塔中地區(qū)寒武系鹽下白云巖卡層研究
——以中寒2井為例

祁騰飛，任俊鵬，周鵬遙，陳柳，王敏捷

中國石油塔里木油田分公司 監(jiān)督中心（新疆 庫爾勒 841000）

0 引言

隨著勘探開發(fā)力度的逐步增大，向深層要油氣成為今后油氣勘探的必然選擇，寒武系鹽下白云巖層以其儲層厚度大、分布廣、蓋層優(yōu)質(zhì)、勘探程度低成為塔里木盆地油氣勘探重要的戰(zhàn)略接替層位[1]。塔中區(qū)塊下寒武統(tǒng)白云巖普遍發(fā)育，臺地礁灘相、丘灘相等多種有利沉積相展布，寒武系底部玉爾吐斯組黑色泥頁巖生烴條件好[2]，中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組和沙依里克組膏鹽巖優(yōu)質(zhì)蓋層厚度大[3]，三者共同構(gòu)成了有利的生儲蓋組合，中深1井和中深1C井的成功證實了本地區(qū)鹽下白云巖重大勘探潛力。中寒2井是部署在塔中地區(qū)塔中10號構(gòu)造帶上中寒6號構(gòu)造的一口風(fēng)險探井，目的是探索塔中凸起塔中10號構(gòu)造帶下寒武統(tǒng)障壁丘灘白云巖含油氣性及勘探潛力。鹽下寒武系井鉆井關(guān)鍵環(huán)節(jié)是中寒武統(tǒng)鹽層底部的中完卡層工作，如果卡層出現(xiàn)失誤，可能會導(dǎo)致井漏、卡鉆等工程復(fù)雜。本區(qū)塊寒武系鹽下白云巖儲層埋深大（＞8 000 m），地震資料品質(zhì)較差，地層及構(gòu)造預(yù)測準(zhǔn)確性低；鄰井少且距離遠，地層可對比性差；區(qū)域上深部輝綠巖侵入體發(fā)育且發(fā)育規(guī)律難以預(yù)測，輝綠巖易垮塌井漏[4]，種種因素造成鹽底卡層井控風(fēng)險大，地層對比難度大，沙依里克組鹽層底部能否卡準(zhǔn)，直接影響鉆井進度和井控安全。本文在地震剖面預(yù)測的基礎(chǔ)上，結(jié)合沉積相特征，通過地震剖面特征分析、地層對比、巖性分析，闡述了中寒2井沙依里克組鹽底卡層過程，保證了鉆井施工的順利進行。

1 基本情況

1.1 構(gòu)造特征

中寒2井位于塔中隆起塔中凸起北斜坡塔中10號構(gòu)造帶中寒6號構(gòu)造，中古48井北東約1.8 km。塔中凸起從北向南劃分為3個三級構(gòu)造帶：塔中北斜坡、塔中中央主壘帶和塔中南斜坡[5]。其中，塔中北斜坡位于塔中中央主壘帶和塔中Ⅰ號坡折帶之間，是一個整體向北西方向傾斜的大型鼻狀構(gòu)造，可進一步劃分為塔中10號構(gòu)造帶、塔中40號構(gòu)造帶、塔中Ⅰ號坡折帶等四級構(gòu)造帶，其中塔中10號構(gòu)造帶和塔中40號構(gòu)造帶為逆沖構(gòu)造[6]。

1.2 地層特征

本井鉆揭地層自上而下依次為：新生界第四系、新近系、古近系；中生界白堊系、三疊系；古生界二疊系、石炭系、志留系、奧陶系、寒武系；元古界前寒武系（未穿）。缺失地層為中生界侏羅系和奧陶系吐木休克組和一間房組。目的層為寒武系吾松格爾組和肖爾布拉克組白云巖。三開鉆至7 681 m進入中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組上部膏鹽巖段中完，封固鹽上地層。

1.3 沉積相

塔中10號構(gòu)造帶為下寒武統(tǒng)沉積前向海方向的第一排正地貌帶，具有發(fā)育障壁灘沉積條件。根據(jù)地震沉積相分析，下寒武統(tǒng)丘灘復(fù)合體沿塔中10正地貌帶呈帶狀展布，中寒2井位于塔中10號帶障壁丘灘，儲層條件有利。

1.4 中完原則

本井寒武系鹽下白云巖卡層的中完原則是確認(rèn)鉆穿沙依里克組膏鹽巖，進入吾松格爾組含泥白云巖5 m以內(nèi)中完。

2 卡層難點

2.1 實鉆與設(shè)計差距大

塔中區(qū)域井區(qū)內(nèi)構(gòu)造運動導(dǎo)致地層相對復(fù)雜，地震資料少、品質(zhì)差，設(shè)計與實鉆差距大。

1）設(shè)計沙依里克組7 940 m鉆遇斷層，實際在8 052～8 076 m鉆遇輝綠巖。

2）設(shè)計寒武系中統(tǒng)膏鹽層阿瓦塔格組和沙依里克組7 885～8 240 m共計355 m，實際從7 686～8 376.5 m共計鉆遇690.5 m，地層有加厚趨勢。

2.2 與鄰井地層對比性差

1）鄰井中寒1井距離中寒2井71.6 km，楚探1井距離中寒2井100.6 km。兩口井均距離較遠。

2）中寒2井與兩口鄰井的阿瓦塔格組和沙依里克組巖層厚度對比見表1，中寒2井阿瓦塔格組厚度是中寒1井的1.9倍，是楚探1井的2.4倍，對比來看，中寒1井鹽層薄，楚探1井鹽層厚，中寒2井鹽層更深更厚，寒武系中統(tǒng)阿瓦塔格組可對比性差，給沙依里克組地層對比帶來較大挑戰(zhàn)。

表1 楚探1、中寒2、中寒1三口井阿瓦塔格組和沙依里克組對比

2.3 鉆遇鹽層最深

鄰井楚探1井沙依里克組鹽層發(fā)育在7 500 m附近在鹽間并未鉆遇火成巖，但是2016年3月18日在鉆至7 552.56 m進入吾松格爾組時鉆遇火成巖卡鉆且同時發(fā)生井漏，處理事故失利導(dǎo)致鉆具斷裂落井打撈失敗，之后回填側(cè)鉆[7]。

中寒2井沙依里克組鹽層發(fā)育在8 300 m附近，是目前塔里木油田最深鹽層，在阿瓦塔格組鹽間鉆遇火成巖。由于該區(qū)塊中寒武統(tǒng)地層巖性復(fù)雜、火成巖易垮塌、膏鹽巖埋深大、厚度大、井底溫度高、高壓鹽水及惡性漏失同層，一旦鹽層未封完，降密度打開目的層極易造成卡鉆等復(fù)雜工況[8]。

3 卡層過程

3.1 卡層方案

選取楚探1井、中寒1井進行地層對比，沙依里克組主要分為上部云灰?guī)r段、中部膏鹽巖段、底部膏云巖段。圖1為楚探1井和中寒1井沙依里克組地層對比圖。

圖1 楚探1井和中寒1井沙依里克組地層對比

1）云灰?guī)r段：本層主要特征是巖性以云巖和灰?guī)r為主，碳酸鹽巖含量能夠達到90%以上，區(qū)別于上部地層阿瓦塔格組底部的鹽層，中寒1井頂部標(biāo)志層云灰?guī)r段厚53 m，楚探1井厚60 m，中寒2井鉆厚58 m，對比較好。

2）膏鹽巖段：本層主要特征是巖性以石膏、鹽巖為主，部分夾雜白云巖，區(qū)別于上部云灰?guī)r段，碳酸鹽巖含量下降至40%左右，楚探1井膏鹽巖段發(fā)育，中寒1井發(fā)育較低，但是根據(jù)中寒2實鉆情況，膏鹽層較為發(fā)育，更接近楚探1井。

3）膏云巖段：本層主要特征巖性以石膏和云巖為主，不發(fā)育鹽層，楚探1井和中寒1井均不發(fā)育鹽層，伽馬曲線平直，泥質(zhì)含量較低。

具體卡層步驟為：①先卡膏鹽巖段底：最后一套鹽巖鉆穿后15～20 m再未見鹽層，且?guī)r性以膏云互層為主，可確定進入膏云巖段；②確認(rèn)進入膏云巖段后控時鉆進，保證井筒3～5 m巖屑；③緊盯微鉆時、加密撈巖屑、做碳酸鹽巖含量分析、元素錄井分析；見到1至2套膏云巖互層可中完[9]。

風(fēng)險分析：①如果不發(fā)育火成巖，中完前后巖性應(yīng)為泥質(zhì)含量較高的云巖、膏云巖、膏泥巖為主，不發(fā)育鹽巖，且儲層不發(fā)育，井漏風(fēng)險??；②如果火成巖發(fā)育，工程風(fēng)險大，在鉆揭膏云巖段后，起鉆更換小鉆頭進行卡層，降低惡性漏失風(fēng)險。

3.2 卡層實施

1）鉆至8 167 m時，鉆時增大云灰質(zhì)成分陡然增加，判斷可能進入沙依里克組。

2）8 166～8 220 m，碳酸鹽含量逐漸超過90%，且未出現(xiàn)膏質(zhì)成分和鹽巖，從而印證8 166 m是沙依里克組頂界。

3）鉆至8 221 m時，當(dāng)米巖屑碳酸鹽巖含量陡然降至10%，通過石膏滴定實驗和元素數(shù)據(jù)判斷進入中部膏鹽巖段。

4）根據(jù)和楚探1井中部膏鹽巖段對比，楚探1井中部膏鹽層內(nèi)部可以分為上部鹽巖段，中部的石膏、鹽巖、碳酸鹽巖互層段，底部的鹽巖段。中寒2井上部鹽層發(fā)育常夾雜有石膏不如楚探1井純凈，中部石膏、云巖、鹽巖三者互層，在判斷鹽底時存在一定困難。

5）8 319～8 349 m為一套30 m厚的鹽層，8 349～8 360 m呈現(xiàn)出膏巖和云質(zhì)膏巖互層的特征，判斷已到鹽底，計劃中完。

6）鉆至8 361 m時，出現(xiàn)火成巖，此時極易出現(xiàn)井漏等復(fù)雜工況，卡層風(fēng)險增大。

7）為保證中完安全作業(yè)，需將火成巖鉆穿封住顯示層，8 364～8 368 m為泥質(zhì)云巖和膏云巖互層，確定已鉆至鹽底，為規(guī)避再次可能出現(xiàn)的火成巖造成復(fù)雜工況，決定在8 368 m中完。圖2為中寒2井沙依里克組綜合柱狀圖。

圖2 中寒2井沙依里克組綜合柱狀圖

3.3 判斷依據(jù)

1）鉆時明顯：通過對比發(fā)現(xiàn)中寒2、中寒1、楚探1三口井沙依里克組鉆時呈現(xiàn)相同變化特征，膏鹽巖段鉆時最低，云灰?guī)r段和膏云巖段較高，且云巖的鉆時大致是鹽層的4倍左右。從8 350～8 368 m持續(xù)接近18 m的高鉆時，鹽層已鉆穿，進入鉆時較高的底部膏云巖段，已到鹽底。

2）巖屑：從返出巖屑來看，8 350 m開始鹽巖出完，8 349～8 359 m為云質(zhì)膏巖和石膏的互層，疊加8 364～8 368 m的泥質(zhì)云巖和膏云巖，14 m不見鹽巖，且石膏和云巖互層。為沙依里克組組下部典型的膏云巖段特征。已到鹽底。

3）元素錄井：云灰?guī)r段Mg元素不斷下降，S元素保持較低值，膏鹽巖段以S元素上升，Mg保持較低值，膏云巖段，S元素快速下降，Mg元素上升，說明云巖又開始發(fā)育，進入膏云巖段，已到鹽底。圖3為中寒2井沙依里克組元素錄井Mg和S元素變化圖[10]。

圖3 中寒2井沙依里克組元素錄井Mg和S元素變化圖

4）碳酸鹽巖含量分析：云灰?guī)r段，碳酸鹽巖總量達到90%，膏鹽巖段僅40%，膏云巖段又逐漸上升，8 366 m以后達到60%，證明進入底部膏云巖段，已到鹽底。

5）對鄰井出現(xiàn)的各種工程事故及復(fù)雜情況要了如指掌，加強地層對比，及時做出預(yù)告并提出建設(shè)性建議，為安全鉆井保駕護航。

3.4 卡層結(jié)果

根據(jù)五開數(shù)據(jù)，8 368 m之后再未出現(xiàn)鹽層，卡層成功。并且成功避開8 370～8 435 m的火成巖（8 371～8 376 m有油氣顯示，全烴值最高達到77%），節(jié)約了寶貴的時間，有效降低揭開火成巖顯示層的井控風(fēng)險。

4 結(jié)論

中寒2井鹽下白云巖卡層通過利用地震、地層對比、沉積相等相關(guān)資料制定卡層方案，再綜合鉆時、氯根、電導(dǎo)率等工程參數(shù)及巖性、元素、碳酸鹽巖含量等地質(zhì)特征決定是否中完。

1）本井在寒武系鹽下目的層鉆遇火成巖未發(fā)生井漏，且發(fā)現(xiàn)較好氣測顯示，建議該井段進行射孔試油，一旦突破意義重大。

2）火成巖發(fā)育位置不確定，鉆進過程中密切緊盯巖性變化，如果出現(xiàn)火成巖及時上提鉆具至安全井段，循環(huán)觀察巖性變化，控時鉆進。

3）綜合利用鉆時、返出巖屑、元素錄井、碳酸鹽巖含量、含膏實驗等手段，多方驗證，提高決策準(zhǔn)確率。

4）中寒2井與不同區(qū)塊上的楚探1井（巴楚隆起巴東構(gòu)造帶）對比性較好，在做地層對比時一定要收集查閱更多鄰井資料，不同區(qū)塊的井也要考慮和參考。