岩溶区页岩气勘探中的近地表地球物理探测技术应用研究

岩溶区页岩气钻井在近地表常揭露溶洞、地下河、强裂隙带等不良地质体,严重制约了页岩气资源勘探开发的进程。在岩溶页岩气靶区利用地球物理技术探测对钻探不利的近地表地质结构构造,可有效规避钻井钻遇近地表强岩溶发育带、断层破碎带的风险。综合运用高密度电阻率成像法、音频大地电磁法和测氡法对贵州都匀和广西融安碳酸盐岩区的2个油气靶区进行了地下构造识别,结果表明：高密度电阻率成像法和音频大地电磁法能有效确定浅地表地下低阻构造的位置、宽度和产状,高密度电阻率成像法在50 m以浅深度拥有更高的分辨率,音频大地电磁法探测深度更深,但对地下介质的分辨率不高,氡气测量能很好地识别地下低阻构造的属性。高密度电阻率成像法、音频大地电磁法与测氡法三者可优势互补,组成有效识别岩溶区近地表地质结构构造的技术方法体系,可为南方岩溶区页岩气钻井避开近地表强岩溶发育带、断层破碎带以及最终位置的确定提供可靠的技术支撑。     

岩气参数井小井眼钻井技术——以常页1井为例

在页岩气勘探初期布署实施的参数井,可采用小井眼钻井技术降低钻井成本。论文以湘西北常德地区太阳山背斜页岩气参数井常页1井施工为例,介绍了页岩气小井眼钻井技术的关键组成部分,包括：钻井设备的选型与配置、钻具结构组合、钻井工艺参数的选择和优化、泥浆体系的选择和性能维护、绳索取心技术、含气量现场解吸测试、常见事故的预防和处理、完井工艺等。小井眼钻井技术的成功应用表明,小井眼钻井技术不仅能较好满足页岩气勘探初期的钻井目的,而且能缩短钻井周期,降低钻井成本,取得较大的经济效益。     

综合物探方法在有害地质体勘查方面的应用

通过四川盆地某地多种物探方法在页岩气钻前探测方面应用及效果的阐述,探讨了综合物探方法在岩溶、暗河以及破碎带等有害地质体勘查方面的应用效果。结果表明:若目的层以浅发育较厚碳酸盐岩地层,采用高密度电法、瞬变电磁法、音频大地电磁法、广域电磁法等物探方法,探测由浅到深的地质体空间展布情况,并结合地表地质调查,可对岩溶、暗河以及破碎带等不良地质体的发育情况进行较好的控制,能有效规避钻探过程中可能存在的风险。     

湘永地1井钻进施工及事故处理技术

介绍了页岩气基础地质调查湘永地1井的工程概况,重点阐述了该井的钻探施工工艺及事故处理技术;总结了湘永地1井处理钻井事故的典型案例,并结合实钻地层及测井数据对钻井施工工艺及实钻效果进行了剖析。湘永地1井完钻井深2224.69 m,完钻口径96 mm,全孔平均岩心采取率98.80%,采用金刚石绳索取心钻进工艺,完井各项技术指标均满足地质设计要求。湘永地1井是目前湖南页岩气调查井钻探施工最深的井,施工中遇到的井漏、烧钻、钻杆折断等孔内事故与复杂问题均得到了很好的解决,形成了一套页岩气调查井深井钻探工艺及孔内事故处理技术体系。     

云南盐津页岩气调查盐津1-2井施工技术

页岩气是指开采自富烃页岩层的非常规天然气资源,资源储量的调查评价主要依托钻探技术。页岩具有较强的水敏性,在页岩气勘察钻进施工中,井内易发生坍塌、剥落造成超径或缩径等井壁失稳现象。盐津1-2井完井井深1554.06 m,是目前云南省页岩气资源勘察施工中最深的一口井。针对页岩气井钻井技术要求,从钻井设备、井身结构、钻进参数、钻具组合、钻井液、井斜控制、事故预防等方面进行选择、设计、优化,成功地完成了盐津1-2井的钻井施工。总结了该井施工中的经验和存在的问题,可为以后同类工程施工提供参考。     

贵州铜仁地区页岩气钻井施工难点及对策

在贵州铜仁地区施工页岩气地质调查井,因地层构造较复杂,上部灰岩地层岩溶、溶隙发育,在钻井过程中存在井壁易垮塌、掉块卡钻,井内漏失严重,供水困难等难点。秀页2井设计井深1900 m,由于钻井液漏失严重,水泥浆封孔堵漏过程中发生掉块卡钻事故,处理无果导致钻井中途报废。移机重新开始,采用较大口径开孔、多级绳索取心钻进、分段水泥堵漏、多层套管护壁的方案,顺利终孔。本文重点从水泥封孔堵漏方面总结该孔的钻井技术经验,为该区域页岩气井施工提供参考。     

四川盆地及周缘页岩气水平井钻井面临的挑战与技术对策

中国石化近几年在四川盆地及周缘页岩气勘探开发取得了重要进展。但该地区页岩气水平井钻井速度低、钻井周期长、成本高、成井质量不高,严重影响了该地区页岩气商业化勘探开发进程。系统总结了四川盆地及周缘的涪陵大安寨、涪陵龙马溪、彭水和建南等地区页岩气水平井钻井面临的主要问题：浅部地层出水空气钻井受限、定向段井眼尺寸大机械钻速低、井漏频繁、气体钻井易井斜以及水平段油基钻井液固井质量差。针对上述问题,从浅层水控制措施、泡沫定向钻井技术试验、井漏的预防与处理、空气钻井防斜打直工具研发、页岩气水平井固井对策以及“井工厂”钻井作业模式攻关与应用等6个方面提出了应对技术措施,为页岩气钻井技术攻关和现场施工提供了借鉴与参考。     

长江下游（安徽）地区页岩气钻井工程难点及对策分析

为推进长江下游地区页岩油气等清洁能源调查工作,2015-2021年中国地质调查局在安徽地区部署了25口页岩气井。针对勘探区域地质构造复杂、软硬互层、断层裂隙发育以及地层破碎等地质条件引起的恶性漏失、难钻进、难取心、井壁失稳等钻井复杂情况,通过制定针对性堵漏方案,优选多种类钻头,优化钻具组合、钻井液配置和钻井工艺,初步形成了长江下游（安徽）地区页岩气钻井技术体系,包括：破碎带高效高质取心工艺、软硬互层纠斜控斜钻具组合研究、强研磨性硬地层钻头优选、恶性漏失卡钻处理方法、水平井段钻井液堵漏技术以及水敏地层井壁稳定处理等。为该区后续钻井工程设计和施工作业提供有益借鉴。     

桂北地区罗地1井钻探施工实践

页岩具有较强的水敏性,在页岩气勘查钻进施工中,井内易发生坍塌、剥落造成超径或缩径等井壁失稳现象。罗地1井采用金刚石绳索取心工艺进行钻进,完井井深1501.06 m,岩心采取率、井斜等各项指标均符合地质设计要求。本文主要从罗地1井的钻井设备、井身结构、施工难点等方面进行总结,可为今后页岩气调查井的施工提供参考。     

综合物探方法在隐伏岩溶区的应用分析——以长宁页岩气区块宁2019H18钻井平台为例

岩溶塌陷具有隐蔽性和突发性,是碳酸盐岩地区工程建设过程中常见的不良地质问题。长宁地区岩溶发育广泛,其页岩气开发利用受困于岩溶塌陷危害,综合运用微动、高精度重力、瞬态面波和等值反磁通多项物探方法,调查长宁页岩气区块宁2019H18钻井平台下伏地质体特征,查明土洞和溶洞的发育状况,结合钻孔数据进行验证,主要成果包括：(1)微重力探测呈现重力值南东高、北西低,重力场响应特征表明该场地南东放向基岩密度较大且完整,而场地NE向基岩密度低;(2)微动剖面响应结果与微重力成果对应较好,场地速度结构南东高、北西低,岩石的波速与密度呈正相关;(3)进一步查明了场地下方软弱岩层的分布范围,场地SN向基岩完整性好,场地NW向存在着一条裂隙带,裂隙带内充填较为破碎松软的全风化砂岩,其承载力较低。通过物探三维可视化成果,可以为下一步场地建设指明方向,为类似工程案例提供科学依据。     

延长陆相页岩气水平井提速技术研究

“延安国家级陆相页岩气示范区”已钻水平井存在机械钻速低、钻井周期较长等问题,直接影响陆相页岩气的低成本、高效勘探开发。提高机械钻速是缩短钻井周期、降低钻井成本的重要手段,也是优快钻井的直接体现。在分析了延安陆相页岩地层岩石力学特性的基础上,开展了优选钻头、优化钻井机械参数和水力参数等3个方面的研究,以增强钻头对地层的适应性、提升井眼清洁能力和提高机械钻速。最终形成了适合陆相页岩气水平井的钻井关键技术,并在示范区3口水平井进行了成功应用,钻井周期缩短11 d,水平段机械钻速提高120.08%,实现了陆相页岩气水平井的优快钻井,具有较好的推广价值。     

涪陵页岩气田江东区块优快钻井技术研究与应用

涪陵页岩气田江东区块地质构造复杂、地层倾角大,存在机械钻速低、定向钻井托压严重、水平井轨迹控制困难等问题,给该地区优快钻井作业带来了挑战。本文通过总结现场施工作业及技术攻关实践,分析总结了江东区块复杂地质条件下相适应的钻井新工艺、新工具,形成了一套适用于涪陵页岩气田江东区块的优快钻井技术。江东区块钻井周期从开发前期的235 d缩短至9033 d,机械钻速、储层钻遇率不断提高的同时,定向钻井托压、钻头提前失效等工况逐渐减少。通过4年发展,涪陵页岩气田江东区块优快钻井集成技术逐渐成熟,基本满足了深层页岩气的开发需要。     

涪陵页岩气田“绿色”钻井关键技术研究与实践

为最大限度地降低页岩气钻井对环境的影响,涪陵页岩气田通过钻井技术方案优化和现场实践探索,形成了涪陵页岩气“绿色”钻井关键技术。本文从页岩气水平井钻井工艺特点和涪陵地区自然环境特征入手,分析了涪陵地区页岩气钻井对环境的挑战,在此基础上构建了以油基钻井液回收利用、油基钻屑无害化处理、油改电、钻井设计与施工工艺优化以及“井工厂”钻井为核心的“绿色”钻井技术体系。该技术在涪陵页岩气田一期产建中推广应用,减少二氧化碳排放20.9万t,井场占地面积同比减少30%,做到了零污染、零排放。涪陵页岩气田“绿色”钻井技术的应用极大地降低了钻井作业对环境的影响,同时为国内页岩气钻井发挥了重要的示范和指导作用。     

页岩气富集带地质控制因素及地震预测方法

首先对页岩气富集带的地质控制因素及各家的评价指标进行了探讨,认为页岩气的评价指标可以分为两大类：一类是评价页岩气量的多少,即资源因素,它决定了该区页岩气资源潜力及储量的多少,是页岩气资源评价、有利区块优选的关键指标。主要包括页岩厚度、有机质（TOC）丰度、干酪根类型、成熟度(Ro)、天然气含量及状态（游离、吸附）等。另一类决定了页岩气能否经济地开采出来,以及产量的高低,即所谓的“核心区”或“甜点”区。包括埋藏深度、页岩本身的矿物成分、脆度、孔隙度（裂缝）、渗透率以及原始地应力大小、方向及差异等。这两类指标共同控制了页岩气的富集和最终产量。因此,在页岩气勘探开发过程中,应首先利用地质和地球化学方法对第一类指标进行评价,从中优选出有利区块。在有利区块内,可以利用地震相关技术对第二类指标预测和评价,从中优选出适合钻井和开采的页岩气富集带或“甜点”区。根据对页岩气富集带（甜点）地质控制因素的讨论,可以将页岩气划分为“裂隙” 型页岩气藏及“脆性”型页岩气,两种类型均需位于弱应力各向异性区,以便于压裂过程中得到理想的复杂网状裂缝系统。笔者认为,对于“裂隙”型页岩气藏,几何地震属性分析技术（包括相干体、蚂蚁体、曲率体等）可以很好地刻画断层、隐伏断层及裂缝发育带,对这些成果的解释可以以玫瑰图的方式展示,从而可以揭示该区域的裂缝的主要发育方向及次要方向,进而推断该区的局部主应力方向,为水平井位部署提供依据。而对于“脆性”型页岩气藏,叠前反演技术、叠后反演技术可以揭示低泊松比(υ),纵横波速比等来进行有利目标（甜点）识别。曾经在常规油气勘探中发挥重要作用的地震技术,在页岩气等非常规油气资源勘探开发中,仍然是一种不可或缺的关键技术。     

重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查进展

紧密结合国家非常规能源勘探开发的重大战略,聚焦重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查工作,总结了研究区岩溶发育特征与分布规律,评价了涪陵页岩气开发区区域水资源量和地下水质量。在此基础上,收集分析国内外资料,梳理了页岩气勘查开发所引发的6类环境(地质)问题及勘查、钻井、压裂、开采、闭井等5个阶段需关注的地质环境问题或风险等,其中涪陵页岩气勘查开发区主要诱发水土污染、地质灾害和大气污染等环境(地质)问题; 基本识别了2种地下水污染模式、3种污染类型及可能的地下水污染风险途径; 初步确定了涪陵页岩气勘查开发区污染指示性特征因子,并形成了页岩气勘查开发区地质环境影响评价指标体系,可指导页岩气勘查开发的环境地质调查。该研究为页岩气国家新型清洁能源的绿色开发和开发区生态文明建设提供支撑。     

元坝地区陆相页岩气勘探潜力再评价

以钻井岩心描述、薄片鉴定为基础,结合岩相古地理、测井和地化参数分析等实验方法,对元坝地区四套陆相页岩地层地质特征的详细对比并结合最新的勘探开发进展,认为四川盆地元坝地区侏罗系自流井组大安寨段、千佛崖段湖相页岩具有具有厚度大、有机质丰度高、有机质类型好、热演化程度适中、储集物性及含气性好,以及可压裂性好等特点,具备陆相页岩气形成的有利地质条件;其中,沉积相带控制了富有机质泥页岩的空间展布,岩相控制了物性特征及可压裂性,裂缝和超压控制了页岩气的高产。综合分析认为大安寨段、千佛崖段湖相页岩在页岩油与页岩气两大领域具有广阔的勘探开发前景。     

重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查进展

紧密结合国家非常规能源勘探开发的重大战略,聚焦重庆涪陵页岩气勘查开发区环境地质调查工作,总结了研究区岩溶发育特征与分布规律,评价了涪陵页岩气开发区区域水资源量和地下水质量。在此基础上,收集分析国内外资料,梳理了页岩气勘查开发所引发的6类环境(地质)问题及勘查、钻井、压裂、开采、闭井等5个阶段需关注的地质环境问题或风险等,其中涪陵页岩气勘查开发区主要诱发水土污染、地质灾害和大气污染等环境(地质)问题; 基本识别了2种地下水污染模式、3种污染类型及可能的地下水污染风险途径; 初步确定了涪陵页岩气勘查开发区污染指示性特征因子,并形成了页岩气勘查开发区地质环境影响评价指标体系,可指导页岩气勘查开发的环境地质调查。该研究为页岩气国家新型清洁能源的绿色开发和开发区生态文明建设提供支撑。     

南方地区页岩气基础地质调查黔绥地1井钻井工艺及完井地质

通过黔绥地1井钻井工程实践,从井身结构、取心工艺、护壁堵漏技术措施、井身质量控制等方面分析总结了南方岩溶地区页岩气基础地质调查井施工工艺,并通过黔绥地1井钻井岩心地质编录、随钻气测、有机地化、浸水试验,分析总结黔北绥阳地区地层结构和页岩气含气性特征,为该区的页岩气勘探开发提供地质依据。     

页岩气基础地质调查钻井技术研究进展及展望

【研究目的】近年来,中国地质调查局部署实施了173口页岩气勘查井,完成31万余米进尺,重点开展长江经济带页岩气调查科技攻坚战,取得了震旦系、寒武系和志留系页岩气调查的重大突破和二叠系页岩气调查重要发现,开辟了页岩气勘查的新区、新层系、新类型和新认识。基础地质调查井作为油气发现的重要手段,可实现全井段取心,具有成本低、周期短等特点,一般部署在邻井资料缺乏的勘探空白区。【研究方法】为了给页岩气调查提供钻井工程方面的技术支持,本文梳理了十年来中国地质调查局部署实施的钻井工程,对取得的一系列钻井技术进行了分类和归纳整理。【研究结果】总结了一整套在地质钻探装备与技术基础上创新发展的高效页岩气钻井装备与技术体系：（1）形成了页岩气地质调查井地面装备,包括适应于页岩气井井控安全的改进型立轴钻机、符合绿色勘探要求的钻井液固控循环系统等;（2）高效取心工具及钻进工艺,重点介绍了大直径绳索取心钻具、KT系列取心钻具等取心钻具,倒塔式钻具组合工艺、空气跟管技术等钻进工艺等;（3）阐述了高效取心钻头研究进展,包括异形齿PDC钻头、孕镶块钻头、孕镶金刚石钻头等3类钻头及其应用效果;（4）简要论述了安全钻井技术及...     

电磁法在川南大坝地区岩溶勘查中的应用

四川宜宾长宁地区页岩气资源丰富,尤其是大坝区块,但该区块地表主要出露地层为嘉陵江组等碳酸盐地层,岩溶管道特别发育,区块内有大鱼洞、小鱼洞、鱼井等若干处暗河排泄点,是大坝乡(含周边村)及兴文县的饮用水源,因此在页岩气开发之前对岩溶及岩溶管道进行勘查工作,在施工过程中规避这些不良地质体,具有有重要意义。为了查明大坝地区地下岩溶、暗河(管道)特征,根据各物探方法勘探深度的不同,联合高密度电法和音频大地电磁法进行岩溶管道勘查。首先,对大坝地区区域地质特征和水文地质特征进行了简要介绍,根据勘探深度有针对性的选取高密度电法和音频大地电磁法进行联合勘探;将两种物探方法进行综合解释,推断出工区内岩溶管道发育情况;最后,采用连通试验对岩溶管道发育情况进行验证评价,为页岩气钻井平台选址提供技术支撑。