地質(zhì)工程原生數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)深層小尺度裂縫性地層漏失特征-

何旭晟 周井紅 管桐 代紅 魏攀峰 潘孝青

摘要：中江-蓬萊氣區(qū)筇竹寺組地層是典型的深層裂縫性地層，鉆前漏點(diǎn)垂深、具體漏速等不清楚，現(xiàn)有堵漏手段匹配性差，漏失處理消耗工時(shí)偏高。為此，利用從現(xiàn)場(chǎng)錄井、測(cè)井、鉆井等歷史數(shù)據(jù)中提取地質(zhì)工程可以測(cè)量的信息138 項(xiàng)，計(jì)算全部因素對(duì)漏速的影響特征系數(shù)，采用削元法篩選漏失主控因素16 項(xiàng)。室內(nèi)模擬地層裂縫尺度0.008～0.130 mm 時(shí)，測(cè)試6 項(xiàng)鉆井液性能主控因素對(duì)漏速的影響特征系數(shù)范圍與礦場(chǎng)計(jì)算特征系數(shù)范圍一致，該裂縫尺度超過(guò)巖心觀察范圍，分析存在裂縫摩滑效應(yīng)。優(yōu)選粒徑0.001～0.010 mm 納米活性顆粒，室內(nèi)測(cè)試密度2.24 g/cm3 水基鉆井液加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%～0.8% 的顆粒時(shí)，寬0.008 mm 裂縫內(nèi)鉆井液漏失摩阻提高了0.01～0.16 MPa；橋堵體系中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%～0.5% 納米活性顆粒后，寬0.008～0.140 mm 裂縫承壓提高至7.2～10.9 MPa，改善堵漏效果可行?，F(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展2 井次漏點(diǎn)預(yù)測(cè)，實(shí)際漏點(diǎn)預(yù)測(cè)率80%，預(yù)測(cè)垂深偏差不大于31 m，相對(duì)傳統(tǒng)方法提升明顯。2 井次中累積完成5 次堵漏，一次堵漏成功率80%，單次漏失處理消耗工時(shí)28.25～39.15 h，均值32.39 h，相對(duì)已作業(yè)井下降68.60%。結(jié)果表明，地質(zhì)工程原生數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)深部小尺度裂縫性地層漏失特征可行。

關(guān)鍵詞：天然氣；非常規(guī)油氣；深層；工程技術(shù)；剝繭算法；防漏堵漏；裂縫；納米顆粒

中圖分類號(hào)：TE21；TE28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

0 引言

中江-蓬萊氣區(qū)作為四川盆地重要產(chǎn)建區(qū)域，對(duì)盆地天然氣資源開(kāi)發(fā)意義重大。但氣區(qū)探井井漏占總故障時(shí)間60% 以上，僅2021 年累計(jì)漏失鉆井液超過(guò)1.5×104 m3。其中，筇竹寺組埋深5 500 m 以深，漏失總量占比近30%，常用橋堵手段一次堵漏成功率不足40%，單個(gè)漏點(diǎn)處理平均工時(shí)超過(guò)100 h。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取心觀察，中江-蓬萊氣區(qū)筇竹寺組地層發(fā)育寬0.03～0.10 mm 裂縫，具有深部小裂縫性地層漏失特征［1］，地震、測(cè)井信息很難反映。已有研究表明，深部裂縫性地層鉆遇漏失，一次堵漏失敗后，易發(fā)生漏失量更大的重復(fù)性漏失，增加鉆井成本，延長(zhǎng)鉆井周期［2］。為此，提升中江-蓬萊氣區(qū)筇竹寺組地層鉆井漏失處理效率的需求迫切。

常規(guī)裂縫性地層鉆井堵漏，主要包括準(zhǔn)確判斷井下裂縫尺度困難、準(zhǔn)確計(jì)算漏點(diǎn)的位置困難、封堵材料在裂縫內(nèi)形成堆積結(jié)構(gòu)困難等難點(diǎn)［3］。中江-蓬萊氣區(qū)筇竹寺組地層垂深超過(guò)5 500 m，屬于深部裂縫性地層，鉆井作業(yè)時(shí)地層溫度和壓力更高，井下流體狀態(tài)更加復(fù)雜，裂縫尺度判斷、漏點(diǎn)位置計(jì)算等難度更大。目前，防漏堵漏手段匹配往往依靠經(jīng)驗(yàn)性認(rèn)識(shí)，匹配準(zhǔn)確性較差，這也是近年深層鉆井的主要難點(diǎn)［4］。

提高深部地層漏失處理效率，首先要明確影響漏失的主要因素，指導(dǎo)防漏堵漏手段準(zhǔn)確匹配。一般對(duì)于深部裂縫性地層，大部分研究人員關(guān)注地層裂縫的尺度，以此作為防漏堵漏手段匹配的重要依據(jù)［5］。預(yù)測(cè)裂縫寬度的方法主要包括經(jīng)驗(yàn)法、模型計(jì)算法、測(cè)井識(shí)別與巖心觀察法等三大類。其中，經(jīng)驗(yàn)法是依據(jù)鄰井或者相似井堵漏經(jīng)驗(yàn)，人為判斷地層的裂縫尺度，存在較大的經(jīng)驗(yàn)性偏差［6］。模型計(jì)算法基于力學(xué)基礎(chǔ)理論，建立相應(yīng)的裂縫寬度解析模型［7］，但地層裂縫尺度自身的復(fù)雜性導(dǎo)致公式需要儲(chǔ)層參數(shù)不一，適應(yīng)范圍有限。測(cè)井識(shí)別與巖心觀察法能夠直觀描述裂縫尺度，是目前分析地層裂縫尺度的主要依據(jù)［8］，但這兩種方法均無(wú)法直接表征鉆進(jìn)過(guò)程中裂縫動(dòng)態(tài)變化，尤其是液柱壓力、鉆井液性能等因素的影響。

為此，部分學(xué)者嘗試直接建立不同因素對(duì)裂縫性漏失漏速的影響關(guān)系實(shí)施漏失預(yù)測(cè)。曾義金等利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)從柴達(dá)木盆地西部某區(qū)塊全部完鉆井的鉆井資料和井漏信息中提取地層數(shù)據(jù)、鉆井液數(shù)據(jù)等23 項(xiàng)因素，通過(guò)分析各因素與漏失程度的定量關(guān)系建立裂縫性地層的鉆前預(yù)測(cè)方法［9］。其中，自然語(yǔ)言處理技術(shù)解決了雜亂礦場(chǎng)信息中快速提取關(guān)鍵因素的難題。鄭力會(huì)等進(jìn)一步擴(kuò)大漏失影響因素研究范圍，利用27 項(xiàng)礦場(chǎng)地質(zhì)工程因素開(kāi)展順北油田漏失預(yù)測(cè)，指導(dǎo)建立了鉆井液性能與漏速的定量調(diào)控關(guān)系，提高了堵漏手段匹配效率和定量化設(shè)計(jì)水平［10］。伴隨鉆井漏失研究所考慮的因素逐漸增多，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工程信息使用的比率逐漸升高。