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[交流分享] 特殊地质条件下录井技术

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发表于 2016-11-14 13:39:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
膏盐岩地层录井技术应用
膏盐岩蠕变性及危害
膏盐岩地层是指以石膏或盐为主要成分的地层。在高围压下,膏盐岩具有好的流变性。膏盐岩地层由于受到高温及较大的地应力作用,在井眼钻开后会发生蠕变,极易引起阻卡、坍塌等井下复杂情况,成为钻井中需要解决的一项难题。
膏盐岩地层地质特征
膏岩
膏岩有石膏岩和硬石膏岩两种。单矿物的硬石膏(CaSO)、石膏(CaSO·2HO)主要为白色、灰色、浅黄色或少部分染有不同颜色,常常以层状、透镜状产出。石膏岩粒度较粗,而硬石膏岩较细,石膏岩相对硬石膏岩要致密一些。
在钻井作业中,膏岩无论是在淡水钻井液还是在饱和盐水钻井液中均发生水化分散、破坏。井场的主要鉴定手段是:挑选不能确定的石膏岩样与热盐酸溶解后,加氯化钡溶液观察是否有硫酸钡白色沉淀。
盐岩
盐岩包括石盐岩和钾镁质盐岩等。盐岩主要矿物为石盐(NaCl),并含少量其他盐类矿物(如钾石盐KCl)。纯净盐岩无色,当含有混入物或液体等包体时呈黑色、灰色、褐色、红色、白色等,具立方晶体,吸潮,有咸味,易溶于水。钾镁质盐岩主要矿物是钾石盐(KCl)等,通常含有大量的石盐,并与石盐岩共生。盐岩以粗粒结晶结构或变晶结构为主。
膏盐岩地质录井
因为膏盐岩地层能给钻井带来安全隐患,所以地质录井必须做好准确预测与识别,及时为钻井提供信息。
掌握膏盐岩分布特点
钻前收集并掌握邻井剖面、构造图、钻井等资料,认真分析对比后,掌握膏盐岩纵横向分布、厚度变化及识别方法,预测膏盐岩地层顶、底界深度和岩性特征,掌握钻井工程的监测重点(卡钻等)和钻遇膏盐岩地层的录井参数特征。
膏盐岩地层识别
(1)钻时特征:膏盐岩地层可钻性较好,钻遇膏盐岩地层时,钻时会明显下降。
(2)岩性特征:岩屑中可见膏盐岩。钻时较小井段岩屑返出少或捞不到岩屑也是钻遇膏盐岩地层最为明显的特征之一。
(3)氯离子含量变化识别:钻遇膏盐岩地层,氯离子含量会大幅度增加,数值由原先的几千毫克每升(淡水钻井液)或者几万毫克每升(盐水钻井液)达到十几万毫克每升,饱和以后接近190000mg/L。
(4)出口电导率识别:钻遇膏盐岩地层,膏盐岩不断溶解于钻井液中使钻井液导电能力增加,导致出口电导率大幅度上升。
(5)钻井液参数识别:揭开膏盐岩地层后,膏盐岩不断溶解于钻井液中造成钻井液性能明显变化,如粘度上升等。
(6)钻井工程参数识别:钻时变快、转盘扭矩略有上升、有蹩跳钻现象、活动钻具阻卡等现象也是判断是否钻遇膏盐岩地层辅助方法。
饱和盐水钻井液钻进情况下,由于钻井液中盐岩溶解近饱和,氯离子、电导率、钻井液参数等方法不能进行识别膏盐岩,同时钻井液溶解膏盐岩能力下降,大部分膏盐岩碎屑会以岩屑形式返出,根据观察岩屑可识别膏盐岩地层。同时,结合钻时、钻井工程参数识别膏盐岩。
膏盐岩录井应用——J
J59井地质设计在古近系沙二段为膏盐岩发育段。实钻过程中加强地层对比,及时预测膏盐岩在井深3330m左右。钻到井深3300m后钻井施工依然采取淡水钻井液体系,录井采用了饱和盐水清洗岩屑方式。在井深3330m钻遇含膏泥岩,3344m见到泥质膏岩,3350m见到膏盐岩,直至3633m膏盐岩段结束(图3-1)。进入膏盐岩发育段电导率明显抬升,岩屑中见部分膏盐岩岩屑。
硫化氢录井技术应用
1993年9月28日,位于河北省赵县境内华北油田赵48井在试油射孔作业中发生井喷失控。2003年12月23日,位于重庆市开县境内四川石油管理局川东钻探公司罗家16H井在起钻过程中发生天然气井喷失控,由于地层中大量硫化氢气体随着喷出井口,毒气扩散导致多人伤亡事故。以上两起事故不仅给人民的生命安全带来了巨大危害,同时给国家带来巨大的经济损失。
为避免或减少有毒气体井喷事故,及时发现地层中硫化氢气体并进行预警是录井工作的重点。
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图3-1
硫化氢录井检测方法

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 楼主| 发表于 2016-11-14 13:48:40 | 显示全部楼层
综合录井仪检测法
将硫化氢传感器分别置于槽面和池面的上方、钻台以及录井仪房内气样放空处。
将硫化氢传感器输出信号进入记录仪和报警器。根据检测硫化氢气体含量,确定地层是否有硫化氢气体。其次,对地层硫化氢含量进行评价,进行预警。
地层中是否含有硫化氢气体,以录井仪房内气样放空处检测数据为判断依据(放空处气体浓度高于大气含量)。
综合录井硫化氢传感器目前对硫化氢气体、氢气以及二氧化碳等气体均有反映,所以,综合录井硫化氢检测不具备唯一性。一旦仪器报警,首先通知井场工作人员,然后对气体进行其他方式检测,确定其唯一性,达到检测硫化氢的目的。
碘量法
向定量钻井液中加入盐酸,使其中的硫化氢及硫化物以硫化氢形式挥发出来,经吸收液吸收后,再与过量的碘液反应,然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定,确定钻井液中硫化氢(硫化物)含量。
(1)准确量取5~20mL钻井液于反应瓶内,加20mL蒸馏水摇匀,置于磁力搅拌器上。
(2)分别向两个包氏吸收管内加入10%的醋酸锌溶液10mL,与反应瓶和大气采样器串联好,使气体由反应瓶经包氏吸收管流向大气采样器。
(3)打开大气集样器和磁力搅拌器,向反应瓶内加入足量盐酸酸化后以醋酸锌溶液吸收。
(4)将吸收液转移到250mL碘量瓶内,用移液管移取足够碘液加入其中,然后加入6mol/L盐酸5mL,加塞摇匀置于避光处。
(5)5min后,用0.01mol/L(或0.1mol/L)的硫代硫酸钠标准溶液滴定碘量瓶内溶液至黄色,再加3~5滴淀粉指示剂,继续滴至蓝色刚退色为止。
钻井液硫离子含量由下式计算:
S=(V-V)×N×17×1000
式中V——空白分析中消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积,mL;
V——实际消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积,mL;
N——硫化氢的浓度,mol/L;
V——所取钻井液体积,mL。
离子计法
硫电极表层由一层薄的AgS膜组成,在溶液中与甘汞电极组成下列测量电池:
AgS(膜)‖溶液‖甘汞电极
溶液所产生的电势取决于硫电极与溶液中银、硫离子的浓度。
取50mL钻井液于检测瓶内,在搅拌状态下,将处理好的硫离子与甘汞电极插入,按下测量开关,测量硫离子电位。
现场可用离子电位直接反映钻井液中硫离子含量的变化。
岩样醋酸铅试纸法
利用醋酸银试纸遇硫化氢气体变黑的现象以及颜色深浅检测(岩屑、岩心)样品中硫化氢含量。
化学反应方程式:
Pb(CHO)+HS=PbS(黑色)↓+CHO
(1)岩样检测。
取1g岩样置于试管内,加入6mol/L的盐酸1~2mL,同时以醋酸铅试纸覆于试管口,均匀加热试管底部(切勿使浓盐酸大量挥发,影响检测)。
加热30s后,取下试纸,将熏烤部分剪下贴好。
试纸熏烤部分颜色的深浅反映了岩样中硫离子含量的多少。
试纸颜色的深浅序列是:无色→黄色→棕色→浅褐色→褐色→褐灰色→灰黑色→黑色。
大气检测:钻进或测后效期间将醋酸铅试纸悬挂在钻井液出口槽上方20~40cm处(防止钻井液污染试纸),以检验槽面挥发气中硫离子的含量。
每隔2~5h更换一次试纸,将取下的试纸贴好。
试纸颜色的深浅反映了槽面上方挥发气的硫离子含量的多少。
试纸颜色的深浅序列是:无色→黄色→棕色→浅褐色→褐色→褐灰色→灰黑色→黑色。
(2)注意事项。
醋酸铅试纸法可以检测硫化氢,但不能确定硫化氢浓度,因此,需要根据硫化氢浓度进行实验,建立浓度试纸颜色系列。
含硫化氢地层级别划分
根据华北油田赵县地区30口井检测及试油结论,对含硫化氢地层进行级别划分(表3-1)。
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表3-1
硫化氢录井预警原则
录井中发现硫化氢进行及时提示;当大气中含有硫化氢气体后,根据硫化氢检测浓度分级报警。
(1)录井中在钻井液中一旦发现硫离子,空气中发现硫化氢,及时提示钻井做好预防措施。
(2)硫化氢录井报警级别划分。
根据Q/SYHB0002—2001《录井作业硫化氢检测规范》和SY/T6277—2005《含硫油气田硫化氢监测与人身安全防护规程》,对钻井过程中硫化氢监测报警级别进行划分。
施工前预警:在施工区域,若邻井地层含硫化氢,二开前向钻井队和录井队进行地质预告。预告邻井钻遇硫化氢的层位、深度、含量;预计本井硫化氢地层层位、深度。
钻井施工中采用三级报警:
一级报警:硫化氢气体在空气中的最大浓度达到15mg/m3,进行一级报警。
二级报警:硫化氢气体在空气中的最大浓度达到30mg/m3,进行二级报警。达到此浓度,现场作业人员必须佩戴正压式呼吸器。
三级报警:硫化氢气体在空气中的最大浓度达到150mg/m3,进行三级报警。达到此浓度,现场作业人员应按预案立即撤离井场。
煤层气地质录井技术应用
煤层气定义
煤层气是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。
煤层气属非常规天然气,具有巨大潜在储量,作为一种洁净能源开发利用前景广阔,日益引起人们的重视。我国相关部门对煤层气勘探开发做了大量的工作。煤层气开发与油气田常规油气开发差异明显,录井侧重点也有一定差异。
煤层气基本特性
含气饱和度
含气饱和度是指在一定条件(储层压力、温度和煤质等)下,实际含气量与相应条件下的理论吸附量的比值。
煤层孔隙结构
煤是一种固态胶质体,是双孔隙介质,含有基质孔隙和割理孔隙。
煤层渗透率
煤层的渗透性是指在一定压差下允许流体通过其连通孔隙的性质,也就是说,渗透性是指岩石传导流体的能力,煤层渗透率是反映煤层渗透性大小的物理量。
煤层渗透率各向异性
由于裂缝系统的几何形态,使得面割理和端割理渗透率存在差异,面割理方向渗透率最大,这种现象称为煤层渗透率各向异性。
临界解吸压力
对于未饱和煤层气藏,只有压力下降到含气量落在吸附等温线上,气体才开始解吸,该压力称为临界解吸压力。
镜质体反射率
镜质体反射率(R)是指投射在磨光面上光线的反射能力,即煤(镜质体)光片表面的反射光强度与入色光强度的百分比值。
煤的分类
(1)褐煤(低煤阶煤):煤化程度低,外观多呈褐色,光泽暗淡或成沥青光泽,含有较高的内在水分和不同数量的腐殖酸。
(2)烟煤(中煤阶煤):煤化程度高于褐煤而低于无烟煤,其特点是挥发组分产率范围大,燃烧时有烟。
(3)无烟煤(高煤阶煤):煤化程度高,挥发组分低、密度大,燃点高,燃烧时多不冒烟。
煤层气开发中地质录井的作用
煤层气开发中地质录井的主要作用为:恢复地层剖面,地层对比卡准煤层及取心层位,观察煤质煤阶。
煤层气地质录井方法
煤层气地质录井目前采用与石油钻探相同的方法,但与石油钻探观察、描述内容有所不同。

钻时录井
在钻井过程中,把钻头每钻进单位进尺的岩层所需要的时间记录下来,即钻时录井,单位为min/m。由于岩性不同,地层可钻性也不同,钻遇不同性质的岩层时,表现在钻时上有明显的差异。在钻压、转速、排量等钻探工程参数以及在钻井液性能、钻头类型与新旧程度基本相似的情况下,钻时的大小变化在一定程度上反映了地层的岩性特征。
在晋城、沁水等地区含煤地层中,煤层性脆、易碎,内生裂隙发育,可钻性最好,钻时相对较小;砂岩泥岩成岩性较好,致密,可钻性较差,钻时相对较慢。
岩屑录井
井下岩层被钻头破碎后,随钻井液带到地面,录井人员按照一定的间距、一定的顺序时间将岩屑采集并保存,通过对岩屑样品观察、岩性识别、岩性描述,恢复地下原始地层剖面的过程叫岩屑录井。
煤岩岩屑描述内容:定名、颜色、成分、夹矸、煤岩类型、含有物等。
岩心录井
根据设计要求,地质录井人员及时进行地层对比,预测取心煤层顶深,确保卡准取心层位。
定名、颜色、成分、结构、构造、裂隙发育情况、含有物及含气情况。
(1)解吸测试:煤层含气量测定。
(2)煤质分析:密度、孔隙度分析。
(3)煤岩分析:煤岩显微组分分析、矿物含量测定、镜质体最大反射率测定。
(4)气组分分析:气体组分构成及含量测定。
(5)等温吸附:等温吸附实验。
由于煤层具有特殊的物理、力学性质,而煤层气井对取煤心采样又有特殊要求,因此用现有常规石油钻井取心工具和工艺无法满足煤层气井的取煤心作业。为解决破碎煤层和粉煤取心收获率低、煤心质量差和取心成本高的技术难题,根据煤层气井取心特点和煤层特性采用绳索取煤心工具。
绳索取心钻探技术是指在钻杆底部投入一个几米长取心内管,岩心直接进入取心内管。当取心管快满时,投入打捞器,取出岩心管。取出岩心后,再将岩心管投入井底,实现不起钻连续取心的目的。


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 楼主| 发表于 2016-11-14 13:52:23 | 显示全部楼层
煤层气钻探多分支水平井录井
为提高煤层气的采收率,煤层气钻探中采用多分支井钻井新工艺。多分支井井身主要由洞穴井与工艺井组成(图3-2)。
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图3-2
洞穴井
洞穴井采用二开井身结构。一开井段:钻穿基岩风化带后,留好套管口袋(一般为20m),下入表层套管,封固地表疏松层、砾石层,固井水泥返至地面。二开井段:钻穿目标煤层底界以下60m完井(留排采口袋),下入生产套管固井,注水泥封固至地面。
煤层段套管柱下入玻璃钢套管一根,便于后期造洞穴铣割套管,要求玻璃钢套管上端面超出煤顶不少于3m,下端面位于煤底以下10cm。
固井试压合格后,在煤层段造直径大于500mm的洞穴。造完洞穴后,用原钻机循环出所有煤屑,然后从井口下光钻杆至洞穴底部,从井口钻杆向井底填河道细砂,预填井底后完井。
工艺井
工艺井采用三开井身结构,一开井段:钻穿基岩风化带后,留好套管口袋(一般为20m),下入表层套管,封固地表疏松层、砾石层,固井水泥返至地面。二开井段:牙轮钻头钻达着陆点中期完井,井斜86。左右,下入生产套管固井,注水泥封固至井深200m。三开阶段:钻完全部进尺,所有井眼全部裸眼完井。
水平井完钻后,在造斜点以下7in套管内打100m水泥浆封隔垂直井眼与水平井眼。
多分支井录井工作要点
洞穴井录井的关键是卡准目标层及开采口袋深度。
工艺井录井的关键是卡准中期完井井深、着陆点及水平段导向。卡中期完井井深主要依据洞穴井资料进行对比,根据设计要求及时卡准。水平段导向主要采用钻时、自然伽马、气测全烃及岩屑观察判断井身轨迹在煤层中运行状态。
页岩气录井方法探索
页岩气近年来在非常规天然气中异军突起,已成为全球油气资源勘探开发的新亮点。页岩气是指赋存于页岩系统中的天然气,与煤层气、致密砂岩气构成当今世界三大非常规天然气,是一种新类型能源资源。
页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,是一种重要的非常规天然气资源。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点,往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比,页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点,大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。
据专家估算,我国页岩气可采资源量约为26×1012m3。我国页岩气资源调查与勘探开发还处于探索起步阶段,至今尚未对其潜力进行全面估算,页岩气资源有利目标区有待进一步落实,勘探开发处于“空白”状态。
目前,国内西南油气田在蜀南区块与壳牌公司进行合作勘探,并取得了一定效果。
页岩气的成藏条件
页岩气成藏受多种因素综合影响,包括沉积环境、总有机碳含量、干酪根类型和热演化程度等。
沉积环境
页岩气的工业聚集需要丰富的气源物质基础,要求生烃有机质含量达到一定标准。那些有机质丰度高的黑色泥页岩是页岩气成藏的最好源岩,它们的形成需要较快速的沉积条件和封闭性较好的还原环境。沉积速率较快,可以使得富含有机质的页岩在被氧化破坏之前能够大量沉积下来;而水体缺氧可以抑制微生物的活动性,减小其对有机质的破坏作用。在沉积埋藏后控制甲烷产量的因素是缺氧、缺硫酸盐环境,低温、富含有机物质和具有充足的储存气体的空间。
总有机碳含量
总有机碳含量是烃源岩丰度评价的重要指标,也是衡量生烃强度和生烃量的重要参数。有机碳含量随岩性变化而变化,对于富含粘土的泥页岩来说,由于吸附量很大,有机碳含量最高,因此,泥页岩作为潜力源岩的有机含量下限值就越高,而当烃源岩的有机质类型越好,热演化程度高时,相应的有机碳含量下限值就低。对泥质油源岩中有机碳含量的下限标准,目前国内外的看法基本一致,为0.4%~0.6%,而泥质气源岩有机碳含量的下限标准则有所不同。大量研究结果表明,气态烃分子小,在水中的溶解能力强,易于运移,气源岩有机碳含量的下限标准要比油源岩低得多。美国五大页岩气盆地的含气页岩总有机碳含量一般在1.5%~20%。Antrim页岩与NewAlbany页岩的总有机碳是五套含气页岩中最高的,其最高值可达25%;Lewis页岩的总有机碳含量最低,也可达到0.45%~2.5%。一般认为,总有机碳含量在0.5%以上就是有潜力的源岩。
干酪根类型
众所周知,在不同的沉积环境中,由不同来源有机质形成的干酪根,其组成有明显的差别,其性质和生油气潜能也有很大差别。因此,研究干酪根的类型(性质)是油气地球化学的一项重要内容,也是评价干酪根生油、生气潜力的基础。干酪根类型是衡量有机质产烃能力的参数,同时也决定了产物以油为主还是以气为主。一般来说,Ⅰ型干酪根和Ⅱ型干酪根以生油为主,Ⅲ型干酪根则以生气为主。纵观美国页岩气盆地的页岩干酪根类型,主要以Ⅰ型干酪根与Ⅱ型干酪根为主,也有部分Ⅲ型干酪根,而且不同干酪根类型的页岩都生成了数量可观的气。有理由相信,干酪根类型并不是决定产气量的关键因素。
在实验条件下,不同升温速率有机质的成气转化基本一致,但主生气期(天然气的生成量占总生气量的70%~80%)对应的R值不同。Ⅰ型干酪根为1.2%~2.3%,Ⅱ型干酪根为1.1%~2.6%,Ⅲ型干酪根为0.7%~2.0%,海相石油为1.5%~3.5%。因此,页岩气可以在不同有机质类型的源岩中产出,有机质的总量和成熟度才是决定源岩产气能力的重要因素。
热演化程度
含气页岩的热成熟度通常用R来表示。R越高,表明生气的可能越大。美国五大产气页岩的热成熟度可以从0.4%~0.6%(临界值)到0.6%~2.0%(成熟),页岩气的生成贯穿于有机质向烃类演化的整个过程。也就是说,只要页岩层中的有机质达到了生烃标准,即R>0.4%,就可以生成天然气,它们就有可能在页岩中聚集成藏。一般地,当R>1.0%更易于生气,1.0%<R<2.0%为生气窗,当R>1.4%时则生成干气;R<0.6%为未成熟阶段,0.4%<R<0.6%时可生成生物成因气。
作为页岩储层系统有机成因气研究的指标,干酪根的成熟度不仅可以用来预测源岩中生烃潜能,还可以用于高变质地区寻找裂缝性页岩气储层潜能。干酪根的热成熟度也影响页岩中能够被吸附在有机物质表面的天然气量。因此,热成熟度是评价可能的高产页岩气的关键参数。热成熟度越高,越有利于页岩气的生成,也有利于页岩气的产出。

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页岩气的勘探技术
页岩气地质理论
页岩气藏因为页岩基质孔隙度很低,最高仅为4%~5%,渗透率小于1mD,因此,主要由裂缝提供储气空间。
页岩在地层组成上多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。在页岩中,天然气的赋存状态多种多样,除极少量溶解状态的天然气以外,大部分均以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面,或以游离状态赋存于孔隙和裂缝之中。吸附状态天然气的赋存与有机质含量密切相关,其中吸附状态天然气的含量变化于20%~85%之间。页岩气介于煤层吸附气(吸附气含量在85%以上)和常规圈闭气(吸附气含量通常忽略为零)之间。页岩气成藏有着非常复杂的多机理递变特点,体现为成藏过程中的无运移或极短距离的有限运移。因此,页岩气藏具有典型煤层气、典型根缘气和典型常规圈闭气成藏的多重机理。
页岩气藏的形成是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果。页岩气藏是“自生自储”式气藏,运移距离极短,其现今保存状态基本上可以反映烃类运移的状况,即天然气主要以游离相、吸附相和溶解相存在。在生物化学生气阶段,天然气首先吸附在有机质和岩石颗粒表面,饱和后富余的天然气以游离相或溶解相进行运移。当达到热裂解生气阶段后,由于压力升高,若页岩内部产生裂缝,则天然气以游离相为主向其中运移聚集,受周围致密页岩烃源岩层遮挡、圈闭,易形成工业性页岩气藏。由于扩散对气态烃的运移能起到相当大的作用,天然气继续大量生成,会因生烃膨胀作用而使富余的天然气向外扩散运移,故此时不论是页岩地层本身还是薄互层分布的砂岩储层,均表现为普遍的饱含气性。
页岩气勘探方法
页岩气勘探方法有地质、地球物理、地球化学勘探、钻井等方法。采用多学科综合勘探是页岩气勘探发展方向。
页岩气开发技术
由于页岩气藏的自身特性,页岩气只有在某些特定条件下才能被开采出来。美国地质调查局(USGS)认为,页岩气产自连续的气藏。与含气页岩有关的独特特征包括区域性分布、缺少明显的盖层和圈闭、无清晰的气水界面、天然裂缝发育、最终采收率低于常规气藏,以及极低的基岩渗透率等。此外,页岩气的经济产量在很大程度上还依赖于完井技术。
页岩气是充填于页岩裂隙、微细孔隙及层面内的天然气,储层的渗透率低,气流的阻力比传统天然气大得多,从而难以开采。开采页岩气层需要采取压裂增产措施、特殊的钻井与完井方法,目前多采用水平井或斜井开采。
页岩气录井技术应用探索
根据页岩气成藏、勘探、钻探及开发特点,录井在页岩气勘探开发中的工作重点是发现气显示、储层识别与评价及气层评价,依据现有录井技术装备以及借助国外经验,对页岩气录井技术进行应用探索。
页岩气录井技术难点
通过西南油气田和壳牌公司合作,在西南油气田分公司已完成两口页岩气直井,目的层都是志留系龙马溪组和寒武系筇竹寺组,完钻井深2800~3600m。井身结构为三开结构。二开钻进主要采用了气体钻井技术,三开至完钻采用液体钻井液+PDC钻头钻井技术。
依据页岩气录井要点,录井中有三大技术难点:
(1)空气钻井条件下岩性识别困难。空气钻井条件下,由于岩屑细碎,岩性直观识别十分困难,导致地层对比、卡准中期完井井深困难。
(2)页岩储层识别与储层困难。页岩较致密,基质孔隙较低,其主要储集空间为裂缝。目前录井技术还不能准确识别与评价页岩储层,成为一大难点。
(3)页岩气层评价困难。页岩储集空间评价困难,页岩气含气饱和度检测困难,同时页岩孔隙细小,束缚水含量高等,导致页岩气层评价困难。
录井技术应用探索
针对页岩气录井中的技术难题,主要应用气体录井技术、岩石热解录井技术、核磁共振录井技术、岩屑数码显微放大技术解决以上问题。
气体钻井和PDC钻井是页岩气钻井的主要技术,优点是机械钻速快,但是岩屑细小或为粉末状(图3-3),岩屑识别难,导致岩性剖面质量降低,影响地层对比与卡准中期完井井深。为此采用岩屑数码显微放大技术,借助其放大功能,可以观察岩屑细小结构,识别岩性,提高剖面质量,从而能够准确地分层卡层。
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图3-3
在W210井、Y101井、N201井利用微钻时卡层技术准确卡准志留系石牛栏组和龙马溪组分层界限。
微钻时卡层技术是将现场采集的以时间记录的数据库通过连续转换处理,形成深度记录步长为0.1m连续钻时记录。利用微钻时的变化,结合区域地层可钻性特征,识别分层界限。在微钻时上,石牛栏组底界一般为50min/m左右;而进入龙马溪组后,降为25min/m左右(图3-4)。
在页岩储层发育段,孔隙空间内赋存一定量的游离、吸附天然气。在钻井过程中,游离气随着钻头对岩屑的破裂而进入钻井液,气体录井可以检测钻井中的含气性。气测全烃含量的变化可以定性地反应页岩储层的发育程度。在储层发育段,气测全烃相对升高。如在W201井深1492~1531m气测显示明显,全烃值在0.1%上升到40%(图3-5),是龙马溪组页岩储层中游离气发育的主要井段。
核磁共振录井技术可以对岩屑进行检测,通过T谱图获取页岩孔隙度、渗透率、含水饱和度等相关参数。根据T谱图判断储层类型,进行储层物性评价。
岩石热解参数可以对页岩有机质丰度、热演化程度、干酪根类型等进行评价,根据页岩气成藏条件、页岩有机质丰度、热演化程度、干酪根类型对页岩生烃能力、吸附量进行评价,可辅助评价页岩储气丰度。
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图3-4
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图3-5
据资料统计,页岩气中游离气和吸附气的存在比例大约各占50%。页岩气的吸附介质主要是页岩中的有机质颗粒,不含有机质的页岩吸附能力较差。页岩岩屑由于受到取样条件和岩屑中油气散失等不利因素影响,虽不能准确反映页岩中未完全散发的吸附气,但通过对岩屑(心)加热可以检测页岩中未完全散发的吸附气。当页岩中含有吸附气时,地球化学录井中所测含气态峰S(90℃下检测的单位质量岩石中的吸附烃量)将有一定的增加。图3-6为W201井岩心吸附气与有机碳含量关系图,当有机碳含量在2.5%~4%之间时,页岩储层中天然气的含量为2.5~3m3/t,是具有开采价值的良好储层。
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图3-6
依据气测全烃曲线形态、核磁共振等技术对储层进行识别与评价,利用气测全烃、岩石热解参数对含气丰度进行评价,根据储层发育情况及含气丰度对页岩气进行评价。
目前,我国页岩气开发位于起步阶段,页岩气录井配套技术需要进行应用探索,以上录井技术应用仅限于目前实验井,有待规模开发后进一步完善。

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