喇嘛甸油田淺氣層分布規(guī)律及井噴預(yù)防措施研究

田 野

（大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院，黑龍江大慶163453）

1 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)介

1.1 區(qū)域構(gòu)造概況

喇嘛甸油田位于松遼盆地中央凹陷區(qū)大慶長(zhǎng)垣最北端，是一個(gè)受構(gòu)造控制的多油層非均質(zhì)嚴(yán)重的砂巖油田，構(gòu)造整體上為短軸背斜，東翼緩西翼陡，東翼的傾角為6°，西翼的傾角為18°～22°。北端以4°傾角向北傾沒(méi)。南端傾角不到1°，其鞍部與薩爾圖構(gòu)造相接。整個(gè)構(gòu)造被北西方向延伸的37#、39#和51#三大斷層切割成面積不等的北、中、南三大塊，區(qū)域內(nèi)共發(fā)育73條斷層。斷層的延伸方向與構(gòu)造軸線斜交，以北西向延伸的一組為主，另一組為北西西向零星分布的小斷層。所有的斷層均為正斷層。斷層延伸長(zhǎng)度一般為1～2km，最長(zhǎng)可達(dá)6km以上。斷距一般為10～20m，最大斷距超過(guò)150m，斷層面傾角一般為50°左右。

喇嘛甸油田屬于背斜型砂巖油藏。油、氣、水分布受構(gòu)造控制，在平面上呈環(huán)帶狀分布，頂部有氣頂。儲(chǔ)層沉積環(huán)境為河流—三角洲沉積，巖性細(xì)砂巖、細(xì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，層內(nèi)、層間非均質(zhì)嚴(yán)重。

1.2 淺氣層沉積特征

喇嘛甸油田淺層氣主要是指嫩三段至嫩四段所含的氣，縱向上甚至從嫩二段上部的砂巖延伸到第四系底部砂巖均不同程度含有氣層，埋藏深度約在50～660m。嫩江組地層沉積時(shí)自下而上逐層退覆收縮，反映了湖盆由水進(jìn)到水退的沉積過(guò)程，嫩三段地層由灰白色砂巖、粉砂巖與灰到黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖組成的3個(gè)反旋回組成，嫩四段地層巖性為灰綠、灰白色砂巖、粉砂巖與灰綠色泥巖間互層，上部夾紫紅、棕紅色泥巖，下部夾灰黑、灰色泥巖。

2 影響淺氣層分布的控制要素

2.1 構(gòu)造因素

從構(gòu)造圖上看，淺氣層分布于構(gòu)造高部位，構(gòu)造因素在成藏中起到?jīng)Q定性的作用，只在一定構(gòu)造高度以上，才發(fā)育淺氣層。喇嘛甸油田是一個(gè)不對(duì)稱的短軸背斜，背斜軸部高兩翼低，油氣水按重力分異，天然氣聚集在背斜頂端，即構(gòu)造高點(diǎn)處。見(jiàn)圖1。

圖1 背斜斷鼻構(gòu)造對(duì)天然氣的封閉作用

從油氣的運(yùn)移和聚集來(lái)看，斷層對(duì)淺氣層形成主要起到2方面的作用，一是對(duì)天然氣的聚集起到封閉遮擋作用，二是對(duì)天然氣運(yùn)移起到通道的作用[1]。同時(shí)，斷層的影響，改變了各斷塊的構(gòu)造深度，使各斷塊的含氣深度不同。見(jiàn)圖2。

2.2 巖性因素

圖2 斷層對(duì)天然氣的封閉作用

淺氣層的分布也與巖性因素有關(guān)。嫩三、嫩四段以砂巖為主，且砂層較厚，砂巖間的孔隙為天然氣的儲(chǔ)集提供有利的空間，同時(shí)也為天然氣向上運(yùn)移提供有利通道?，F(xiàn)場(chǎng)表明，發(fā)生井噴和氣侵的井砂巖厚度比較大。

3 喇嘛甸油田淺氣層發(fā)育情況

依據(jù)喇嘛甸油田南中塊西部的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、構(gòu)造情況及實(shí)鉆資料，在嫩二段頂部構(gòu)造海拔-510m（相當(dāng)于井深660m）范圍內(nèi)發(fā)育淺氣層，按嫩二段頂海拔深度將淺氣層劃分為3種類型。

淺氣層主要高壓區(qū)（紅區(qū)）：嫩二段頂部海拔深度-420m以上，相當(dāng)于嫩二段頂部井深600m以上。

淺氣層高壓區(qū)（藍(lán)區(qū)）：嫩二段頂部海拔深度-450～-480m，相當(dāng)于嫩二段頂部井深600～630m。

淺氣層主要含氣區(qū)（黃區(qū)）：嫩二段頂部海拔深度-480～-510m，相當(dāng)于嫩二段頂部井深630～660m。

4 預(yù)防淺氣層井噴方法

井噴失控是損失巨大，影響惡劣的災(zāi)難性事故。一旦發(fā)生淺層氣井噴事故,將造成設(shè)備埋沒(méi)、人員傷亡、油氣資源浪費(fèi)、井眼報(bào)廢、環(huán)境污染及大量資金損失等嚴(yán)重后果[2]。

針對(duì)喇嘛甸地區(qū)地下地質(zhì)情況及在鉆井施工中所獲得的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了適合該地區(qū)的預(yù)防淺氣層井噴的5種方法。

（1）要合理設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)。對(duì)預(yù)測(cè)位于淺氣層區(qū)的井，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)要求下表層套管以封固上部疏松地層，同時(shí)考慮保護(hù)淺水層，水泥返至地面且保證封固質(zhì)量良好。

（2）安裝井控裝置。根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)確定合理的井身結(jié)構(gòu)之后，就以預(yù)測(cè)的最高地面壓力為標(biāo)準(zhǔn)選配井控裝置。

（3）合理設(shè)計(jì)鉆井液密度。必須使鉆井液液柱壓力略大于地層壓力，這個(gè)略大的壓力至少要能夠抵消起鉆時(shí)的抽吸壓力，鉆井液密度按規(guī)定的0.07～0.15g/cm3高附加值附加。

（4）嚴(yán)格控制起鉆速度，起鉆速度過(guò)快會(huì)引起抽吸井噴。

（5）井內(nèi)停止循環(huán)的時(shí)間越短越好，起鉆后必須立即下鉆。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

應(yīng)用以上方法指導(dǎo)喇嘛甸油田鉆井施工，2015年以后在喇嘛甸油田共布井853口，其中808口井位于淺氣層區(qū)，設(shè)計(jì)井全部下表層套管，表層下至淺水層以下穩(wěn)定泥巖處，下深100～200m；采用適當(dāng)鉆井液密度開(kāi)鉆，喇嘛甸淺氣層區(qū)設(shè)計(jì)一開(kāi)鉆井液密度一般為1.20～1.25g/cm3；嚴(yán)格控制起鉆速度；停泵時(shí)間不可過(guò)長(zhǎng)，起鉆后立即下鉆?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況表明，2015年以后淺氣層事故復(fù)雜率明顯大大降低。

6 結(jié)論

（1）喇嘛甸油田淺氣層為背斜砂巖氣藏。構(gòu)造因素在氣藏形成過(guò)程中起到?jīng)Q定性的作用，背斜構(gòu)造及斷層的發(fā)育有利于天然氣的聚集；同時(shí)，巖性因素對(duì)氣層的分布起到一定的作用，使淺氣層的分布更加復(fù)雜。

（2）喇嘛甸油田淺氣層縱向發(fā)育井段大部分集中在嫩四段至嫩三段地層。平面上主要分布在背斜構(gòu)造頂部以及斷層遮擋的構(gòu)造圈閉中。

（3）結(jié)合淺氣層分布規(guī)律，采取相應(yīng)預(yù)防措施，能有效避免淺氣層井噴事故發(fā)生。

[1] 張厚福，石油地質(zhì)學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社，1999.

[2] 蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問(wèn)題[M].北京:石油工業(yè)出版社，2001.