彭壯 鄭四兵（大慶油田有限責(zé)任公司鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江大慶 163413）

低滲透裂縫型儲層壓力預(yù)測及鉆井預(yù)防措施研究

彭壯 鄭四兵
（大慶油田有限責(zé)任公司鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江大慶 163413）

低滲透儲層具有較強(qiáng)壓力敏感效應(yīng)、鉆關(guān)泄壓效果差，地層壓力系數(shù)高。朝陽溝油田構(gòu)造裂縫在扶余油層非常發(fā)育，巖心顯示裂縫以高傾角剪切裂縫為主，儲層裂縫對注水效果、波及體積和壓力分布影響較大，裂縫發(fā)育程度決定了裂縫的滲透率。低滲透裂縫型儲層高壓區(qū)分布有規(guī)律可循，裂縫主滲流方向是高壓區(qū)主要分布方向。鉆井預(yù)防措施方面，鉆井液性能是預(yù)防噴、塌、卡、漏最重要因素?？刂坪檬?、良好的抑制性和合理流變性是防止事故發(fā)生的重要手段。

低滲透 構(gòu)造裂縫 高壓區(qū) 鉆井措施近兩年在大慶外圍朝陽溝油田鉆井施工過程中出現(xiàn)了嚴(yán)重油氣水浸甚至報廢進(jìn)尺的情況，2011年在朝陽溝油田朝631區(qū)塊鉆井40口井，其中朝72-15、朝73-18、朝71-23井由于嚴(yán)重水浸導(dǎo)致井壁坍塌而工程報廢，水浸時密度在1.62-1.85g/cm3之間。剩余井的施工中，有5口井發(fā)生水浸，2口井井漏，見下圖。通過對該鉆井區(qū)塊進(jìn)行地質(zhì)分析和壓力預(yù)測，采取針對性的鉆井預(yù)防措施，區(qū)塊剩余井施工正常，沒有再出現(xiàn)噴、塌、卡、漏等復(fù)雜情況。如圖1所示。

1　低滲透性儲層具有壓力敏感性

朝631區(qū)塊扶余油層為不等?；祀s型碎屑硬砂質(zhì)長石砂巖，粒度中值為0.09mm～0.118mm之間，碎屑中石英占30.0%，長石占34.0%，巖屑占25.0%，砂巖以泥質(zhì)膠結(jié)為主。儲層平均空氣滲透率4.3×10-3μm2，平均有效孔隙度15.5%，原始含油飽和度51.0%，屬于低孔、特低滲儲層。

巖心實(shí)驗(yàn)法表明，外圍油田低滲透的孔隙儲層具有較強(qiáng)的壓力敏感效應(yīng)［1］，儲層孔隙中液體壓力下降后，在上覆巖層壓力下孔隙被壓縮產(chǎn)生變形。從巖石孔隙和喉道理論分析，巖石受到壓縮時最先被壓縮的是喉道，而非孔隙。圍壓上升時，巖石喉道首先閉合，而孔隙基本不閉合。由于低滲透層的吼道十分細(xì)小，在同樣的上覆巖層壓力下，中、高孔滲儲層變形量較小，在低滲透層中會產(chǎn)生十分明顯變形，使?jié)B透率大幅下降，下降幅度最大可達(dá)到原來的1/10，地層滲透率越低，下降幅度越大。正是這種壓力敏感效應(yīng)導(dǎo)致外圍油田低滲透地層鉆關(guān)泄壓慢，注水井井口壓力失真，儲層壓力系數(shù)高。鉆關(guān)泄壓后井底壓力下降，圍壓上升，滲透率馬上大幅度下降，泄壓半徑很小，遠(yuǎn)離井底的地層水滲流到井底的速度很慢，井口流量小，甚至沒有，泄壓速度很慢，地層壓力高。

2　裂縫發(fā)育導(dǎo)致儲層壓力分布具有方向性

低滲透儲層壓力系數(shù)高，壓力分布也具有一定的方向性。儲層裂縫對注水井注水效果、波及體積和壓力分布影響較大，其影響程度主要取決于裂縫的發(fā)育頻率和發(fā)育方向［2］。朝陽溝油田構(gòu)造裂縫在扶余油層非常發(fā)育，巖心顯示扶余油層裂縫以高傾角（＞70度）剪切裂縫為主，觀察取心井25口，巖心長度2336米，記錄裂縫108條，裂縫發(fā)育頻率0.044條/m。平面上，裂縫以70-100度之間，呈現(xiàn)以東西向?yàn)橹鞯奶卣?。裂縫的平均孔隙度很小，滲透率較大，表明裂縫的儲集能力小，主要是起滲流作用，因此近東西向是扶余油層主滲流方向。在斷塊內(nèi)，由于斷層遮擋作用，裂縫主滲流方向也是高壓區(qū)主要分布方向。從圖中可以看出，發(fā)生水浸的8口井基本近東西向排列，而南北兩側(cè)壓力相對較低，沒有復(fù)雜情況發(fā)生。

3　鉆井預(yù)防措施研究

根據(jù)儲層壓力高、裂縫發(fā)育的特點(diǎn)，對油水井動態(tài)資料分析，找到高壓區(qū)的壓力源，位于壓力源近東西向待鉆井在鉆井施工時，采取特殊的鉆井工藝措施，保證了鉆井施工順利進(jìn)行。朝631區(qū)塊發(fā)生水浸后，地層特點(diǎn)會導(dǎo)致嚴(yán)重的井漏、井塌，層位主要集中在青二三段和扶余油層，深度分別在700-1050米和1130-1400米處，嫩二段地層上部為大段泥巖，青二三段地層以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖互層為主，底部為油頁巖，嫩二段、青二三段水浸后易塌。 井塌發(fā)生后甚至導(dǎo)致卡鉆。

3.1優(yōu)化防卡措施

在鉆井液性能方面控制好失水，保證降濾失劑用量不低于2.5%，改善鉆井液的失水造壁性能；使用好固控設(shè)備，振動篩、除砂器使用率要達(dá)到80%；下套管作業(yè)前使用清掃液配合通井，進(jìn)一步清除井下巖屑，根據(jù)井下情況，保證下套管作業(yè)的順利施工；堅(jiān)持短起下鉆，每鉆進(jìn)150m短起下一次，防止巖屑攜帶不凈形成厚泥餅、浮泥餅造成卡鉆；堅(jiān)持勤活動鉆具，活動幅度大于5m，防止因鉆具在井內(nèi)靜止時間過長而發(fā)生卡鉆事故；保持適當(dāng)?shù)呐帕?，有效排量不低?8L/s，鉆進(jìn)時環(huán)空平均返速大于1.1m/s；切實(shí)做好井塌的預(yù)防工作，防止因井塌而導(dǎo)致卡鉆事故；發(fā)現(xiàn)井漏要立即起鉆，不可中途開泵再試，防止因井漏而導(dǎo)致卡鉆事故；鉆完進(jìn)尺后，充分調(diào)整好鉆井液性能，然后大排量循環(huán)清洗井眼，鉆頭放到井底，開動轉(zhuǎn)盤以不低于80r/min轉(zhuǎn)動鉆具30min，然后鉆具在一個立柱范圍內(nèi)上提下放，循環(huán)至振動篩上基本不見砂子，方可進(jìn)行下一步作業(yè)。

3.2優(yōu)化防塌措施

鉆井液密度是防塌的基礎(chǔ)，因此，必須嚴(yán)格按照設(shè)計維持使鉆井液密度；增大HA樹脂（或SMP-1）、FT-1等用量，控制API失水低于3ml，以加強(qiáng)封堵造壁能力，防止泥巖水化分散和井壁坍塌；在工程措施方面，注意控制起下鉆速度（1擋）和開泵700～800r/min，防止壓力激動造成井漏、井塌，起鉆及時灌滿鉆井液，同時坐崗人要記錄液面變化情況；如鉆井液密度已經(jīng)達(dá)到設(shè)計上限，井口應(yīng)有溢流，按實(shí)際情況適當(dāng)提高鉆井液密度；堅(jiān)持每起3柱鉆桿或1柱鉆鋌灌一次鉆井液，下鉆觀察井口返出情況，及時灌漿，下完后要對鉆桿內(nèi)灌滿漿，再接方鉆桿開泵循環(huán)，防止因井內(nèi)液面下降過多而造成井塌事故；嚴(yán)格控制鉆井液失水，隨時觀察巖屑返出情況，及時發(fā)現(xiàn)井塌的預(yù)兆；鉆進(jìn)中加強(qiáng)鉆井液性能管理，保持鉆井液性能的相對穩(wěn)定；禁止長時間定點(diǎn)大排量循環(huán)，記錄好每次開泵循環(huán)點(diǎn)，要盡量避開單點(diǎn)位置多次循環(huán)；一旦發(fā)生井塌，適當(dāng)提高鉆井液粘度、排量，及時將大塊巖屑帶出地面。直至正常后方可繼續(xù)鉆進(jìn)；在嫩二段、嫩三段及青二、青三段加足降濾失劑的用量來封堵泥頁巖、油頁巖的微裂隙，同時利用復(fù)合堵漏劑，進(jìn)一步提高鉆井液的封堵能力；改造配漿時就加足聚合物，鉆進(jìn)過程中以少加勤加的方式補(bǔ)充其含量；

根據(jù)巖屑情況、起下鉆阻卡情況綜合分析確定合適的密度，以平衡地層泥巖的坍塌壓力。

3.3優(yōu)化防漏措施

良好的抑制性控制及合理的泥漿流變性，是預(yù)防鉆具泥包的最有效的方法。因此要控制加重速度，每循環(huán)周加重幅度不超過0.02g/ cm3；鉆遇600米、870米易漏失層，提前加入防漏堵漏材料如復(fù)合堵漏劑、鋸末，強(qiáng)化造壁，提高地層承壓能力；在鉆井液靜止時間過長和鉆具下到一定的深度的情況下，下鉆要分段循環(huán)（每下鉆300m鉆井液要循環(huán)一周），防止憋漏地層；一旦發(fā)生井漏，立即采取堵漏措施，利用主罐配制堵漏液3%復(fù)合堵漏劑（鋸末）+0.2%HV-CMC+0.3%FT-1進(jìn)行定點(diǎn)堵漏，防止井漏后井噴；如果井深在870-1100m再次發(fā)生井漏，使用土粉+復(fù)合堵漏劑+鋸末進(jìn)行定點(diǎn)堵漏失敗后，出現(xiàn)嚴(yán)重井漏（漏失量20-50m3/h）時，應(yīng)立即上報公司，采取水泥堵漏措施；全井起下鉆要求使用1擋，控制起鉆抽吸和下鉆產(chǎn)生激動壓力而引起的井漏、井塌復(fù)雜情況發(fā)生；仔細(xì)觀察泵壓的變化情況，做到及時發(fā)現(xiàn)異常，及時采取措施，及時避免復(fù)雜的發(fā)生；全井要求利用2方攪藥池水化200-300kg土粉及時補(bǔ)充，確保土粉在鉆井液中的含量，使之維護(hù)井壁穩(wěn)定。

3.4優(yōu)化改進(jìn)鉆井液配方和現(xiàn)場維護(hù)處理工藝

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，對所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析優(yōu)選，選擇適合的降濾失劑，同時確定了加量范圍，優(yōu)化配漿鉆井液API失水不大于3ml在現(xiàn)場應(yīng)用取得效果很好。防止出現(xiàn)φ215mm井眼鉆具泥包問題，改進(jìn)配漿方案，鉆井液方面除了降低失水，防止泥巖水化膨脹，增強(qiáng)潤滑能力外，工程上加大泥漿排量，提高上返速度，相互協(xié)同，杜絕大井眼泥包現(xiàn)象。要求加重后鉆井液漏斗粘度不高于50s，鉆進(jìn)時鉆井液力求實(shí)現(xiàn)低粘高密度，利用閑置罐提前配制1.90g/cm3重漿40方備用，其次保證鉆井泵排量不低于32升/秒，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)不低于80 轉(zhuǎn)/分鐘，進(jìn)入易塌井段前密切監(jiān)控鉆井液濾失量，并適當(dāng)提高密度至設(shè)計上限，保證正常鉆進(jìn)不塌不卡，現(xiàn)場應(yīng)用取得了較好效果。

4　結(jié)語

（1）低滲透的孔隙儲層具有較強(qiáng)的壓力敏感效應(yīng)，地層壓力下降后滲透率大幅下降，導(dǎo)致井底壓力泄壓慢，地層壓力系數(shù)高。（2）低滲透裂縫型儲層高壓區(qū)分布具有一定規(guī)律性：斷層遮擋作用下，裂縫主滲流方向是高壓區(qū)主要分布方向。（3）鉆井預(yù)防措施方面，鉆井液性能是預(yù)防噴、塌、卡、漏最重要的環(huán)節(jié)。控制好失水、良好的抑制性和合理流變性是防止鉆具泥包、井漏和井塌的重要手段，提前做好防卡、防塌工作，防止水浸導(dǎo)致塌、卡、漏等惡性事故發(fā)生。

［1］王志杰，林承焰.特地滲透裂縫性油藏開發(fā)模式及高效開發(fā)實(shí)踐［J］.內(nèi)蒙古化工，2001.

［2］王秀娟.朝陽溝油田構(gòu)造裂縫及有效性研究［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2005，24（1）：33-34.

［3］柳廣第.天然裂縫儲層地質(zhì)分析［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1985.

［4］王秀娟.三肇地區(qū)扶楊油層裂縫和地應(yīng)力分布特征及對注水開發(fā)的影響［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2000，19（5）：9-12.

彭壯，（1966—），男，黑龍江大慶人，高級工程師，學(xué)士，研究方向：鉆井地質(zhì)調(diào)整井壓力預(yù)測與檢測技術(shù)。