伊拉克米桑油田鹽膏層鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究

何英明，幸雪松，王名春，楊玉貴，李 濱

（中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京100028）

米桑油田位于伊拉克東南部Missan省，毗鄰伊朗，大部為沙漠和戈壁灘，地勢(shì)平坦，僅Abu Ghirab北部有部分丘陵。該油田主要包括3個(gè)在生產(chǎn)油田：Abu Ghi?rab、Buzurgan 和Fauqi 油田。主要目的層分為上、下兩套含油層系，上含油層系為第三系A(chǔ)smari 油藏，下含油層系為白堊系Mishrif 油藏。米桑油田儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，地層原油飽和壓力高，原油粘度中等，地層水礦化度高，在200000～250000ppm之間[1-3]。

該油田地質(zhì)條件復(fù)雜，存在巨厚鹽膏層，鉆井作業(yè)面臨極大挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：①存在巨厚鹽膏層，厚度800m以上，壓力系數(shù)2.2g/cm3，鉆井風(fēng)險(xiǎn)高；②鹽膏層定向鉆井難度大，Asmari層水平井距鹽層底較近，大狗腿造斜困難；③鹽層壓力窗口窄，精確ECD控制難；④鹽膏層固井困難，復(fù)雜情況多，固井質(zhì)量難以保證。

針對(duì)米桑油田鹽膏層鉆井存在的主要問題，基于理論分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)研究，開展了巨厚鹽膏層井壁穩(wěn)定性預(yù)測(cè)、多因素井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)、鹽膏層鉆進(jìn)ECD精確控制與敏感性分析、鹽膏層段組合套管設(shè)計(jì)防蠕變、鹽膏層鉆井液關(guān)鍵技術(shù)研究，形成了適用于米桑油田的鉆井工程技術(shù)體系。同時(shí)筆者對(duì)后續(xù)鉆井技術(shù)提出發(fā)展建議，為米桑油田鉆井施工及下一步開發(fā)提供借鑒與指導(dǎo)。

1 米桑油田鹽膏層鉆井關(guān)鍵技術(shù)

1.1 鹽膏層井壁穩(wěn)定性預(yù)測(cè)技術(shù)

米桑油田鹽膏層厚度超800m，壓力系數(shù)2.2g/cm3，對(duì)世界范圍內(nèi)鹽膏層鉆井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如表1[4-5]所示，綜合考慮巖性、鹽層厚度、地層壓力，米桑油田鹽膏層鉆井屬于世界級(jí)技術(shù)難題。Buzurgan油田已鉆老井，8口井鹽膏層段溢流，5口井漏失，4口井噴漏同層，均出現(xiàn)不同程度的卡鉆情況，泥巖夾層坍塌縮徑均有發(fā)生。

表1 世界范圍內(nèi)鹽膏層鉆井對(duì)比分析

復(fù)合鹽巖層井眼隨時(shí)間會(huì)發(fā)生縮徑變形，井眼蠕變縮徑唯一人為可控的因素是鉆井泥漿密度，密度過小，會(huì)出現(xiàn)井眼失穩(wěn)、卡鉆和高壓鹽水導(dǎo)致的井涌，密度過大會(huì)造成泥漿漏失等復(fù)雜情況。因此，結(jié)合大量巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)，提出界面非均勻應(yīng)力理論，揭示了鹽膏層不同井斜角下的蠕變速率和坍塌周期的規(guī)律，得到了不同鉆井液密度、不同井斜角下的安全鉆井周期（如圖1所示），確保鹽膏層定向鉆井過程中的井壁穩(wěn)定性，為鹽膏層定向鉆井奠定了重要的理論基礎(chǔ)。

圖1 鹽膏層井眼蠕變規(guī)律

1.2 多因素井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

Asmari 層距離鹽膏層底150～200m 左右，綜合考慮工具造斜能力、套管下入曲率限制及軌跡控制能力等因素，Asmari 層鹽下水平井僅采用鹽下進(jìn)行造斜無法實(shí)現(xiàn)軌跡，需鹽膏層內(nèi)造斜，出鹽膏層后二次造斜實(shí)現(xiàn)高斜度井眼軌跡。根據(jù)地層巖性，第一造斜點(diǎn)優(yōu)選地層較為穩(wěn)定的MB4 層，進(jìn)入厚鹽巖、軟地層MB2 層之前完成造斜，穩(wěn)斜穿過MB2 層，為保證鹽膏層段的井壁穩(wěn)定性，降低作業(yè)難度，現(xiàn)階段推薦穩(wěn)斜角35°，結(jié)合造斜工具能力及可造斜井段長(zhǎng)度，鹽下造斜段推薦造斜率7°～9°/30m，如圖2所示。

圖2 Asmari層鹽下水平井軌跡示意圖

1.3 鹽膏層鉆進(jìn)ECD精確控制與敏感性分析技術(shù)

膏鹽層段安全泥漿密度窗口僅為0.2～0.3g/cm3之間，通過已鉆井統(tǒng)計(jì)分析，溢流、井漏同層頻發(fā)。對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算不同的泥漿密度、排量、泥漿性能等108 組參數(shù)，分析井底ECD 變化規(guī)律，如表2 所示。在保證快速鉆進(jìn)的同時(shí)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)選泥漿性能參數(shù)（低切高粘）及泵排量，避免壓漏地層，保證鹽膏層段快速高效鉆進(jìn)。

表2 ECD敏感性分析

1.4 鹽膏層段組合套管設(shè)計(jì)防蠕變技術(shù)

鹽膏層具有蠕變的特性，鹽層蠕變?nèi)菀讛D毀套管，造成復(fù)雜情況。針對(duì)米桑油田鹽膏層實(shí)際特點(diǎn)，對(duì)多種規(guī)格套管柱進(jìn)行了強(qiáng)度校核，如表3所示，從計(jì)算結(jié)果來看，低鋼級(jí)套管并不能滿足強(qiáng)度要求，而高鋼級(jí)套管雖能滿足設(shè)計(jì)要求，但是價(jià)格較高，不利于提高油田總體開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益。推薦采用組合套管柱設(shè)計(jì)，鹽膏層段采用高鋼級(jí)高壁厚抗外擠(58.4ppf，C95 鋼級(jí))套管，上部采用47ppf，N80鋼級(jí)普通套管降低成本。

1.5 鹽膏層鉆井液技術(shù)

鹽膏層蠕變和溶解容易引起井眼不規(guī)則，高密度鉆井液固相含量高，流變性與沉降穩(wěn)定性控制困難，鉆井液安全密度窗口窄，漏失和溢流交替發(fā)生。針對(duì)米桑油田鹽膏層實(shí)際特點(diǎn)，推薦使用復(fù)合鹽飽和鹽水鉆井液，抑制鹽膏溶解，為降低加重材料的增粘效應(yīng)，復(fù)配無機(jī)鹽和有機(jī)鹽，提高鹽水體系本身的密度；提高封堵性能，提高地層承壓能力，提高鉆井液隨鉆堵漏能力，避免因?yàn)V液侵入引起的石膏膨脹以及鹽巖溶解問題。通過已鉆井使用情況來看，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用密度達(dá)2.28g/cm3，流變性良好，鉆井過程順利，無漏失和卡鉆發(fā)生，應(yīng)用效果顯著。

表3 組合套管柱強(qiáng)度校核及敏感性分析

2 米桑油田鹽膏層鉆井技術(shù)發(fā)展建議

盡管目前米桑油田鹽膏層鉆井技術(shù)取得了重大進(jìn)展，形成了適用于米桑油田巨厚鹽膏層的系列鉆井關(guān)鍵技術(shù)，基本上滿足了米桑油田增產(chǎn)的需求，但是同時(shí)仍然存在一些問題，主要表現(xiàn)在：①為了降低鹽膏層段的鉆進(jìn)長(zhǎng)度及井斜角，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，造成井場(chǎng)的控制半徑有限，同時(shí)地面道路修建、排雷工作量比較大，地面建設(shè)成本高；②整體機(jī)械鉆速慢，需要進(jìn)一步優(yōu)化提速技術(shù)。

根據(jù)米桑油田開發(fā)存在的問題及米桑油田巨厚鹽膏層鉆井技術(shù)不斷發(fā)展完善的需求，筆者提出以下建議：

（1）繼續(xù)開展巨厚鹽膏層定向鉆井技術(shù)，增大地面井場(chǎng)控制半徑，減少地面道路建設(shè)及排雷的工作量，提高總體開發(fā)效益；

（2）開展米桑油田總體提速技術(shù)研究，提高油田鉆井速度，盡早形成適合米桑油田的提速技術(shù)體系；

（3）針對(duì)Asmari層開發(fā)，繼續(xù)完善中短半徑鹽下水平井開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究，形成中短半徑水平井鹽下鉆井關(guān)鍵技術(shù)體系，提高油田總體開發(fā)效益。

3 結(jié)論

（1）通過鉆井優(yōu)化設(shè)計(jì)、技術(shù)攻關(guān)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，已基本形成了適合伊拉克米桑油田的鹽膏層鉆井關(guān)鍵技術(shù)，較好地滿足了伊拉克米桑油田快速上產(chǎn)的需求；

（2）綜合考慮米桑油田地面條件差，道路修建、排雷工作量大及鹽膏層以往鉆井經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化了Asmari 層鹽下水平井井眼軌跡，降低整體作業(yè)難度，減少?gòu)?fù)雜情況；

（3）安全快速高效鉆井是米桑油田開發(fā)過程中持續(xù)關(guān)注的主題，建議持續(xù)開展鹽膏層定向鉆井技術(shù)研究、中短半徑水平井鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究、鉆井整體提速技術(shù)研究等，推進(jìn)伊拉克米桑油田安全高效開發(fā)。