何星 吳廣民 大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院

杏樹崗地區(qū)黑帝廟淺氣層地質(zhì)規(guī)律研究

何星 吳廣民 大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院

杏樹崗地區(qū)由于黑帝廟淺氣層發(fā)育，且埋深淺，淺氣上竄速度快，在鉆井施工過程中多次發(fā)生井噴、井涌、氣侵、固井后套管外冒等復(fù)雜情況，尤其是井噴事故危害極大。通過開展精細(xì)地質(zhì)研究，進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)地質(zhì)分析，詳細(xì)研究了杏樹崗地區(qū)淺氣層分布規(guī)律。分析了淺層氣井噴特點(diǎn)，研究總結(jié)出了預(yù)防淺層氣井噴的方法。實(shí)踐證明預(yù)測淺氣層技術(shù)和采取的防噴技術(shù)行之有效，具有較強(qiáng)的可操作性，確保鉆井生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

黑帝廟；淺氣層；井噴預(yù)防；杏樹崗地區(qū)；

1 地質(zhì)概況

1.1 構(gòu)造簡述

松遼盆地中央坳陷區(qū)大慶長垣杏樹崗構(gòu)造西臨齊家-古龍凹陷，東為三肇凹陷；從各反射層構(gòu)造圖上可以看出，整體的構(gòu)造趨勢由深層到淺層基本一致，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①各反射層均表現(xiàn)為長軸近南北向的不對稱背斜構(gòu)造，西翼較陡，東翼較緩，背斜兩翼向南逐漸變緩、閉合幅度變??；斷裂走向以NNW-NW向?yàn)橹鳎承睒?gòu)造的規(guī)模有向淺層加強(qiáng)的趨勢；②構(gòu)造集中發(fā)育在工區(qū)中部，但明顯受北西到北北西向斷層的影響而使其變得更復(fù)雜，局部構(gòu)造的走向也被斷裂影響，以北北西-北西向?yàn)橹鳌?/p>

1.2 含淺氣的黑帝廟儲(chǔ)層沉積和物性特征

杏樹崗地區(qū)黑帝廟淺氣層主要在嫩四段、嫩三段以及嫩二段頂部地層中發(fā)育，嫩四段油層為黑一組（HⅠ1、HⅠ2、HⅠ3、HⅠ4、HⅠ5），嫩三段為黑二組（HⅡ1、HⅡ2、HⅡ3），嫩二段頂部為黑三組（HⅢ1、HⅢ2、HⅢ3、HⅢ4）。

杏樹崗地區(qū)黑帝廟淺氣層儲(chǔ)層主要為水下分流河道和河口壩。砂體主要以條帶狀分布，發(fā)育規(guī)模較大，層數(shù)較多。巖心分析資料表明，杏樹崗南部地區(qū)黑帝廟油氣層孔隙度一般在25%～35%之間，平均29.7%；空氣滲透率一般分布在10.0～4570.0mD，平均為485mD，屬高孔高滲儲(chǔ)層。杏樹崗北部地區(qū)黑帝廟油氣層孔隙度一般在22.9%～33.5%之間，平均28.9%；空氣滲透率一般分布在8.6～522mD，平均為140mD，屬高孔高滲儲(chǔ)層。

2 淺氣層分布的影響因素

2.1 構(gòu)造因素

從T06（嫩二段頂面）構(gòu)造圖上看，構(gòu)造高點(diǎn)上發(fā)育淺氣層，并且其在形成氣藏的過程中起決定性作用，只有在一定構(gòu)造深度以內(nèi)，才能形成淺氣層。杏樹崗地區(qū)多發(fā)育北西向斷層，并且油層被這些條帶狀的斷層所切割，向上形成運(yùn)移通道。杏樹崗構(gòu)造油氣運(yùn)移的方向是由南到北，向北運(yùn)移到杏樹崗構(gòu)造的油氣被斷層和局部構(gòu)造圈閉共同作用所截留，在淺部地層形成受構(gòu)造控制的次生氣藏。

2.2 斷層因素

斷層對天然氣在淺層的聚集主要有兩個(gè)作用，首先對天然氣的運(yùn)移起到了通道作用；其次對天然氣的聚集起到了遮擋的作用。

2.3 巖性因素

通過測井曲線進(jìn)行分析，可以看出砂層厚和孔隙度大的砂層大部分為氣層或者為氣水同層，并且在鉆井過程中發(fā)生過井噴和氣侵的井的砂層厚度也相對較大，這就說明了砂層發(fā)育情況對油氣的運(yùn)移是有利的。在淺氣層的分布上巖性也起一定的作用，只有儲(chǔ)集層的物性適宜儲(chǔ)集天然氣，才有可能儲(chǔ)氣成藏。

3 杏樹崗地區(qū)淺氣層發(fā)育情況

杏樹崗黑帝廟淺氣層埋藏淺，三角洲前緣砂體發(fā)育，儲(chǔ)層物性較好。垂向上形成多套氣水系統(tǒng)。黑二、黑三油層組主要為河口壩沉積，縱向上河口壩砂體下部前三角洲泥質(zhì)沉積比較穩(wěn)定，穩(wěn)定的泥質(zhì)沉積對氣藏具有一定的分割作用，因此形成典型的層狀構(gòu)造氣藏。同一氣藏，構(gòu)造高部位縱向上多表現(xiàn)為連續(xù)的氣層，氣層厚度大，產(chǎn)能相對較高；構(gòu)造低部位，則出現(xiàn)多個(gè)氣水界面。

確定淺氣層縱向發(fā)育井段的途徑主要兩個(gè)：一是根據(jù)試油試氣結(jié)果。將有氣顯示的井與黑帝廟底面構(gòu)造圖相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)這部分井均都處于在局部構(gòu)造高點(diǎn)上。

二是利用鉆井過程中發(fā)生井噴等事故顯示結(jié)果。杏樹崗地區(qū)位于淺氣層區(qū)的井約有3000口，歷年在鉆井過程中由于淺氣層引起井噴、井涌、氣侵和固后管外冒氣約有120口井（截止2013年），其中由于井噴而導(dǎo)致報(bào)廢的井有11口，約占總井?dāng)?shù)的0.36%。根據(jù)已完鉆井的相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，嫩四段到嫩二段頂部地層在鉆井過程中以及完鉆固井后容易井噴和氣侵。淺氣層發(fā)育深度隨著構(gòu)造深度的變化也發(fā)生了相應(yīng)的變化［1］，一般在200～600m之間。

4 預(yù)防淺氣層井噴的方法

淺層氣井噴是一個(gè)世界性的鉆井技術(shù)難題，國內(nèi)外幾乎每年都有淺層氣井噴的鉆井事故發(fā)生。一旦發(fā)生淺層氣井噴事故，造成井眼報(bào)廢、井噴著火、甚至鉆機(jī)埋沒等嚴(yán)重后果［1-3］。

針對杏樹崗地區(qū)的地下情況以及在鉆井施工中所獲得的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了適合該地區(qū)的四種預(yù)防淺氣層井噴的方法。

（1）對于預(yù)測為淺氣層區(qū)的井，在鉆井時(shí)要求下入下表層套管，用以封固上部膠結(jié)疏松地層，并且要求水泥返深至地面。

（2）使用合適的鉆井液密度。鉆井液密度按當(dāng)量鉆井液密度附加0.07～0.15g/cm3進(jìn)行設(shè)計(jì)，最高壓力系數(shù)1.18，一般設(shè)計(jì)鉆井液密度為1.25～1.30g/cm3。起鉆前使用短起下鉆的方法，通過觀察后確定設(shè)計(jì)的鉆井液密度是否合理。

（3）起鉆時(shí)采用起一柱鉆具灌一次鉆井液，并且派專人觀察灌入鉆井液和返出鉆井液的情況，并確保鉆井液灌入井眼。

（4）嚴(yán)格控制起鉆速度，避免抽吸引起井噴。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

使用該方法指導(dǎo)杏樹崗地區(qū)鉆井施工，2014年以后在杏樹崗地區(qū)共布井520口，淺氣層事故復(fù)雜率0.38%，且均表現(xiàn)為中途起鉆輕微氣侵，效果明顯好于2013 年以前淺氣層事故復(fù)雜率（4.00%）。

6 結(jié)論

杏樹崗地區(qū)黑帝廟淺氣層為巖性-構(gòu)造氣藏。杏樹崗地區(qū)發(fā)育黑帝廟淺氣層的井段縱向上多集中在嫩四段、嫩三段以及嫩二段上部地層。針對黑帝廟淺氣層的分布規(guī)律，采取相應(yīng)預(yù)防措施，能有效避免淺氣層井噴。

［1］ 孫慶萍.對喇嘛甸油田淺氣層的認(rèn)識(shí)［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2002，2：4.

［2］ 楊壽山.積極保護(hù)高產(chǎn)油氣藏科學(xué)防治井噴對策［J］.江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，1：15.

［3］ 蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問題［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001，302-304.