
，
实时判断
钻头位置。
L209
井为本井较近邻井,依据其元素测
井资料可找出
5
个元素标志层(图
3)
，
结合本井元
素录井数据
，
指导本井施工
。
关键点可以采用地质冲孔的方式
，
保证分析数据与
钻头同步
。
Fe/%Al/%
Al/%
100
S/%
10
5
0
0
10
Ca/%
0
20
0
Si/%
0
50
井
深
/m
亚小
岩性
剖面
断层
U/(
|jig
•
g
_1
)
GR/API
0_
50
0
300
TH/(
叱
g_1
)
030
KTH/API
K/%
10
0
300
0
标
层
Bi
B2
B
s
B4
Bs
图
3
L209
井标志层元素曲线特征
(3)
根据已钻标志层
，
实时修正地层模型进行
修改
,
调整轨迹
,
确保顺利着陆和良好的入窗姿态
。
(4)
实时进行
“
三方
”
(
随钻
GR
、
岩屑能谱和元
素录井)数据对比
，
提高小层和标志层判断准确性
。
40
min,
加上岩屑清洗和元素分析时间
，
总时间
50
min,
即分析数据滞后钻头约
50
min,
当前钻时约
10
〜
15
min/m,
井内有
4~5
m
岩屑返出
，
元素分析
“
盲区
”
为
4
〜
5
m,
此时随钻
GR
测量盲区为
11.
5
叫元素录
井较随钻
GR
提前
5.5-6.
5
m
知道井内岩性和地层
情况
。
若存在划眼和地质循环等作业,元素能更提前
2
地质导向施工过程及效果分析
2.1
造斜段地层情况分析
L209H25-1
井钻进至井深
3
082
m
时
，岩屑录井
资料分析发现
，
地层岩性由灰色泥质灰岩变为灰色
、
深灰色页岩
，
确定进入龙马溪组一段,开始造斜并下
知道井内地质情况
。
因此
，
在机械钻速较慢
、
随钻测
量设备零长较长的条件下
，
元素录井资料可作为地质
导向首选的参考资料
，
而后续出来的岩屑
GR
能谱和
随钻
GR
数据可作为佐证资料来验证元素判断的准
确性
。
入随钻测量仪器,开展地质导向工作
。
依据实钻龙马
溪组一段顶部深度计算
A
靶垂深为
3
416
m,
比设计
指导
4
靶垂深
(
3
241
m)
深
165
m
o
据此优化待钻
按照图
4
的地质模型和修改后的钻轨迹钻进至
井深
3
390
m
时
，
发现井深
3
384
m
处的岩性
A1
含
量达到局部极小值,
S
含量有所升高
,U
、
Th
含量也
呈现出升高的趋势
，
初步判断遇标志层
B
］
；
钻至井
井身轨迹
，
并建立实钻地质模型如图
4
所示
。
造斜
段
(
3
082-3
600
m)
段长
518
m,
该段迟到时间实测
47
第
35
卷
中国石油大学胜利学院学报
2021
年第
1
期
深
3
408
m
是
,3
384-3
396
m
随钻
GR
也出现抬升
的趋势
，
进一步证明了通过
“
元素录井判断的
B1
标
志层
”
的准确性
（
图
5
）
。
进一步修正
“
地质模型
”
,
深
3
082
m
时的地质模型
）
提前了
16
m,
进入龙马溪
组龙一段
3
小层的顶的深度为
3
408
m,
此时根据轨
迹需求
，
井斜与需要达到较要求的
65
。
偏低
5
。
,
需要
水平位移
/m
图
4
L209H25-1
井钻至
3
082
m
时地质模型
o
Fe/%
o
Al
/%
Si/%
10
井
深
0^00
行的
,
而地面元素录井则存在取样间隔
，
因此依据邻
0
--------
10
20
/m
U/K
Th
(
憾
•
g
_1
)
0
-------------
50
0
------------
30
GR7
(
nGy
•
h-
1
)?
I
0------
—
300
0.................
10
井地层元素分析测井结果所建立的地层对比标志层
存在一定差异
，各种兀素特征的出现可能存在一^定
提前或滞后
,
并不能机械套用
,
需要结合其各自特
点
,
对该井元素录井标志层特征重新认识
,
方便后续
水平段地质导向过程中进行小层对比
。
K/%
GR/API
U
Ug_g->)
图
5
L209H25-1
井
3
450
m
录井图
继续钻进
，
分别于井深
3
396,3
532
m
通过元素
录井
，
判断钻遇标志层禺
、
艮
，
随后返上来的随钻
GR
数据和岩屑能谱数据证实了这两处分别是标志
层
BM
图
6
）
，
进一步修正地质模型
，
其人靶点垂
深基本相当
，
垂深仍为
3
400
m
o
图
6
L209H25-1
井
3
560
m
录井图
最后钻至井深
3
600
m
着陆
4
靶
，
实测
A
靶垂
深为
3
398.
1
m,
较设计深
157.
1
m,
较最初地质建
2.2
水平段地质导向分析
水平段地质导向是地质导向工作的核心
，
其目
的是利用将井身轨迹位于地层合适位置的方法提高
模提前
17.
9
m
o
通过对元素标志层的有效识别
，
在
地层相对设计出现大幅变化的情况下
，
对地层完成
目标层钻遇率
E
。
由于实际地层与钻前设计间存
在差异
，
在水平段地质导向的过程中,不应该拘泥于
设计轨迹与靶点⑵
，
而应根据随钻资料进行地层对
了重新认识,并建立了较准确的地层着陆模型
。
对比过程中发现
,
地层元素分析测井是连续进
48
于翔涛:元素录井技术在页岩气井地质导向中的应用
—
—
以长宁区块
L209H25-1
井为例
比
，
并以此为依据对井身轨迹进行实时调整
，
从而规
避风险
，
减轻甚至避免低效和无效水平段的出现
。
通过以上方法
,I209H25-
1
井钻进至井深
5
417
m
前,井身轨迹全部位于优质页岩储集层
（
龙一段
1
小
层
、
2
小层
、
五峰组薄层灰岩段
）
内
。
钻进至井深
同时,由于在水平段井身轨迹与地层间的夹角小
，
地
层元素曲线与随钻自然
GR
曲线更趋向于渐变
，
其
形态特征与入靶前有较大不同
，
因此即使是在入靶
5
417
m
时
，
钻时由
11
min/m
增加到
39
min/m,
停
转循环后
,
发现井底岩性由页岩变化为灰岩
,
井身轨
迹进入宝塔组
，
通过邻井地层厚度与钻遇地层厚度
计算地层倾角
，
发现在井深
5
400
m
时地层倾角为
前比较明显的对比标志层
，
其在水平段也会出现一
定识别困难
。
在
L209H25-1
井的水平段地质导向中,主要依
靠
Si
、
Al
、
Ca
、
U
四种元素的含量来识别标志层
B
4
和
下倾
1
。
,
井深
5
417
m
地层倾角变为上倾
9.
7
。
,
地层
发生突变
。
而在宝塔组中继续钻进时
，
发现井身轨
迹无法控制
，
上报后决定钻进至井深
5
455
m,
打
38
B5,
并以此为依据对井身轨迹进行调节。
例如
，
钻
进至井深
4
152
m,Al
、
Si
含量比约为
1
：
5,Ca
含量达
m
口袋后完钻
。
到局部极大值,
U
含量较快降低
，
其特征类似于标志
层
B
4
（
图
7
）
,
由此判断井身轨迹上切地层
，
由龙一段
1
小层进入
2
小层
，
并在井深
4
164
m
时得到了随钻
GR
曲线的验证
。
因此
，
据此下达指令进行缓慢降
斜
。
继续钻进至井深
4
452
m
时,
Si
、
Al
含量出现显
著降低,
Ca
含量则明显增高,
U
含量出现局部极大
值,表现出标志层
B
5
的特点
（
图
8
）
，
判断已钻至箱
体底部
，
邻近五峰组的薄层灰岩段
，
以此为依据下令
以较大的全角变化率进行增斜钻进
，
之后在井深
4
463
m,
随钻测井数据也证实了这一判断
。
0
--------
10
S/%
0
---------------10
A1/%
Si/%
1
1
1
0--------
10
Ca/%
0--------20
K/%
井
深
GR/API
GR7
(
nGy
・
h
_1
)
0
--------
300
0-
U/K
30
图
8
L209H25-1
井
4
480
m
录井图
。
昭纵
0
---------------0
/m
K/%
°
10
2.3
L209H25-1
井地质导向效果分析
在
L209H25-1
井的地质导向过程中
，
首先利用
1
1
4140-
邻井地层元素测井资料
，
分析划分出对比标志层
,
获
得井间对比的初步依据
，
然后在入靶前的钻井与地
质导向工作中成功识别了
5
套对比标志层
，
并结合
元素录井曲线的特征
，
完成对本井地层元素特征的
4160-
重新认识
。
在随后的水平段地质导向阶段
，
以这些
对比标志层为约束
,
多次调整钻进方案
，
确保了井身
轨迹在优质页岩储集层的穿行
（
表
1
）
。
该井最终完
图
7
L209H25-1
井
4
180
m
录井图
成水平段钻井进尺
1
855
m,
优质页岩储集层钻遇率
97.
1%,
达到了良好的地质导向效果
。
表
1
L209H25-1
井水平段地层钻遇情况
（优质储层钻遇率
）
序号
1
小层位置
顶深
H/m
3
600
底深
D/m
4
730
4
990
5
380
5
402
5
455
长度
L/m
岩性
灰黑色页岩
灰黑色页岩
灰黑色页岩
灰黑色页岩
元素特征
A1
含量低,
Si
含量高
储层类型
优质储层
优质储层
优质储层
优质储层
1
130
2
3
SUU
4
730
4
990
5
380
5
402
260
390
22
A1
含量高,
Si、
Ca
含量低
A1
含量低,
Si
含量高
4
OgW
1
O
2
b
Ca
、
Al
含量高,
Si
含量低
Ca
含量极高
，
其他元素含量低
5
53
灰色灰岩
非储层
合计
本井水平段长
：
1
855
m,钻遇优质储层
1
802
m,
优质储层钻遇率
97.1%
49
第
35
卷
中国石油大学胜利学院学报
2021
年第
1
期
3
川南地区地质导向效果分析
对区块内水平井地质导向过程中的地层元素分
析应用情况进行调查统计(表
2),
可以看出
，
以元素
最大化追求经济效益的情况下
,
时效性更好
,
机械钻
速上限更高的旋转地质导向设备无疑是第一选择
,
这种情况下主要利用元素录井资料对地层进行精确
判断
，
降低地层多解性
。
而在客观条件制约机械钻
速较慢或只能使用
LWD
随钻测量仪器的情况下,
元素录井资料可作为主要地质导向依据
，
有效地提
录井资料为主要导向依据的情况下
，
水平段的优质
储层钻遇率不弱于旋转地质导向设备
,
但机械钻速
上限较低
，
存在一定劣势
。
因此
，
在压缩建井周期以
地质导向
仪器类型
升优质储层钻遇率
。
随钻测井
仪器零长
/m
表
2
长宁区块元素录井在地质导向中的效果分析
井号
L209H25-2
井
优质储层
钻遇率
/%
/
元素录井
水平段平均钻时
主要作用
(
min
■
m
1
)
备注
旋转地质导向
LWD
100.0
97.1
100.0
地层识别
6.
45
7.
88
9.31
4.5
11.5
1&4
L209H25-1
井
L209H17-3
井
L209H47-5
井
L209H47-8
井
导向依据
导向依据
地层识别
地层识别
地层突变
LWD
旋转地质导向
旋转地质导向
LWD
100.0
100.0
100.0
100.0
5.
35
5.
10
3.5
3.5
16.0
L209H24-5
井
导向依据
地层识别
10.24
&
45L209H24-1
井
旋转地质导向
4.5
4
结论
(1)
在无法采用旋转地质导向设备或近钻头
［
参考文献
］
［
1
］
［
2
］
［
3
］
孙坤忠
，
刘江涛
，
王卫
，
等.川东南
JA
侧钻水平井地质导向技
术
［J
］
.
石油钻探技术
,2015(4):138-142.
吴则鑫.水平井地质导向技术在苏里格气田苏
53
区块的应用
LWD
设备的情况下
，
元素录井技术在机械钻速低或
循环划眼的情况下能更好地反映近钻头地层情况
。
［
J
］
.
天然气地球科学
,2013,24(4)
：
859-863.
沈宏峰.页岩气地质导向技术在威远地区的应用
［
J
］
.
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然气学报
,2017,39(5):179-184.
(2)
使用旋转地质导向设备进行水平井地质导
向时,元素录井是一种有力的辅助手段
。
［
4
］
［
5
］
曾令奇.低成本地质导向技术在长宁页岩气水平井钻井过程
中的应用
［
D
］
.
成都:西南石油大学
,2017.
唐诚,王志战，
陈明
，
等.基于
X
射线荧光元素录井的深层页岩
(3)
利用地层元素分析资料
,
进行精细地层对
比与地质建模
，
是一种在川南地区页岩气开发中行
之有效的水平井地质导向工作方法
。
气精准地质导向技术
［
J
］
.石油钻探技术
,2019
,
47
(
6)
：
103-110.
［
责任编辑
］
董大伟
50
2024年4月28日发(作者：袭乐蓉)
2021
年
3
月
第35
卷第
1
期
中国石油大学胜利学院学报
Mar.
2021
Vol.
35
No.
1
Journal
of
Shengli
College
China
University
of
Petroleum
doi
:
10*
3969/j
・
issn.
1673-5935.2021.01
而
1
元素录井技术在页岩气井地质导向中的应用
—
以长宁区块
L209H25-1
井为例
—
于翔涛
（中石化胜利石油工程有限公司地质录井公司
，
山东东营257000
）
［
摘
要
］
地质导向技术能有效提升水平井目的储层的钻遇率
，
在长宁区块的页岩气开发中被普遍应用。
以长宁区块
L209H25-1
井为例
，
引入元素录井资料作为地质导向依据
，
通过该井的钻前地质设计学习
，
地质导向中
的入窗点的卡取和水平段的轨迹控制
，
详细探讨元素录井在页岩气井地质导向中的应用方法
。
研究表明
：
利用地
层元素分析资料进行精细地层对比与地质建模
，
是一种在川南地区页岩气开发中行之有效的水平井地质导向工作
方法
，
能够完成水平井的安全
、
高效钻进,达到提高优质页岩储集层钻遇率的目的
。
［
关键词
］
页岩气;水平井;地质导向;元素录井
［
中图分类号
］
P631
［
文献标识码
］
A
［
文章编号
］
1673-5935
（
2021
）
01-
0045
-
06
长宁区块位于扬子板块西缘
，
四川盆地川南低
要
。
本次研究以长宁地区
L209H25-1
井为例
，
通
陡断折带与娄山褶皱带结合部位
。
奥陶系五峰组五
过该井的钻前地质设计学习
，
入窗点的卡取和水
平段的轨迹控制
，
详细探讨元素录井在页岩气井
一段和志留系龙马溪组一段
1
小层的页岩储层作为
水平井开发的地质导向目标储层,埋深在
2
000-
中的地质导向应用方法和效果
。
4
000
m
之间,优质储层厚度
30-50
m,
属于典型的
页岩气气藏
3
〕。
该区页岩气的开采主要采用
“
长
井段水平井
+
分级压裂
”
技术
。
地质导向是水平井
1
钻前地质设计学习
1.1
地质设计情况
L209H25-1
井位于长宁区块南部
，
是
L209H25
井平台上的一口北东向水平井,其目的层为马溪组一
施工的关键技术之一
，
其主要目的是指导钻井施工,
保证井眼在有效储层穿行
，
关键节点是
“
入窗点的
卡取
”
和
“
水平段的轨迹控制
，
，
［
3
'5
］
0
但研究区存在
段的
1
、
2
小层优质页岩储层段
。
水平段长
2
000
m,
4
靶点箱体顶
、
底垂深分别是
3
181,3
185
m,B
靶点
3
个不利因素:①目的层埋深较大,预测深度和实
际深度存在较大误差;②已钻井较少
，
邻井距离较
箱体顶
、
底垂深分别是
3
379,3
383
m
其箱体高度为
远
，
地层对比难度较大
，
展布情况难以控制
；③目
4
m,
相当于
L209
井
3
168-3
172
m
井段
（
图
1
、
图
2
）
o
本井设计在钻遇龙马溪组一段
（
设计马溪组一
段顶部垂深为
3
045
m
）
后开始定向钻进和地质导
的层下伏的奥陶系宝塔组极易发生工程事故
，
定
向施工一般采用的
LWD
测量设备探测器距钻头
10-20
m,
存在一定
“
测量盲区
”
，
无法及时反映地
层变化
。
这些不利因素的存在
，
严重地影响了地
向工作
，
采用
APS-LWD
设备;设计指导
A
靶垂深
3
241
m,
为活动靶点
，
在造斜段的钻进过程中,根据地
层对比情况,实时对
4
靶点深度进行调整;确定
4
质导向效果
，
因此
，
为提高地质导向成功率和有效
储层钻遇率,在研究区引入元素录井技术尤为重
［
收稿日期
］
2020-10-20
靶位置后,轨迹尽量控制在箱体内运行
，
以约
80
。
井
［
作者简介
］
于翔涛
（
1988
—）
,
男，
湖北荆州人
，
中石化胜利石油工程有限公司地质录井公司工程师
，
硕士
，主要从事地质
录井与地质导向技术研究
。
45
第
35
卷
中国石油大学胜利学院学报
2021
年第
1
期
斜角钻进
，
根据岩性
、
随钻测井数据及地层元素含量
至箱体内
，
直至完成
2
000
m
水平段后完钻
。
变化,进而发现碰顶
、
触底
，
并及时将井身轨迹调整
AC/
(
|Ji
s
•
m_1
)
井
CAL/cm
地
90
—
—
40
0
------------
16
30
-----------
0
CNL/%
深
GR/API
DEN/
/m
层
3
140
3
150
—
龙
马
溪
J
组
一
段
3
170
1.2
施工难点分析及应对措施
I.
2.
1
施工难点分析
分析邻井资料认为
,L209H25-l
井导向施工主
要存在以下
3
个难点
：
(1)
钻井液密度较大,气测录井基值偏高
，
目标
层气测异常不明显
，
气测录井不能有效发挥作用
。
(2)
APS-LWD
随钻测量设备仪器零长长达
II.
5
m,
存在较长的
“
测量盲区
”
，
无法及时发现地
层变化情况,随钻单
GR
无法判断轨迹与地层的关
系(上切或下切)
。
(3)
目的层岩性较单一
，
均为深灰一黑色页岩,
仅在箱体之下存在一套
0.
5
〜
1.
0
m
厚的灰质条带,
因此
,
传统的岩屑录井难以进行小层划分
。
1.2.2
应对措施
针对上述难点
,L209H25-l
井在地质导向中采
图
2
L209H25-1
井井轨迹示意图
取了
4
项应对措施
：
(1)
提高样品分析速度
,
控制钻井速度
,
尽量缩
46
于翔涛:元素录井技术在页岩气井地质导向中的应用
—
—
以长宁区块
L209H25-1
井为例
短
“
进尺盲区
”
。
长宁地区目的层段钻时平均为
8
min/m,
岩屑迟到时间约
50
min,
分析总时长约
10
min,
这样可以控制在分析结果滞后钻头
8
m,
较随
钻
GR
提前
3.5
m
左右确定井底地层变化情况
。
对
(2)
利用测井元素数据建立标志层
，
根据元素
录井元素含量变化进行本井的小层划分
，
实时判断
钻头位置。
L209
井为本井较近邻井,依据其元素测
井资料可找出
5
个元素标志层(图
3)
，
结合本井元
素录井数据
，
指导本井施工
。
关键点可以采用地质冲孔的方式
，
保证分析数据与
钻头同步
。
Fe/%Al/%
Al/%
100
S/%
10
5
0
0
10
Ca/%
0
20
0
Si/%
0
50
井
深
/m
亚小
岩性
剖面
断层
U/(
|jig
•
g
_1
)
GR/API
0_
50
0
300
TH/(
叱
g_1
)
030
KTH/API
K/%
10
0
300
0
标
层
Bi
B2
B
s
B4
Bs
图
3
L209
井标志层元素曲线特征
(3)
根据已钻标志层
，
实时修正地层模型进行
修改
,
调整轨迹
,
确保顺利着陆和良好的入窗姿态
。
(4)
实时进行
“
三方
”
(
随钻
GR
、
岩屑能谱和元
素录井)数据对比
，
提高小层和标志层判断准确性
。
40
min,
加上岩屑清洗和元素分析时间
，
总时间
50
min,
即分析数据滞后钻头约
50
min,
当前钻时约
10
〜
15
min/m,
井内有
4~5
m
岩屑返出
，
元素分析
“
盲区
”
为
4
〜
5
m,
此时随钻
GR
测量盲区为
11.
5
叫元素录
井较随钻
GR
提前
5.5-6.
5
m
知道井内岩性和地层
情况
。
若存在划眼和地质循环等作业,元素能更提前
2
地质导向施工过程及效果分析
2.1
造斜段地层情况分析
L209H25-1
井钻进至井深
3
082
m
时
，岩屑录井
资料分析发现
，
地层岩性由灰色泥质灰岩变为灰色
、
深灰色页岩
，
确定进入龙马溪组一段,开始造斜并下
知道井内地质情况
。
因此
，
在机械钻速较慢
、
随钻测
量设备零长较长的条件下
，
元素录井资料可作为地质
导向首选的参考资料
，
而后续出来的岩屑
GR
能谱和
随钻
GR
数据可作为佐证资料来验证元素判断的准
确性
。
入随钻测量仪器,开展地质导向工作
。
依据实钻龙马
溪组一段顶部深度计算
A
靶垂深为
3
416
m,
比设计
指导
4
靶垂深
(
3
241
m)
深
165
m
o
据此优化待钻
按照图
4
的地质模型和修改后的钻轨迹钻进至
井深
3
390
m
时
，
发现井深
3
384
m
处的岩性
A1
含
量达到局部极小值,
S
含量有所升高
,U
、
Th
含量也
呈现出升高的趋势
，
初步判断遇标志层
B
］
；
钻至井
井身轨迹
，
并建立实钻地质模型如图
4
所示
。
造斜
段
(
3
082-3
600
m)
段长
518
m,
该段迟到时间实测
47
第
35
卷
中国石油大学胜利学院学报
2021
年第
1
期
深
3
408
m
是
,3
384-3
396
m
随钻
GR
也出现抬升
的趋势
，
进一步证明了通过
“
元素录井判断的
B1
标
志层
”
的准确性
（
图
5
）
。
进一步修正
“
地质模型
”
,
深
3
082
m
时的地质模型
）
提前了
16
m,
进入龙马溪
组龙一段
3
小层的顶的深度为
3
408
m,
此时根据轨
迹需求
，
井斜与需要达到较要求的
65
。
偏低
5
。
,
需要
水平位移
/m
图
4
L209H25-1
井钻至
3
082
m
时地质模型
o
Fe/%
o
Al
/%
Si/%
10
井
深
0^00
行的
,
而地面元素录井则存在取样间隔
，
因此依据邻
0
--------
10
20
/m
U/K
Th
(
憾
•
g
_1
)
0
-------------
50
0
------------
30
GR7
(
nGy
•
h-
1
)?
I
0------
—
300
0.................
10
井地层元素分析测井结果所建立的地层对比标志层
存在一定差异
，各种兀素特征的出现可能存在一^定
提前或滞后
,
并不能机械套用
,
需要结合其各自特
点
,
对该井元素录井标志层特征重新认识
,
方便后续
水平段地质导向过程中进行小层对比
。
K/%
GR/API
U
Ug_g->)
图
5
L209H25-1
井
3
450
m
录井图
继续钻进
，
分别于井深
3
396,3
532
m
通过元素
录井
，
判断钻遇标志层禺
、
艮
，
随后返上来的随钻
GR
数据和岩屑能谱数据证实了这两处分别是标志
层
BM
图
6
）
，
进一步修正地质模型
，
其人靶点垂
深基本相当
，
垂深仍为
3
400
m
o
图
6
L209H25-1
井
3
560
m
录井图
最后钻至井深
3
600
m
着陆
4
靶
，
实测
A
靶垂
深为
3
398.
1
m,
较设计深
157.
1
m,
较最初地质建
2.2
水平段地质导向分析
水平段地质导向是地质导向工作的核心
，
其目
的是利用将井身轨迹位于地层合适位置的方法提高
模提前
17.
9
m
o
通过对元素标志层的有效识别
，
在
地层相对设计出现大幅变化的情况下
，
对地层完成
目标层钻遇率
E
。
由于实际地层与钻前设计间存
在差异
，
在水平段地质导向的过程中,不应该拘泥于
设计轨迹与靶点⑵
，
而应根据随钻资料进行地层对
了重新认识,并建立了较准确的地层着陆模型
。
对比过程中发现
,
地层元素分析测井是连续进
48
于翔涛:元素录井技术在页岩气井地质导向中的应用
—
—
以长宁区块
L209H25-1
井为例
比
，
并以此为依据对井身轨迹进行实时调整
，
从而规
避风险
，
减轻甚至避免低效和无效水平段的出现
。
通过以上方法
,I209H25-
1
井钻进至井深
5
417
m
前,井身轨迹全部位于优质页岩储集层
（
龙一段
1
小
层
、
2
小层
、
五峰组薄层灰岩段
）
内
。
钻进至井深
同时,由于在水平段井身轨迹与地层间的夹角小
，
地
层元素曲线与随钻自然
GR
曲线更趋向于渐变
，
其
形态特征与入靶前有较大不同
，
因此即使是在入靶
5
417
m
时
，
钻时由
11
min/m
增加到
39
min/m,
停
转循环后
,
发现井底岩性由页岩变化为灰岩
,
井身轨
迹进入宝塔组
，
通过邻井地层厚度与钻遇地层厚度
计算地层倾角
，
发现在井深
5
400
m
时地层倾角为
前比较明显的对比标志层
，
其在水平段也会出现一
定识别困难
。
在
L209H25-1
井的水平段地质导向中,主要依
靠
Si
、
Al
、
Ca
、
U
四种元素的含量来识别标志层
B
4
和
下倾
1
。
,
井深
5
417
m
地层倾角变为上倾
9.
7
。
,
地层
发生突变
。
而在宝塔组中继续钻进时
，
发现井身轨
迹无法控制
，
上报后决定钻进至井深
5
455
m,
打
38
B5,
并以此为依据对井身轨迹进行调节。
例如
，
钻
进至井深
4
152
m,Al
、
Si
含量比约为
1
：
5,Ca
含量达
m
口袋后完钻
。
到局部极大值,
U
含量较快降低
，
其特征类似于标志
层
B
4
（
图
7
）
,
由此判断井身轨迹上切地层
，
由龙一段
1
小层进入
2
小层
，
并在井深
4
164
m
时得到了随钻
GR
曲线的验证
。
因此
，
据此下达指令进行缓慢降
斜
。
继续钻进至井深
4
452
m
时,
Si
、
Al
含量出现显
著降低,
Ca
含量则明显增高,
U
含量出现局部极大
值,表现出标志层
B
5
的特点
（
图
8
）
，
判断已钻至箱
体底部
，
邻近五峰组的薄层灰岩段
，
以此为依据下令
以较大的全角变化率进行增斜钻进
，
之后在井深
4
463
m,
随钻测井数据也证实了这一判断
。
0
--------
10
S/%
0
---------------10
A1/%
Si/%
1
1
1
0--------
10
Ca/%
0--------20
K/%
井
深
GR/API
GR7
(
nGy
・
h
_1
)
0
--------
300
0-
U/K
30
图
8
L209H25-1
井
4
480
m
录井图
。
昭纵
0
---------------0
/m
K/%
°
10
2.3
L209H25-1
井地质导向效果分析
在
L209H25-1
井的地质导向过程中
，
首先利用
1
1
4140-
邻井地层元素测井资料
，
分析划分出对比标志层
,
获
得井间对比的初步依据
，
然后在入靶前的钻井与地
质导向工作中成功识别了
5
套对比标志层
，
并结合
元素录井曲线的特征
，
完成对本井地层元素特征的
4160-
重新认识
。
在随后的水平段地质导向阶段
，
以这些
对比标志层为约束
,
多次调整钻进方案
，
确保了井身
轨迹在优质页岩储集层的穿行
（
表
1
）
。
该井最终完
图
7
L209H25-1
井
4
180
m
录井图
成水平段钻井进尺
1
855
m,
优质页岩储集层钻遇率
97.
1%,
达到了良好的地质导向效果
。
表
1
L209H25-1
井水平段地层钻遇情况
（优质储层钻遇率
）
序号
1
小层位置
顶深
H/m
3
600
底深
D/m
4
730
4
990
5
380
5
402
5
455
长度
L/m
岩性
灰黑色页岩
灰黑色页岩
灰黑色页岩
灰黑色页岩
元素特征
A1
含量低,
Si
含量高
储层类型
优质储层
优质储层
优质储层
优质储层
1
130
2
3
SUU
4
730
4
990
5
380
5
402
260
390
22
A1
含量高,
Si、
Ca
含量低
A1
含量低,
Si
含量高
4
OgW
1
O
2
b
Ca
、
Al
含量高,
Si
含量低
Ca
含量极高
，
其他元素含量低
5
53
灰色灰岩
非储层
合计
本井水平段长
：
1
855
m,钻遇优质储层
1
802
m,
优质储层钻遇率
97.1%
49
第
35
卷
中国石油大学胜利学院学报
2021
年第
1
期
3
川南地区地质导向效果分析
对区块内水平井地质导向过程中的地层元素分
析应用情况进行调查统计(表
2),
可以看出
，
以元素
最大化追求经济效益的情况下
,
时效性更好
,
机械钻
速上限更高的旋转地质导向设备无疑是第一选择
,
这种情况下主要利用元素录井资料对地层进行精确
判断
，
降低地层多解性
。
而在客观条件制约机械钻
速较慢或只能使用
LWD
随钻测量仪器的情况下,
元素录井资料可作为主要地质导向依据
，
有效地提
录井资料为主要导向依据的情况下
，
水平段的优质
储层钻遇率不弱于旋转地质导向设备
,
但机械钻速
上限较低
，
存在一定劣势
。
因此
，
在压缩建井周期以
地质导向
仪器类型
升优质储层钻遇率
。
随钻测井
仪器零长
/m
表
2
长宁区块元素录井在地质导向中的效果分析
井号
L209H25-2
井
优质储层
钻遇率
/%
/
元素录井
水平段平均钻时
主要作用
(
min
■
m
1
)
备注
旋转地质导向
LWD
100.0
97.1
100.0
地层识别
6.
45
7.
88
9.31
4.5
11.5
1&4
L209H25-1
井
L209H17-3
井
L209H47-5
井
L209H47-8
井
导向依据
导向依据
地层识别
地层识别
地层突变
LWD
旋转地质导向
旋转地质导向
LWD
100.0
100.0
100.0
100.0
5.
35
5.
10
3.5
3.5
16.0
L209H24-5
井
导向依据
地层识别
10.24
&
45L209H24-1
井
旋转地质导向
4.5
4
结论
(1)
在无法采用旋转地质导向设备或近钻头
［
参考文献
］
［
1
］
［
2
］
［
3
］
孙坤忠
，
刘江涛
，
王卫
，
等.川东南
JA
侧钻水平井地质导向技
术
［J
］
.
石油钻探技术
,2015(4):138-142.
吴则鑫.水平井地质导向技术在苏里格气田苏
53
区块的应用
LWD
设备的情况下
，
元素录井技术在机械钻速低或
循环划眼的情况下能更好地反映近钻头地层情况
。
［
J
］
.
天然气地球科学
,2013,24(4)
：
859-863.
沈宏峰.页岩气地质导向技术在威远地区的应用
［
J
］
.
石油天
然气学报
,2017,39(5):179-184.
(2)
使用旋转地质导向设备进行水平井地质导
向时,元素录井是一种有力的辅助手段
。
［
4
］
［
5
］
曾令奇.低成本地质导向技术在长宁页岩气水平井钻井过程
中的应用
［
D
］
.
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,2017.
唐诚,王志战，
陈明
，
等.基于
X
射线荧光元素录井的深层页岩
(3)
利用地层元素分析资料
,
进行精细地层对
比与地质建模
，
是一种在川南地区页岩气开发中行
之有效的水平井地质导向工作方法
。
气精准地质导向技术
［
J
］
.石油钻探技术
,2019
,
47
(
6)
：
103-110.
［
责任编辑
］
董大伟
50