伊拉克魯邁拉油田巖性特征及鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

方立亭

(黑龍江省大慶市大慶鉆探工程公司國際事業(yè)部，黑龍江大慶163411)

伊拉克魯邁拉油田巖性特征及鉆井風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

方立亭*

(黑龍江省大慶市大慶鉆探工程公司國際事業(yè)部，黑龍江大慶163411)

由于伊拉克魯邁拉油田特殊的地質(zhì)構(gòu)造及巖性特征，在該地區(qū)鉆井施工過程中，遇到了不同程度的井漏、井斜偏大、井內(nèi)含硫水層溢出等復(fù)雜施工情況。通過對(duì)施工中的幾口井資料探討和分析伊拉克魯邁拉油田構(gòu)造及巖性特征，分析了不同巖性特征的鉆井風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)該地區(qū)的鉆井施工、地質(zhì)錄井等工作具有指導(dǎo)性意義。

地質(zhì)構(gòu)造；巖性；鉆井施工；地質(zhì)錄井

1 概述

伊拉克魯邁拉油田位于伊拉克南部城市巴士拉以西50km，是一個(gè)超巨型油田，位居世界第六。油田分南魯邁拉油田和北魯邁拉油田2部分，總儲(chǔ)量大概有200億桶。目前，魯邁拉油田共有約500口油井。戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)前，伊拉克在聯(lián)合國監(jiān)督下每天出口約180萬桶石油，其中60%以上產(chǎn)自于南魯邁拉油田。

在地質(zhì)史上，伊拉克從上石炭紀(jì)到第三紀(jì)中新世，一直處于溫暖的淺海環(huán)境中，廣泛發(fā)育了厚3000～4500m的沉積巖系。魯邁拉油田處在阿拉伯半島古地塊的北緣階地上，白堊紀(jì)時(shí)，來自古地塊斜坡上的大量砂礫和碎屑物質(zhì)與淺海中豐富的有機(jī)淤泥結(jié)合形成了巨厚的砂巖含油層；大致與此同時(shí)，巨大而平緩的地殼運(yùn)動(dòng)造成了若干良好的儲(chǔ)油構(gòu)造，在后期，含油層上部又沉積了新的頁巖層，成為具有封閉作用的蓋層。

2 伊拉克魯邁拉油田地層巖性及鉆井工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

通過地震及實(shí)鉆資料證實(shí)，魯邁拉油田地質(zhì)地層發(fā)育穩(wěn)定，幾乎沒有斷層存在。但是該地區(qū)地層巖性較為復(fù)雜多變，如Dammam地層裂縫性石灰?guī)r較為發(fā)育，容易誘發(fā)鉆井液循環(huán)漏失；而Tayarat地層存在含硫水，Shiranish地層由泥灰?guī)r組成，含泥量高，鉆頭泥包問題在這類地層鉆進(jìn)中時(shí)有發(fā)生，容易造成鉆速降低等不利情況；并且地層巖性軟硬程度頻繁交錯(cuò)，局部含硫化鐵礦物，給鉆井井身質(zhì)量控制帶來了不同程度的困難。因此，地層巖性因素對(duì)整個(gè)魯邁拉項(xiàng)目施工的影響十分重大，尤其是對(duì)防漏堵漏措施、井身質(zhì)量控制和含硫水層控制提出了很高的要求。本文就重要層組地質(zhì)巖性特點(diǎn)及潛在鉆井施工風(fēng)險(xiǎn)做如下分析：

Dibdiba層組（晚中新統(tǒng)—上新統(tǒng)）：該層組巖性主要包括雜色砂巖，礫巖，鵝卵石，粉砂巖，泥巖和砂質(zhì)石灰?guī)r，魯邁拉油田內(nèi)平均厚度大約為235m，部分區(qū)域存在泥灰?guī)r和石膏的夾層。

XX1、XX2井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性組合以雜色砂礫石為主，局部夾淺黃、米色灰?guī)r。砂礫石：散砂狀，雜色，以透明礦物為主，粒度細(xì)—中等，磨圓呈次棱角—次圓狀，分選較差；灰?guī)r：淺黃、米色，硬度較小，含砂。

潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)：Dibdiba層組存在疏松的礫巖和砂巖，如果不能準(zhǔn)確的定位會(huì)引起井壁坍塌剝落，進(jìn)而影響到井眼的穩(wěn)定性和套管水泥環(huán)的整體性能。

Lower Fars層組（中—中新統(tǒng)）：該層組巖性主要包括硬石膏，砂質(zhì)石灰?guī)r和泥頁巖，局部含硫化鐵礦物，該層組部分區(qū)域還存在重油顯示。該層組是在受限制的環(huán)境下沉積而成，該層組發(fā)現(xiàn)的化石主要有：輪蟲屬、希望蟲屬、原始環(huán)蟲綱、小粟蟲科、軟體動(dòng)物、介形亞綱動(dòng)物和棘皮動(dòng)物。

XX1、XX2井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性組合特征上部主要以泥灰?guī)r與石膏、灰?guī)r呈不等厚互層，下部為石膏、灰?guī)r呈不等厚互層，局部夾泥灰?guī)r、硬石膏或者砂礫石。泥灰?guī)r：綠灰色，性軟，具有塑性；灰?guī)r：棕色、米色等，硬度較小，含砂或泥質(zhì)，結(jié)晶較好，具有糖狀結(jié)構(gòu)，局部發(fā)育空隙及晶簇，局部含硫化鐵礦物，具有重油油氣顯示；石膏：白色，半透明—透明狀，小—中等硬度，結(jié)晶較好；硬石膏：白色，部分呈半透明狀，硬度較小，部分呈中度硬度，呈漿糊狀；XX1井在370.00m、460.00m及490.00-493.00m處鉆遇重油顯示；在410.00-460.00m及470.00-490.00m井段巖屑含硫化鐵礦物。

潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)：lower Faris層組的頂部如果不能準(zhǔn)確的定位會(huì)出現(xiàn)塑性變形（泥灰?guī)r和粘土），局部含硫化鐵礦物可能對(duì)鉆頭磨損較嚴(yán)重。

Dammam層組（早—晚期始新統(tǒng)）：Dammam層組巖性主要包擴(kuò)白云巖、裂縫性石灰?guī)r，局部含石膏質(zhì)。在魯邁拉油田Ghar層組與Dammam層組呈不整合接觸。Dammam層組沿著整個(gè)不整合接觸面不斷改變，該層組的最底部是帶有半圈閉泄湖的貨幣蟲屬，該層組發(fā)現(xiàn)的化石有：圓盤蟲屬和小粟蟲目。

XX1、XX2、XX3井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性呈淺褐色、淺黃色局部灰色灰?guī)r，中等硬度，結(jié)晶，孔隙性好；三口井均在該地層發(fā)生不同程度的泥漿漏失，其中XX1井在740.00～780.00m井段發(fā)生漏失泥漿；XX2井在738.00～739.65m和746.66～754.97m井段發(fā)生泥漿漏失；XX3井在790.00～800.00m和822.00～856.00m井段發(fā)生泥漿漏失。

潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)：由于裂縫性石灰?guī)r發(fā)育，在Dammam層組鉆進(jìn)時(shí)可能會(huì)發(fā)生泥漿漏失及井壁坍塌。

UMM ER-RAD地層（古新世—早始新統(tǒng)）：該層組巖性主要包括白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r，夾雜硬石膏互層，局部含硫化鐵礦物，該地層存在含硫水層。該層組發(fā)現(xiàn)的化石有：小粟蟲科、蜂巢蟲科。

XX1、XX2及XX3井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性組合特征：大段灰、淺灰、淺黃等色白云巖與薄層白色、米色硬石膏呈不等厚互層。白云巖：灰、淺灰、淺黃等色，小—中等硬度，結(jié)晶較好，部分具有硬石膏化，局部空隙發(fā)育，部分可見黃鐵礦；硬石膏：白色、米色，半透明，性軟，硬度較小，呈漿糊狀。XX1井在該層組920.00～940.00m井段含硫化鐵礦物。XX3井鉆至1251.36m后，下鉆至1235.36m時(shí)發(fā)現(xiàn)井內(nèi)有含硫水溢出并伴有H2S氣體出現(xiàn)。

潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)：防止含硫水溢出，并注意隨含硫水出現(xiàn)的H2S氣體危害，局部含硫化鐵礦物可能對(duì)鉆頭磨損較嚴(yán)重。

TAYARAT層組（上白堊統(tǒng)）：該層組巖性主要包括灰色多孔的白云巖（含石膏質(zhì)）和硬石膏互層，局部存在含硫水層。該層組與上部地層被一薄層泥巖分隔為明顯的局部不整合面。該層組總體上為淺水沉積環(huán)境。發(fā)現(xiàn)的化石有鱗正形貝屬、圓片蟲屬、圓臍蟲屬。

XX1井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性組合特征：頂部為薄層的黑色泥頁巖，上部主要為大段的淺黃、灰等色的白云巖，中部為淺黃、灰等色的白云巖與白色—米色的硬石膏、白色石膏呈不等厚互層，下部主要為上部主要為大段的淺黃、灰等色的白云巖。白云巖：淺黃、灰等色，硬度較小，部分中等硬度，結(jié)晶較好，局部具有糖狀結(jié)構(gòu)，空隙發(fā)育；硬石膏：白色，硬度較小，漿糊狀；石膏：半透明，中等硬度。

潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)：在魯邁拉油田的一些鉆井過程中經(jīng)常遇到從Tayarat層組的含硫水流動(dòng)的現(xiàn)象，這種水的地面相對(duì)密度為1.05～1.07g/cm3左右，當(dāng)部分或全部upper Dammam或Hartha層組以及Tayarat層組本身的下部發(fā)生循環(huán)漏失后，鉆井液體靜液柱壓力不足以平衡該層位的地層壓力時(shí)會(huì)導(dǎo)致含硫水開始流動(dòng)。

Shiranish地層（中—上白堊統(tǒng)）：該層組巖性主要包括頁巖、泥巖和石灰?guī)r，局部含硫化鐵礦物。該層組是典型的盆地沉積環(huán)境，發(fā)現(xiàn)的化石有：似箭頭蟲科、杏維林蟲屬、異卷蟲屬、高椎蟲屬。

XX1、XX2井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性組合特征：主要為淺灰、灰色泥灰?guī)r為主，局部夾薄層深灰色白云巖。泥灰?guī)r：淺灰、灰色，性軟，具有塑性；白云巖：深灰色，中等硬度，結(jié)晶較好，部分較致密。XX1井在1720.00～1753.00m井段含硫化鐵礦物。

潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)：由于該地層發(fā)育大段的泥灰?guī)r且可塑性較強(qiáng)，在鉆進(jìn)過程中要注意縮徑。另外，由于Tayarat、Shiranish、Hartha三個(gè)地層巖石硬度表現(xiàn)為硬—軟—硬交替，在鉆進(jìn)過程中要注意由于鉆壓不穩(wěn)，鉆頭受力不均，從而導(dǎo)致井斜角度增大。

Hartha層組（上石炭統(tǒng)—早白堊統(tǒng)）：該層組巖性主要包括碎屑質(zhì)石灰?guī)r，多孔性白云巖夾泥巖薄層，局部含硫化鐵礦物。發(fā)現(xiàn)的化石有：圓片蟲屬、梯索菊石屬、圓臍蟲屬、大孢子體、維達(dá)蟲屬、截球蟲屬、藻類。

XX1、XX2井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性組合特征：上部為淺黃—米色灰?guī)r與淺黃色、淺灰色白云巖呈不等厚互層，中部為淺黃色白云巖，下部為淺黃—白、灰—淺黃灰?guī)r。白云巖：淺黃色、淺灰色，結(jié)晶較好，較致密，可見黃鐵礦，部分具有糖狀結(jié)構(gòu)，局部空隙和晶簇較發(fā)育；灰?guī)r：淺黃—白、灰—淺黃，硬度較小，結(jié)晶較好，可見層狀結(jié)構(gòu)，部分含泥質(zhì)。XX1井在1753.00～1780.00m井段含硫化鐵礦物。

潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)：該層位由于部分白云巖空隙和晶簇較發(fā)育，且下部的灰?guī)r在顯微鏡下可見明顯的層狀結(jié)構(gòu)，在鉆進(jìn)過程中要注意泥漿的漏失以及泥漿失水過大導(dǎo)致的泥餅過厚而造成的縮徑現(xiàn)象。

Khasib層組（晚土侖統(tǒng)—科尼亞克階）：該層組巖性主要包括帶有薄層狀頁巖的石灰?guī)r（白堊質(zhì)的和泥質(zhì)的），這種石灰?guī)r的層面向Rumaila油田的東和東北方向轉(zhuǎn)變。該層組發(fā)現(xiàn)的化石有：福希蟲屬、罕蓋類、黑孢藻屬、異卷蟲屬。

XX1、XX2井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性組合特征：主要以灰色、淺灰色灰?guī)r為主，局部夾薄層的灰色泥頁巖?；?guī)r：灰色、淺灰色，硬度較小，結(jié)晶較好，含泥質(zhì)，部分發(fā)育空隙；泥頁巖：灰色，硬度較小，易碎。

潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)：Sadi、Tannuma和Khasib地層巖性軟硬頻繁交錯(cuò)，鉆井過程中注意控制鉆井參數(shù)以保證井身質(zhì)量。

Mishrif層組（中—晚森諾曼階—早土侖統(tǒng)）：Mishrif層組被礫石、褐鐵礦石灰?guī)r和海綠石灰?guī)r組成的局部不整合面與上部的Khasib層組分離開，該層組巖性主要包括多孔洞的石灰?guī)r夾泥巖薄層，多孔性石灰?guī)r成為了良好的油氣聚集條件，該層組也是魯邁拉油田主力產(chǎn)層之一。發(fā)現(xiàn)的化石有：小粟蟲科、卵峰巢蟲屬、小蛹形蟲屬。

XX1、XX2井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性組合特征：大段的灰、淺棕、淺黃等色灰?guī)r。灰?guī)r：灰、淺棕、淺黃等色，硬度較小，結(jié)晶較好。XX1井在2250.00～2300.00m及2335.00～2355.00m井段出現(xiàn)弱油浸顯示。

潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)：該層位由于為油氣層，空隙較發(fā)育，在鉆進(jìn)過程中要注意泥漿的漏失。另外，在該地層的鉆進(jìn)過程中要注意泥漿性能的調(diào)整，加強(qiáng)泥漿攜砂能力，避免由于泥漿攜砂能力不強(qiáng)而導(dǎo)致大量巖屑滯留在井底，從而對(duì)井底儲(chǔ)層造成較大壓力，以至于壓漏地層。

Rumaila層組（早—中森諾曼階）：該層的厚度在Rumaila油田平均為100～135m左右，向邊緣各個(gè)方向厚度逐漸減小。該層組巖性主要包括石灰?guī)r（白堊質(zhì)的和泥質(zhì)的）和頁巖。它和下部的Ahmadi層組呈整合接觸，層組頂部為黑色的頁巖標(biāo)記。發(fā)現(xiàn)的化石有：狹寡鹽生物、赫德伯格蟲屬、異卷蟲屬。

R-504、R-505井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性組合特征：大段的淺黃—米色，灰等色灰?guī)r?；?guī)r：淺黃—米色，灰等色，硬度較小，結(jié)晶較好，可見黃鐵礦。

該層潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)小。

Nahr Umer地層（阿普特階）：該層組頂部為頁巖、砂巖和泥質(zhì)砂巖。巖性主要包括頁巖，砂巖夾雜石灰?guī)r（砂質(zhì)，堅(jiān)硬）互層，砂巖夾雜頁巖互層向東和北東方向逐漸減小，向沉積盆地的軸向方向同一傾向處的頁巖數(shù)量不斷增加，同時(shí)還有一定量的粘土和粉砂。該層組發(fā)現(xiàn)的化石有：圓錐蟲屬、盤海膽科、半環(huán)魚屬、圓輪蟲屬、二疊鈣藻屬、藻類。

XX1、XX2井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性組合特征：上部主要為淺黃色灰?guī)r與黑色泥頁巖呈不等厚互層，局部夾薄層的白色砂巖，下部為（淺灰）灰、深灰色泥頁巖與灰、淺黃色砂巖呈不等厚互層，局部夾薄層的淺灰色灰?guī)r。泥頁巖：黑、（淺灰）灰、深灰色，硬度較小，易碎；砂巖：白、灰、淺黃色，較致密，粒度較細(xì)，分選較好，次圓狀。XX1井底部2970.00～2976.00m井段含硫化鐵礦物。

鉆井潛在風(fēng)險(xiǎn)：由于該地層70%～80%的巖性為泥頁巖且該巖性具有易碎特點(diǎn)，在鉆進(jìn)過程中要密切觀察返出的巖屑情況，注意井壁的坍塌。

Shuaiba層組（晚阿普特階—早阿普特階）：該層組巖性主要包括白堊質(zhì)石灰?guī)r，多孔性白云質(zhì)石灰?guī)r，尤其南部地區(qū)多孔性白云巖發(fā)育。該層位頂部為堅(jiān)硬石灰?guī)r，含少量硫化鐵礦物與其上的Nhar Umer層組底部的頁巖層明顯分開。Zubair油田該層位的頂部可以觀察到明顯的局部不整合面。該層位頂部發(fā)現(xiàn)的化石有：圓錐蟲屬、盤海膽科、錐形裂肋蟲屬、放射海綿屬。

XX1、XX2井實(shí)鉆證實(shí)：該層組巖性組合特征：大段的（深）淺黃、米色的灰?guī)r?；?guī)r：（深）淺黃、米色，硬度較小，結(jié)晶較好，可見黃鐵礦。XX1井在該層組頂部2970.00～2976.00m井段含硫化鐵礦物。

潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)：由于該層位在結(jié)構(gòu)上由破裂壓力梯度為0.78～0.8psi/ft的白云質(zhì)石灰?guī)r組成，當(dāng)鉆入該層位20m以后會(huì)發(fā)生循環(huán)漏失，HVM應(yīng)該在鉆井的每一部分應(yīng)用。應(yīng)該在井眼內(nèi)進(jìn)行滲漏實(shí)驗(yàn)以保證該層組能夠承受過大的泥漿液柱壓力或水泥漿重量，低密度水泥漿是控制這些問題的較好選擇。

Zubair層組（巴列姆階—阿普特階）：Zubair地層為魯邁拉油田主要產(chǎn)油地層，該層組巖性主要包括帶有砂質(zhì)頁巖床的砂巖，石灰?guī)r和一些砂層。其中砂巖床的厚度向東逐漸減小變?yōu)橐槐雍谏搸r床，而向西和北西方向該層變薄，為純砂層。Zubair層組被認(rèn)為是一個(gè)存在腐蝕和巖層穩(wěn)定的層組，也是魯邁拉油田的主力產(chǎn)層之一。發(fā)現(xiàn)的化石為：圓錐蟲屬、小串珠蟲屬、小輪蟲屬、環(huán)砂蟲屬。

XX1及XX2井實(shí)鉆，該層可進(jìn)一步細(xì)分為以下幾個(gè)亞層：

Z/1:巖性組合特征為深灰色泥頁巖與淺灰、淺棕、白色砂巖不等厚互層。

Z/2:該亞層又可進(jìn)一步分以下3個(gè)單元：

AB：3162.00～3166.00m，厚4m，棕色砂巖，可見弱的油氣顯示；

C：3166.00～3172.00m，厚6m，深灰色泥頁巖；

DJ:3172.00～3285.00m，厚113m，主要以白、棕、灰色砂巖為主，夾薄層的深灰、綠灰色泥頁巖，可見弱—好的油氣顯示。

Z/4:主要以深灰色泥頁巖為主，夾薄層的白—米色的砂巖。

Z/5:淺黃—米色、白等色的砂巖與深灰色泥頁巖呈不等厚互層。

Z/6:XX1井為深灰色灰?guī)r、深灰色泥頁巖及白色砂巖三者呈不等厚互層。而在XX2井的底部5m的巖屑砂樣中見含量40%的深灰色灰?guī)r。

該層潛在鉆井風(fēng)險(xiǎn)小。

3 總結(jié)與認(rèn)識(shí)

根據(jù)伊拉克魯邁拉油田地質(zhì)構(gòu)造特征及巖性特點(diǎn)，并結(jié)合在該地區(qū)施工完鉆的XX1、XX2井實(shí)鉆地層及巖性數(shù)據(jù)以及XX3井實(shí)際施工情況，本文進(jìn)一步對(duì)伊拉克魯邁拉地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和巖性特征的特點(diǎn)進(jìn)行了分析總結(jié)。概括地介紹了該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)及地層巖性變化規(guī)律，掌握了這些規(guī)律，特別是多孔性及裂縫較發(fā)育地層的分布規(guī)律，地層巖性硬度變化規(guī)律，地層含硫水層分布規(guī)律及含硫化鐵礦物等地層巖性特征，便能在今后的施工中嚴(yán)密監(jiān)測(cè)并通過認(rèn)真分析實(shí)鉆數(shù)據(jù)，針對(duì)不同地層地質(zhì)特點(diǎn)采取相應(yīng)的技術(shù)措施，為鉆井施工提供安全保障。

[1]石油勘探與開發(fā)[R].中國石油勘探開發(fā)研究院，2013.

[2]國外測(cè)井技術(shù)[R].中國石油天然氣股份有限公司勘探與生產(chǎn)分公司，2009.

TE122

A

1004-5716(2015)05-0156-04

2014-11-20

2014-11-20

方立亭（1983-），男（漢族），陜西西安人，工程師，現(xiàn)從事鉆探海外市場(chǎng)開發(fā)工作。