東濮地區(qū)前第三系鉆井液體系優(yōu)選方案研究

楊永靈　王峭梅　楊優(yōu)磊

【摘 要】東濮地區(qū)前第三系地質(zhì)條件復(fù)雜，中生界屬低壓裂縫致密砂巖油氣藏，油氣顯示級別普遍較低，古生界屬正常—偏低的壓力系統(tǒng)，受上部高壓地層的影響，鉆井液密度較高，決定了鉆井施工中會遇到各種工程事故，一般井漏事故最多，其次為卡鉆、落井及井涌等，針對不同的地質(zhì)條件和鉆井現(xiàn)場實際開展鉆井液技術(shù)對策，可有效地防止鉆井事故的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】東濮地區(qū)；地質(zhì)條件；壓力系統(tǒng)；井漏；鉆井液密度

【中圖分類號】TE254 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）03-0127-03

渤海灣地區(qū)中生界時期氣候干旱、炎熱，大部分地區(qū)為干旱氣候下的河流相紅色碎屑沉積建造，局部地區(qū)有暗色泥巖沉積。東濮凹陷中生界為三疊系紅色砂泥組合沉積，是勘探開發(fā)的主力地層，上古生界只有石炭系和二疊系地層，以海陸交互的含煤碎屑巖沉積組成，具有較大勘探潛力的層系，下古生界僅有奧陶系和寒武系地層，主要為石灰?guī)r、白云巖、硬石膏及泥巖或頁巖，巖性比較復(fù)雜。復(fù)雜的地質(zhì)情況和壓力系統(tǒng)給安全施工帶來一定的難度和風(fēng)險。

1 地層特征與鉆井出現(xiàn)的復(fù)雜情況

在鉆井施工過程中，由于地層壓力的復(fù)雜性，會直接破壞井筒內(nèi)原有壓力平衡關(guān)系，導(dǎo)致發(fā)生井漏、井涌或卡鉆，同時也會導(dǎo)致油氣資源的極大浪費，破壞生態(tài)環(huán)境。中生界地層砂巖的剛性較強，易形成裂縫，鉆井作業(yè)中井漏事故頻繁發(fā)生，上古生界儲層孔隙發(fā)育，同時含有煤系地層，地層穩(wěn)定性差，多發(fā)生滲透性漏失，下古生界碳酸鹽地層，受地層壓力的影響，裂縫性漏失居多。

2 中生界地層裂縫性漏失嚴重

東濮凹陷中生界地層主要分布在中北部地區(qū)，即文明寨地壘帶、西部斜坡帶、文-戶-衛(wèi)地壘帶和濮城構(gòu)造帶，南部大部分地層已遭剝蝕，僅孟崗集洼陷帶和高平集斜坡帶存在且以“高阻紅”砂泥巖沉積為特點。

中生界砂巖儲層具有低孔、致密的特征，次生孔隙不發(fā)育，碳酸鹽含量較高，砂巖剛性較強，易形成裂縫。在東濮中北部文明寨、衛(wèi)城和戶部寨等地區(qū)的裂縫發(fā)育有規(guī)律可循，裂縫發(fā)育是導(dǎo)致井漏的一個原因。戶部寨地區(qū)部1-14、部1-24、部1-27、部1-28等井多次發(fā)生井漏，預(yù)計地層壓力系數(shù)為0.90～0.95，當時采用的鉆井液密度均為1.20 g/cm3，原始地層壓力低，是造成井漏的另一個原因。

2.1 可循環(huán)泡沫鉆井液鉆井技術(shù)要求

可循環(huán)泡沫鉆井液是一種新型低密度鉆井液體系，配制工藝簡單，對現(xiàn)場鉆井設(shè)備無特殊要求，設(shè)計密度為0.85～1.00 g/cm3，可任意調(diào)整。具有可變形的顆粒，在地層孔隙或微裂縫中具有架橋封堵能力，能有效防止硬脆巖石被壓裂或閉合裂縫張開，起到防漏作用。通過性能優(yōu)良的特殊化學(xué)處理劑，抵制壓縮和膨脹，具有可循環(huán)的能力，可用于低壓、低滲地層進行鉆井。

鉆井井段技術(shù)要求，地層壓力系數(shù)為0.90～0.95，鉆井液密度設(shè)計為0.85～1.00 g/cm3。要求進入該地層前儲備密度為1.25 g/cm3、體積為80 m3的壓井液，鉆井過程中如果遇鉆井液密度降低，則用青石粉加重，保證鉆井液密度符合設(shè)計要求，如果井口壓力過大，直接使用儲備壓井液壓井。

2.2 可循環(huán)泡沫鉆井液應(yīng)用效果分析

對戶部寨地區(qū)部17、部17-2和部1-23井采用抗高溫可循環(huán)泡沫鉆井液實施欠平衡鉆井，現(xiàn)場密度控制在0.85 g/cm3以上，部17-2井未發(fā)生井漏，其余井有少量漏失。其中，部17-1井漏失較嚴重，分析認為該井地層壓力系數(shù)僅為0.56，可循環(huán)泡沫鉆井液能有效地減少壓力系數(shù)在0.85以上地層的井漏事故。文衛(wèi)地區(qū)明471井以后鉆遇8口新井，均采用了1.14～1.15 g/cm3的鉆井液密度，中生界地層壓力系數(shù)為0.964，部分井能保證近平衡鉆進，個別井由于井下情況復(fù)雜，加上上部高壓油氣層的影響，鉆井液密度最大達到了1.44 g/cm3，造成地層發(fā)生井漏。

3 上古生界地層滲透性漏失居多

東濮地區(qū)上古生界地層，下部為一套含煤碎屑巖沉積，上部由紫紅色砂泥巖地層組成。目前，鉆遇井主要分布在中央隆起帶南部唐莊以南到爪營地區(qū)、蘭聊斷裂帶和西部斜坡帶，中央隆起帶北部文留以北到范縣西部地區(qū)均有鉆遇。北部地區(qū)上古生界沉積厚度大，近洼陷地區(qū)，砂巖發(fā)育但物性差，靠近大斷層及斜坡帶，構(gòu)造活動強烈，大部分地層已斷失。南部局部地區(qū)三疊系及二疊系上部的石千峰組、上石盒子組頂部地層遭受剝蝕。

上古生界儲層單層厚度大，成巖作用強，物性普遍較差，不同井區(qū)、不同層位之間差別也較大，中央隆起帶北部和蘭聊斷層上升盤儲層物性普遍較好。從明古1、春古1及毛6井鉆進中井漏和放空現(xiàn)象，錄井中氣測異常及取心見到不同級別的油氣顯示，說明儲層既有原始的粒間孔隙，也有次生孔隙，加上上古生界地層壓力低和鉆進中井漏事故，可以確定上古生界的漏失多屬于滲透性漏失。

3.1 典型井井況分析

對2 000年以后鉆遇的14口井進行統(tǒng)計分析，在該套地層中多采用聚磺聚合物鉆井液實施近平衡鉆井，僅有文古2井和胡古2井鉆進中發(fā)生井漏，其余井鉆井施工正常。

中央隆起帶文留潛山構(gòu)造文古2井是一口潛山預(yù)探井，采用飽和鹽水鉆井液鉆遇上古生界，鉆井中氣測異常明顯，地質(zhì)錄井見油斑及熒光級別顯示，上中部為碎屑沉積，下部為一段泥巖發(fā)育剖面，底部為一套煤系地層。上古生界地層鉆進中共發(fā)生16次井漏，漏失鉆井液263.8 m3，接二連三發(fā)生的井漏及油氣顯示可以看到上古生界儲層孔隙比較發(fā)育，同時上古生界含有煤層，地層穩(wěn)定性差。

西部斜坡帶胡狀集構(gòu)造胡古2井，進入上古生界采用聚磺鉆井液鉆井，設(shè)計地層壓力系數(shù)為1.0，實用鉆井液密度為1.45～1.64 g/cm3。因為鉆遇中生界地層后，井壁垮塌嚴重，掉塊增多，每次起下鉆及短起下均需長時間劃眼，且劃眼困難，所以為預(yù)防工程事故發(fā)生，上提了鉆井液密度，使得鉆井液密度最大達到1.64 g/cm3，過高的鉆井液密度造成液柱壓力遠遠高于地層壓力，消除了井壁垮塌帶來的不安全因素，導(dǎo)致多次發(fā)生井漏，漏失鉆井液共計35.9 m3。

3.2 井漏處理方案

由于漏層特性和引起井漏的原因各不相同，因此對不同類型的井漏采取的處理辦法也不同。在儲、漏同層的情況下發(fā)生井漏，預(yù)示著油氣層的出現(xiàn)，必須選用具有保護油氣層作用的堵漏劑。由地層因素引起的井漏，如鉆遇天然裂縫、孔隙、溶洞發(fā)生的井漏，一般利用堵漏劑封堵漏失通道。在沒有高壓層存在且為輕微漏失時，應(yīng)設(shè)法降低鉆井液的密度，同時提高鉆井注解的黏度和切力，增強作用的造壁性能，從而降低鉆井液的濾失量。

4 下古生界地層一般為裂縫性漏失

東濮地區(qū)下古生界以碳酸鹽為主，主要為石灰?guī)r、白云巖、硬石膏和泥巖或頁巖，巖性比較復(fù)雜。龍古3井鉆遇了奧陶系和寒武系的全部地層，并鉆達太古界前震旦系地層，為東濮凹陷目前鉆遇最老的地層的井。文古2井的裂縫發(fā)育程度最好，奧陶系解釋裂縫Ⅰ級9層49.2 m，Ⅱ級7層25.4 m，Ⅲ級7層24.3 m。慶古1井峰峰組取心見油斑及熒光級別顯示，裂縫相對發(fā)育。

受原始沉積環(huán)境和后期成巖作用、構(gòu)造運動等影響，儲層縱向分布不均衡，奧陶系優(yōu)于寒武系，奧陶系峰峰組下段、上亮甲山組-冶里組是下古生界主要的儲集層段。平面上蘭聊斷層上升盤孔洞型儲層較發(fā)育，北部大部分地區(qū)古風(fēng)化殼儲層不發(fā)育，裂縫儲層為主要儲層，南部地區(qū)古風(fēng)化殼儲層為主要儲層。

4.1 鉆遇井井況分析

對東濮地區(qū)2 000年之前鉆遇下古生界的井進行統(tǒng)計，大部分在該套地層中使用清水鉆井液，多數(shù)在鉆進中發(fā)生井漏、井涌等事故，當時鉆井液技術(shù)不夠成熟。自2 000年后文古2、前12、文古4井和胡古2井鉆遇下古生界地層，分別采用了不同類型的鉆井液。

中央隆起帶文留潛山構(gòu)造文古2井，鉆遇下古生界地層時首次使用水包油欠平衡鉆井液，鉆進中潤滑性能好，抗污染能力強，攜砂效果良好，起下鉆暢通無阻，鉆井液密度始終低于地層孔隙壓力，井下施工安全，實現(xiàn)了欠平衡鉆井。

蘭聊斷層上升盤淺層曹莊地層超覆構(gòu)造前12井，使用水基鉆井液鉆遇下古生界地層，該套地層由上第三系館陶組直接斷至下古生界奧陶系，設(shè)計中大部分地層斷失，因鉆井液使用未及時調(diào)整，導(dǎo)致發(fā)生井漏。

文衛(wèi)潛山構(gòu)造西部文古4井，采用欠飽和鹽水鉆井液鉆進，設(shè)計地層壓力系數(shù)為1.0，實際使用鉆井液密度為1.15～1.21 g/cm3，比設(shè)計偏高，鉆進中及時調(diào)整鉆井液性能，攜砂性能良好，未發(fā)生鉆井復(fù)雜事故。

胡狀集低位潛山構(gòu)造胡古2井，鉆遇奧陶系地層時使用聚璜聚合物鉆井液，密度控制在1.53～1.55 g/cm3，共發(fā)生13次井漏，漏失鉆井液395.4 m3，設(shè)計地層壓力系數(shù)為1.0，實際較設(shè)計偏大，對油氣層造成了一定的傷害。全井鉆遇8個斷層，下石盒子組以下煤系地層及奧陶系頂部風(fēng)化殼地層全部斷失，斷距大約760 m。下古生界電測解釋裂縫層厚度占地層厚度的53.3%，巖心裂縫及孔洞發(fā)育，垂直、斜、水平裂縫雜亂交錯，裂縫導(dǎo)致漏失嚴重。

4.2 水包油鉆井液應(yīng)用特點

水包油鉆井液在華北油田潛山地層欠平衡鉆井中進行了廣泛應(yīng)用，效果證實，通過采用降低鉆井液的密度和合理控制欠平衡井口壓力值的方法，明顯起到防漏的效果。1992年第一次利用水包油鉆井液鉆遇任平1井，針對碳酸鹽裂縫性低壓油藏鉆井設(shè)計。任平1井鄰井采用密度為1.03 g/cm3左右的水基鉆井液，都發(fā)生了不同程度的井漏，嚴重時有進無出，改用清水強鉆完井。任平1井鉆進中全井鉆井液潤滑性能良好，基本做到了不漏、少溢而不噴，為低壓裂縫性碳酸鹽巖地層的防漏創(chuàng)出了一條新路，隨后所鉆遇的潛山欠平衡井均未發(fā)生鉆井液漏失。

水包油鉆井液體系，將一定量的油分散在淡水或不同礦化度的鹽水中，形成一種以水為連續(xù)相、油為分散相的水包油乳狀液，體系性能穩(wěn)定，抗溫能力強，流動性好，漏失量低，潤滑作用好，穩(wěn)定井壁能力較強，密度低于普通鉆井液體系，在地層壓力低、井漏嚴重的儲層中得到了很好的應(yīng)用。

5 適用于東濮地區(qū)的鉆井液體系

5.1 可循環(huán)泡沫鉆井液

中生界地層壓力系數(shù)較低，采用常規(guī)鉆井液鉆進易導(dǎo)致井漏及壓差卡鉆，為了平衡地層壓力系數(shù)，采用可循環(huán)泡沫鉆井液實施近平衡或欠平衡鉆井，減少了鉆井事故的發(fā)生?？裳h(huán)泡沫鉆井液具有良好的抗溫性能，在應(yīng)用過程中性能穩(wěn)定、上水良好，保證了欠平衡鉆井施工的安全順利進行，為較好地解決中原油田中生界地層鉆井過程中井漏問題提供了技術(shù)保證。

5.2 聚磺鉆井液

東濮凹陷上古生界漏失多由于地層壓力低且存在滲透性漏失，應(yīng)該降低鉆井液的密度。聚磺鉆井液是聚合物和磺化鉆井液結(jié)合在一起形成的抗高溫鉆井液體系，具有較好的抗溫穩(wěn)定性、性能易控制，能夠減少產(chǎn)層損害，可有效保護油氣層和很好地控制漏失，減少和避免壓差卡鉆等井下復(fù)雜情況的發(fā)生。

處理上古生界井漏應(yīng)該堅持預(yù)防為主的原則，選用聚磺鉆井液類型，采用合理的鉆井液密度，實現(xiàn)近平衡鉆井。鉆前確定鄰井漏失層位及漏失嚴重程度，準備好堵漏材料和堵漏泥漿，鉆漏層前搞好短起下，保證井眼暢通，加強坐崗，及時發(fā)現(xiàn)漏失或溢流并及時處理。

5.3 水包油鉆井液

針對奧陶系裂縫性漏失，主要原因是地層壓力系數(shù)低，鉆井液密度設(shè)計不合理，容易發(fā)生井漏。由于東濮地區(qū)研究資料較少，因此借鑒同一沉積盆地華北油田潛山地層研究成果，建議使用密度小于1.0 g/cm3的低密度鉆井液，應(yīng)用欠平衡鉆井技術(shù)，采用水包油鉆井液，能起到很好的防漏失作用。

6 建議

東濮地區(qū)前第三系地下地質(zhì)條件復(fù)雜，針對勘探現(xiàn)狀、油氣顯示及油氣層特征，對鉆井工程提出技術(shù)要求，針對不同層系、不同鉆井要制定相應(yīng)的錄井技術(shù)系列，利用錄井新技術(shù)、新方法，保證安全施工的情況下準確、有效地發(fā)現(xiàn)油氣層。

參 考 文 獻

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]