方立亭

(黑龍江省大慶市大慶鉆探工程公司國際事業(yè)部，黑龍江大慶163411)

伊拉克魯邁拉油田巖性特征及鉆井風(fēng)險評價

方立亭*

(黑龍江省大慶市大慶鉆探工程公司國際事業(yè)部，黑龍江大慶163411)

由于伊拉克魯邁拉油田特殊的地質(zhì)構(gòu)造及巖性特征，在該地區(qū)鉆井施工過程中，遇到了不同程度的井漏、井斜偏大、井內(nèi)含硫水層溢出等復(fù)雜施工情況。通過對施工中的幾口井資料探討和分析伊拉克魯邁拉油田構(gòu)造及巖性特征，分析了不同巖性特征的鉆井風(fēng)險，對該地區(qū)的鉆井施工、地質(zhì)錄井等工作具有指導(dǎo)性意義。

地質(zhì)構(gòu)造；巖性；鉆井施工；地質(zhì)錄井

1 概述

伊拉克魯邁拉油田位于伊拉克南部城市巴士拉以西50km，是一個超巨型油田，位居世界第六。油田分南魯邁拉油田和北魯邁拉油田2部分，總儲量大概有200億桶。目前，魯邁拉油田共有約500口油井。戰(zhàn)爭爆發(fā)前，伊拉克在聯(lián)合國監(jiān)督下每天出口約180萬桶石油，其中60%以上產(chǎn)自于南魯邁拉油田。

在地質(zhì)史上，伊拉克從上石炭紀(jì)到第三紀(jì)中新世，一直處于溫暖的淺海環(huán)境中，廣泛發(fā)育了厚3000～4500m的沉積巖系。魯邁拉油田處在阿拉伯半島古地塊的北緣階地上，白堊紀(jì)時，來自古地塊斜坡上的大量砂礫和碎屑物質(zhì)與淺海中豐富的有機(jī)淤泥結(jié)合形成了巨厚的砂巖含油層；大致與此同時，巨大而平緩的地殼運動造成了若干良好的儲油構(gòu)造，在后期，含油層上部又沉積了新的頁巖層，成為具有封閉作用的蓋層。

2 伊拉克魯邁拉油田地層巖性及鉆井工程風(fēng)險評價

通過地震及實鉆資料證實，魯邁拉油田地質(zhì)地層發(fā)育穩(wěn)定，幾乎沒有斷層存在。但是該地區(qū)地層巖性較為復(fù)雜多變，如Dammam地層裂縫性石灰?guī)r較為發(fā)育，容易誘發(fā)鉆井液循環(huán)漏失；而Tayarat地層存在含硫水，Shiranish地層由泥灰?guī)r組成，含泥量高，鉆頭泥包問題在這類地層鉆進(jìn)中時有發(fā)生，容易造成鉆速降低等不利情況；并且地層巖性軟硬程度頻繁交錯，局部含硫化鐵礦物，給鉆井井身質(zhì)量控制帶來了不同程度的困難。因此，地層巖性因素對整個魯邁拉項目施工的影響十分重大，尤其是對防漏堵漏措施、井身質(zhì)量控制和含硫水層控制提出了很高的要求。本文就重要層組地質(zhì)巖性特點及潛在鉆井施工風(fēng)險做如下分析：

Dibdiba層組（晚中新統(tǒng)—上新統(tǒng)）：該層組巖性主要包括雜色砂巖，礫巖，鵝卵石，粉砂巖，泥巖和砂質(zhì)石灰?guī)r，魯邁拉油田內(nèi)平均厚度大約為235m，部分區(qū)域存在泥灰?guī)r和石膏的夾層。

XX1、XX2井實鉆證實：該層組巖性組合以雜色砂礫石為主，局部夾淺黃、米色灰?guī)r。砂礫石：散砂狀，雜色，以透明礦物為主，粒度細(xì)—中等，磨圓呈次棱角—次圓狀，分選較差；灰?guī)r：淺黃、米色，硬度較小，含砂。

潛在鉆井風(fēng)險：Dibdiba層組存在疏松的礫巖和砂巖，如果不能準(zhǔn)確的定位會引起井壁坍塌剝落，進(jìn)而影響到井眼的穩(wěn)定性和套管水泥環(huán)的整體性能。

Lower Fars層組（中—中新統(tǒng)）：該層組巖性主要包括硬石膏，砂質(zhì)石灰?guī)r和泥頁巖，局部含硫化鐵礦物，該層組部分區(qū)域還存在重油顯示。該層組是在受限制的環(huán)境下沉積而成，該層組發(fā)現(xiàn)的化石主要有：輪蟲屬、希望蟲屬、原始環(huán)蟲綱、小粟蟲科、軟體動物、介形亞綱動物和棘皮動物。

XX1、XX2井實鉆證實：該層組巖性組合特征上部主要以泥灰?guī)r與石膏、灰?guī)r呈不等厚互層，下部為石膏、灰?guī)r呈不等厚互層，局部夾泥灰?guī)r、硬石膏或者砂礫石。泥灰?guī)r：綠灰色，性軟，具有塑性；灰?guī)r：棕色、米色等，硬度較小，含砂或泥質(zhì)，結(jié)晶較好，具有糖狀結(jié)構(gòu)，局部發(fā)育空隙及晶簇，局部含硫化鐵礦物，具有重油油氣顯示；石膏：白色，半透明—透明狀，小—中等硬度，結(jié)晶較好；硬石膏：白色，部分呈半透明狀，硬度較小，部分呈中度硬度，呈漿糊狀；XX1井在370.00m、460.00m及490.00-493.00m處鉆遇重油顯示；在410.00-460.00m及470.00-490.00m井段巖屑含硫化鐵礦物。

潛在鉆井風(fēng)險：lower Faris層組的頂部如果不能準(zhǔn)確的定位會出現(xiàn)塑性變形（泥灰?guī)r和粘土），局部含硫化鐵礦物可能對鉆頭磨損較嚴(yán)重。

Dammam層組（早—晚期始新統(tǒng)）：Dammam層組巖性主要包擴(kuò)白云巖、裂縫性石灰?guī)r，局部含石膏質(zhì)。在魯邁拉油田Ghar層組與Dammam層組呈不整合接觸。Dammam層組沿著整個不整合接觸面不斷改變，該層組的最底部是帶有半圈閉泄湖的貨幣蟲屬，該層組發(fā)現(xiàn)的化石有：圓盤蟲屬和小粟蟲目。

XX1、XX2、XX3井實鉆證實：該層組巖性呈淺褐色、淺黃色局部灰色灰?guī)r，中等硬度，結(jié)晶，孔隙性好；三口井均在該地層發(fā)生不同程度的泥漿漏失，其中XX1井在740.00～780.00m井段發(fā)生漏失泥漿；XX2井在738.00～739.65m和746.66～754.97m井段發(fā)生泥漿漏失；XX3井在790.00～800.00m和822.00～856.00m井段發(fā)生泥漿漏失。

潛在鉆井風(fēng)險：由于裂縫性石灰?guī)r發(fā)育，在Dammam層組鉆進(jìn)時可能會發(fā)生泥漿漏失及井壁坍塌。

UMM ER-RAD地層（古新世—早始新統(tǒng)）：該層組巖性主要包括白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r，夾雜硬石膏互層，局部含硫化鐵礦物，該地層存在含硫水層。該層組發(fā)現(xiàn)的化石有：小粟蟲科、蜂巢蟲科。

XX1、XX2及XX3井實鉆證實：該層組巖性組合特征：大段灰、淺灰、淺黃等色白云巖與薄層白色、米色硬石膏呈不等厚互層。白云巖：灰、淺灰、淺黃等色，小—中等硬度，結(jié)晶較好，部分具有硬石膏化，局部空隙發(fā)育，部分可見黃鐵礦；硬石膏：白色、米色，半透明，性軟，硬度較小，呈漿糊狀。XX1井在該層組920.00～940.00m井段含硫化鐵礦物。XX3井鉆至1251.36m后，下鉆至1235.36m時發(fā)現(xiàn)井內(nèi)有含硫水溢出并伴有H2S氣體出現(xiàn)。

潛在鉆井風(fēng)險：防止含硫水溢出，并注意隨含硫水出現(xiàn)的H2S氣體危害，局部含硫化鐵礦物可能對鉆頭磨損較嚴(yán)重。

TAYARAT層組（上白堊統(tǒng)）：該層組巖性主要包括灰色多孔的白云巖（含石膏質(zhì)）和硬石膏互層，局部存在含硫水層。該層組與上部地層被一薄層泥巖分隔為明顯的局部不整合面。該層組總體上為淺水沉積環(huán)境。發(fā)現(xiàn)的化石有鱗正形貝屬、圓片蟲屬、圓臍蟲屬。

XX1井實鉆證實：該層組巖性組合特征：頂部為薄層的黑色泥頁巖，上部主要為大段的淺黃、灰等色的白云巖，中部為淺黃、灰等色的白云巖與白色—米色的硬石膏、白色石膏呈不等厚互層，下部主要為上部主要為大段的淺黃、灰等色的白云巖。白云巖：淺黃、灰等色，硬度較小，部分中等硬度，結(jié)晶較好，局部具有糖狀結(jié)構(gòu)，空隙發(fā)育；硬石膏：白色，硬度較小，漿糊狀；石膏：半透明，中等硬度。

潛在鉆井風(fēng)險：在魯邁拉油田的一些鉆井過程中經(jīng)常遇到從Tayarat層組的含硫水流動的現(xiàn)象，這種水的地面相對密度為1.05～1.07g/cm3左右，當(dāng)部分或全部upper Dammam或Hartha層組以及Tayarat層組本身的下部發(fā)生循環(huán)漏失后，鉆井液體靜液柱壓力不足以平衡該層位的地層壓力時會導(dǎo)致含硫水開始流動。

Shiranish地層（中—上白堊統(tǒng)）：該層組巖性主要包括頁巖、泥巖和石灰?guī)r，局部含硫化鐵礦物。該層組是典型的盆地沉積環(huán)境，發(fā)現(xiàn)的化石有：似箭頭蟲科、杏維林蟲屬、異卷蟲屬、高椎蟲屬。

XX1、XX2井實鉆證實：該層組巖性組合特征：主要為淺灰、灰色泥灰?guī)r為主，局部夾薄層深灰色白云巖。泥灰?guī)r：淺灰、灰色，性軟，具有塑性；白云巖：深灰色，中等硬度，結(jié)晶較好，部分較致密。XX1井在1720.00～1753.00m井段含硫化鐵礦物。

潛在鉆井風(fēng)險：由于該地層發(fā)育大段的泥灰?guī)r且可塑性較強(qiáng)，在鉆進(jìn)過程中要注意縮徑。另外，由于Tayarat、Shiranish、Hartha三個地層巖石硬度表現(xiàn)為硬—軟—硬交替，在鉆進(jìn)過程中要注意由于鉆壓不穩(wěn)，鉆頭受力不均，從而導(dǎo)致井斜角度增大。

Hartha層組（上石炭統(tǒng)—早白堊統(tǒng)）：該層組巖性主要包括碎屑質(zhì)石灰?guī)r，多孔性白云巖夾泥巖薄層，局部含硫化鐵礦物。發(fā)現(xiàn)的化石有：圓片蟲屬、梯索菊石屬、圓臍蟲屬、大孢子體、維達(dá)蟲屬、截球蟲屬、藻類。

XX1、XX2井實鉆證實：該層組巖性組合特征：上部為淺黃—米色灰?guī)r與淺黃色、淺灰色白云巖呈不等厚互層，中部為淺黃色白云巖，下部為淺黃—白、灰—淺黃灰?guī)r。白云巖：淺黃色、淺灰色，結(jié)晶較好，較致密，可見黃鐵礦，部分具有糖狀結(jié)構(gòu)，局部空隙和晶簇較發(fā)育；灰?guī)r：淺黃—白、灰—淺黃，硬度較小，結(jié)晶較好，可見層狀結(jié)構(gòu)，部分含泥質(zhì)。XX1井在1753.00～1780.00m井段含硫化鐵礦物。

潛在鉆井風(fēng)險：該層位由于部分白云巖空隙和晶簇較發(fā)育，且下部的灰?guī)r在顯微鏡下可見明顯的層狀結(jié)構(gòu)，在鉆進(jìn)過程中要注意泥漿的漏失以及泥漿失水過大導(dǎo)致的泥餅過厚而造成的縮徑現(xiàn)象。

Khasib層組（晚土侖統(tǒng)—科尼亞克階）：該層組巖性主要包括帶有薄層狀頁巖的石灰?guī)r（白堊質(zhì)的和泥質(zhì)的），這種石灰?guī)r的層面向Rumaila油田的東和東北方向轉(zhuǎn)變。該層組發(fā)現(xiàn)的化石有：福希蟲屬、罕蓋類、黑孢藻屬、異卷蟲屬。

XX1、XX2井實鉆證實：該層組巖性組合特征：主要以灰色、淺灰色灰?guī)r為主，局部夾薄層的灰色泥頁巖?；?guī)r：灰色、淺灰色，硬度較小，結(jié)晶較好，含泥質(zhì)，部分發(fā)育空隙；泥頁巖：灰色，硬度較小，易碎。

潛在鉆井風(fēng)險：Sadi、Tannuma和Khasib地層巖性軟硬頻繁交錯，鉆井過程中注意控制鉆井參數(shù)以保證井身質(zhì)量。

Mishrif層組（中—晚森諾曼階—早土侖統(tǒng)）：Mishrif層組被礫石、褐鐵礦石灰?guī)r和海綠石灰?guī)r組成的局部不整合面與上部的Khasib層組分離開，該層組巖性主要包括多孔洞的石灰?guī)r夾泥巖薄層，多孔性石灰?guī)r成為了良好的油氣聚集條件，該層組也是魯邁拉油田主力產(chǎn)層之一。發(fā)現(xiàn)的化石有：小粟蟲科、卵峰巢蟲屬、小蛹形蟲屬。

XX1、XX2井實鉆證實：該層組巖性組合特征：大段的灰、淺棕、淺黃等色灰?guī)r。灰?guī)r：灰、淺棕、淺黃等色，硬度較小，結(jié)晶較好。XX1井在2250.00～2300.00m及2335.00～2355.00m井段出現(xiàn)弱油浸顯示。

潛在鉆井風(fēng)險：該層位由于為油氣層，空隙較發(fā)育，在鉆進(jìn)過程中要注意泥漿的漏失。另外，在該地層的鉆進(jìn)過程中要注意泥漿性能的調(diào)整，加強(qiáng)泥漿攜砂能力，避免由于泥漿攜砂能力不強(qiáng)而導(dǎo)致大量巖屑滯留在井底，從而對井底儲層造成較大壓力，以至于壓漏地層。

Rumaila層組（早—中森諾曼階）：該層的厚度在Rumaila油田平均為100～135m左右，向邊緣各個方向厚度逐漸減小。該層組巖性主要包括石灰?guī)r（白堊質(zhì)的和泥質(zhì)的）和頁巖。它和下部的Ahmadi層組呈整合接觸，層組頂部為黑色的頁巖標(biāo)記。發(fā)現(xiàn)的化石有：狹寡鹽生物、赫德伯格蟲屬、異卷蟲屬。

R-504、R-505井實鉆證實：該層組巖性組合特征：大段的淺黃—米色，灰等色灰?guī)r?；?guī)r：淺黃—米色，灰等色，硬度較小，結(jié)晶較好，可見黃鐵礦。

該層潛在鉆井風(fēng)險小。

Nahr Umer地層（阿普特階）：該層組頂部為頁巖、砂巖和泥質(zhì)砂巖。巖性主要包括頁巖，砂巖夾雜石灰?guī)r（砂質(zhì)，堅硬）互層，砂巖夾雜頁巖互層向東和北東方向逐漸減小，向沉積盆地的軸向方向同一傾向處的頁巖數(shù)量不斷增加，同時還有一定量的粘土和粉砂。該層組發(fā)現(xiàn)的化石有：圓錐蟲屬、盤海膽科、半環(huán)魚屬、圓輪蟲屬、二疊鈣藻屬、藻類。

XX1、XX2井實鉆證實：該層組巖性組合特征：上部主要為淺黃色灰?guī)r與黑色泥頁巖呈不等厚互層，局部夾薄層的白色砂巖，下部為（淺灰）灰、深灰色泥頁巖與灰、淺黃色砂巖呈不等厚互層，局部夾薄層的淺灰色灰?guī)r。泥頁巖：黑、（淺灰）灰、深灰色，硬度較小，易碎；砂巖：白、灰、淺黃色，較致密，粒度較細(xì)，分選較好，次圓狀。XX1井底部2970.00～2976.00m井段含硫化鐵礦物。

鉆井潛在風(fēng)險：由于該地層70%～80%的巖性為泥頁巖且該巖性具有易碎特點，在鉆進(jìn)過程中要密切觀察返出的巖屑情況，注意井壁的坍塌。

Shuaiba層組（晚阿普特階—早阿普特階）：該層組巖性主要包括白堊質(zhì)石灰?guī)r，多孔性白云質(zhì)石灰?guī)r，尤其南部地區(qū)多孔性白云巖發(fā)育。該層位頂部為堅硬石灰?guī)r，含少量硫化鐵礦物與其上的Nhar Umer層組底部的頁巖層明顯分開。Zubair油田該層位的頂部可以觀察到明顯的局部不整合面。該層位頂部發(fā)現(xiàn)的化石有：圓錐蟲屬、盤海膽科、錐形裂肋蟲屬、放射海綿屬。

XX1、XX2井實鉆證實：該層組巖性組合特征：大段的（深）淺黃、米色的灰?guī)r?；?guī)r：（深）淺黃、米色，硬度較小，結(jié)晶較好，可見黃鐵礦。XX1井在該層組頂部2970.00～2976.00m井段含硫化鐵礦物。

潛在鉆井風(fēng)險：由于該層位在結(jié)構(gòu)上由破裂壓力梯度為0.78～0.8psi/ft的白云質(zhì)石灰?guī)r組成，當(dāng)鉆入該層位20m以后會發(fā)生循環(huán)漏失，HVM應(yīng)該在鉆井的每一部分應(yīng)用。應(yīng)該在井眼內(nèi)進(jìn)行滲漏實驗以保證該層組能夠承受過大的泥漿液柱壓力或水泥漿重量，低密度水泥漿是控制這些問題的較好選擇。

Zubair層組（巴列姆階—阿普特階）：Zubair地層為魯邁拉油田主要產(chǎn)油地層，該層組巖性主要包括帶有砂質(zhì)頁巖床的砂巖，石灰?guī)r和一些砂層。其中砂巖床的厚度向東逐漸減小變?yōu)橐槐雍谏搸r床，而向西和北西方向該層變薄，為純砂層。Zubair層組被認(rèn)為是一個存在腐蝕和巖層穩(wěn)定的層組，也是魯邁拉油田的主力產(chǎn)層之一。發(fā)現(xiàn)的化石為：圓錐蟲屬、小串珠蟲屬、小輪蟲屬、環(huán)砂蟲屬。

XX1及XX2井實鉆，該層可進(jìn)一步細(xì)分為以下幾個亞層：

Z/1:巖性組合特征為深灰色泥頁巖與淺灰、淺棕、白色砂巖不等厚互層。

Z/2:該亞層又可進(jìn)一步分以下3個單元：

AB：3162.00～3166.00m，厚4m，棕色砂巖，可見弱的油氣顯示；

C：3166.00～3172.00m，厚6m，深灰色泥頁巖；

DJ:3172.00～3285.00m，厚113m，主要以白、棕、灰色砂巖為主，夾薄層的深灰、綠灰色泥頁巖，可見弱—好的油氣顯示。

Z/4:主要以深灰色泥頁巖為主，夾薄層的白—米色的砂巖。

Z/5:淺黃—米色、白等色的砂巖與深灰色泥頁巖呈不等厚互層。

Z/6:XX1井為深灰色灰?guī)r、深灰色泥頁巖及白色砂巖三者呈不等厚互層。而在XX2井的底部5m的巖屑砂樣中見含量40%的深灰色灰?guī)r。

該層潛在鉆井風(fēng)險小。

3 總結(jié)與認(rèn)識

根據(jù)伊拉克魯邁拉油田地質(zhì)構(gòu)造特征及巖性特點，并結(jié)合在該地區(qū)施工完鉆的XX1、XX2井實鉆地層及巖性數(shù)據(jù)以及XX3井實際施工情況，本文進(jìn)一步對伊拉克魯邁拉地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和巖性特征的特點進(jìn)行了分析總結(jié)。概括地介紹了該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特點及地層巖性變化規(guī)律，掌握了這些規(guī)律，特別是多孔性及裂縫較發(fā)育地層的分布規(guī)律，地層巖性硬度變化規(guī)律，地層含硫水層分布規(guī)律及含硫化鐵礦物等地層巖性特征，便能在今后的施工中嚴(yán)密監(jiān)測并通過認(rèn)真分析實鉆數(shù)據(jù)，針對不同地層地質(zhì)特點采取相應(yīng)的技術(shù)措施，為鉆井施工提供安全保障。

[1]石油勘探與開發(fā)[R].中國石油勘探開發(fā)研究院，2013.

[2]國外測井技術(shù)[R].中國石油天然氣股份有限公司勘探與生產(chǎn)分公司，2009.

TE122

A

1004-5716(2015)05-0156-04

2014-11-20

2014-11-20

方立亭（1983-），男（漢族），陜西西安人，工程師，現(xiàn)從事鉆探海外市場開發(fā)工作。