王方智，董長銀，白曉飛，周 博，王 鵬，鐘 婷

（1.中國石油塔里木油田分公司油氣工程研究院，新疆庫爾勒 841000；2.中國石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東青島 266580）

塔里木盆地碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育層系多、資源潛力大，在西部地區(qū)原油產(chǎn)量貢獻(xiàn)中占有重要地位[1–7]。塔里木盆地哈拉哈塘油田是典型的深層奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙發(fā)育差，儲(chǔ)集空間主要為裂縫、溶蝕孔洞和巖溶洞穴系統(tǒng)，以裸眼完井為主，多進(jìn)行射孔、酸壓開發(fā)[8–11]。受儲(chǔ)層性質(zhì)、儲(chǔ)集規(guī)模和區(qū)域地應(yīng)力以及完井方式和儲(chǔ)層改造措施的影響，哈拉哈塘油田油井在投產(chǎn)、生產(chǎn)過程中多次出現(xiàn)井壁失穩(wěn)問題，多口井出現(xiàn)了井壁坍塌和井筒泥砂埋現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了油氣的高效開發(fā)[12–17]。就國內(nèi)外對(duì)井壁失穩(wěn)研究的現(xiàn)狀來看，國內(nèi)外大部分學(xué)者的研究主要集中在井下宏觀應(yīng)力狀態(tài)，針對(duì)各類力學(xué)參數(shù)對(duì)井壁圍巖應(yīng)力、破裂壓力和坍塌壓力進(jìn)行研究并建立模型進(jìn)行預(yù)測。目前，對(duì)不同類型碳酸鹽巖儲(chǔ)層失穩(wěn)機(jī)理、預(yù)測模型、失穩(wěn)規(guī)律等已經(jīng)有了初步認(rèn)識(shí)[14–24]，但評(píng)價(jià)方法籠統(tǒng)，鮮有適用的碳酸鹽巖井壁垮塌評(píng)價(jià)方法，也缺乏失穩(wěn)的定量數(shù)據(jù)描述和分析方法，井壁失穩(wěn)的具體形態(tài)、失穩(wěn)來源尚不明確。本文根據(jù)沖撈砂作業(yè)資料分析，提出井壁失穩(wěn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法，明確哈拉哈塘井壁失穩(wěn)規(guī)律，同時(shí)開展一系列失穩(wěn)模擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場沖撈砂樣進(jìn)行對(duì)比分析，得出井壁失穩(wěn)產(chǎn)出物來源、失穩(wěn)形態(tài)，為哈拉哈塘油田碳酸鹽巖儲(chǔ)層的失穩(wěn)現(xiàn)象提供一套動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法，也為碳酸鹽巖儲(chǔ)層油氣藏開發(fā)及井壁失穩(wěn)治理帶來一定的啟示和參考。

1 井壁失穩(wěn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法

1.1 哈拉哈塘油田井壁失穩(wěn)概況

塔里木盆地碳酸鹽巖分布區(qū)域大于30×104km2，油氣資源約占盆地總量的40%。哈拉哈塘油田屬于超深復(fù)雜縫洞型碳酸鹽巖油藏，埋深超過6 600 m，溫度高于150 ℃，經(jīng)過多期巖溶、多期成藏，油藏具有多重孔隙特征和典型的非均質(zhì)性。油井高產(chǎn)，但“見油不見田、高產(chǎn)不穩(wěn)產(chǎn)”成為制約高效開發(fā)的主要瓶頸。哈拉哈塘油田位于塔里木盆地塔北隆起，面積為6 524 km2，主要包括7個(gè)區(qū)塊，其中塔河北有哈6、熱普、新墾和金躍區(qū)塊，塔河南包括富源、哈得奧陶系和躍滿區(qū)塊。哈拉哈塘油田的主要開發(fā)層系為奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層，層組自上而下分別為良里塔格組、吐木休克組、一間房組、鷹山組1段和鷹山組2段；其中良里塔格為非主力層，吐木休克為非生產(chǎn)隔層，主力生產(chǎn)層組為一間房組和鷹山組。哈拉哈塘油田油井主要采用裸眼完井方式，部分井裸眼段發(fā)生不同程度井壁垮塌，造成油井減產(chǎn)或者停產(chǎn)。通過對(duì)垮塌井返出砂樣及各項(xiàng)作業(yè)綜合分析認(rèn)為，哈拉哈塘油田井壁失穩(wěn)存在坍塌掉塊和產(chǎn)出大量泥砂兩種形態(tài)。

截至2017年6月，哈拉哈塘油田共有試采井283口，已證實(shí)垮塌101井次，砂埋深度為8.7～278.0 m，平均被埋深度達(dá)75.0 m，累計(jì)影響原油產(chǎn)量22.7×104t。油井地層出砂嚴(yán)重并伴隨有泥質(zhì)，防砂管無法擋住粒徑小的細(xì)砂及泥質(zhì)，細(xì)砂與泥質(zhì)混在流體內(nèi)進(jìn)入電泵流道中造成流道堵塞導(dǎo)致井口不出液，電泵井無法正常生產(chǎn)。現(xiàn)場撈出物中含有大量油泥，哈拉哈塘油田油井普遍存在出泥砂的情況。哈拉哈塘油田部分油井裸眼段井壁垮塌存在以下特征：①油壓突然降低，產(chǎn)量大幅度下降或停產(chǎn)，關(guān)井后壓力仍能恢復(fù)到垮塌前水平；②井徑測井顯示擴(kuò)徑現(xiàn)象；③鉆桿或電纜探底表明井底被埋數(shù)十米至上百米，撈砂筒撈出大塊垮塌物。為此，本文提出壁失穩(wěn)程度動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法，用于失穩(wěn)程度分析、主控因素分析以及持續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測等。

1.2 井壁失穩(wěn)程度動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

一口井通過探?jīng)_砂作業(yè)的工程現(xiàn)象來表征井壁失穩(wěn)，例如出現(xiàn)探砂面高、鉆桿或電纜探底表明井底被埋數(shù)十米至上百米，撈砂筒撈出砂、油泥和大塊垮塌物等。證實(shí)一口油井出現(xiàn)井壁失穩(wěn)后，其失穩(wěn)開始時(shí)間一定早于探砂作業(yè)時(shí)間，但無法精確描述失穩(wěn)時(shí)間。根據(jù)現(xiàn)場沖撈砂作業(yè)時(shí)間給出的證實(shí)失穩(wěn)時(shí)間并非發(fā)生失穩(wěn)的時(shí)間，砂埋評(píng)價(jià)也存在周期確定模糊的問題。因此，井壁失穩(wěn)程度動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法需首先確定失穩(wěn)評(píng)價(jià)周期，然后對(duì)失穩(wěn)周期內(nèi)表述失穩(wěn)的特征提出評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)選砂埋上升速度、砂埋產(chǎn)能損失速度、產(chǎn)層砂埋率三個(gè)值作為評(píng)價(jià)油井失穩(wěn)程度的特征定量指標(biāo)，并通過搜集整理109口井的124井次井壁失穩(wěn)及泥砂產(chǎn)出數(shù)據(jù)計(jì)算砂埋速度、產(chǎn)層砂埋率和砂埋產(chǎn)能損失速度等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)失穩(wěn)工程表象、井壁失穩(wěn)程度等進(jìn)行類型和程度劃分。

1.2.1 評(píng)價(jià)周期的確定

通過作業(yè)分析，劃定失穩(wěn)開始時(shí)間處于探砂作業(yè)時(shí)間之前，進(jìn)而根據(jù)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)資料進(jìn)行判斷，認(rèn)為失穩(wěn)開始時(shí)間為產(chǎn)量出現(xiàn)大幅度下降、油壓突然出現(xiàn)明顯降低的時(shí)刻，結(jié)合產(chǎn)量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并以油壓特征作為驗(yàn)證，提出產(chǎn)量遞減速率概念，如式（1）所示（產(chǎn)量遞減率為負(fù)值則不顯示），以產(chǎn)量遞減速率突升時(shí)刻標(biāo)定為失穩(wěn)開始時(shí)間，評(píng)價(jià)周期是從失穩(wěn)開始時(shí)間到停產(chǎn)的時(shí)間，評(píng)價(jià)周期內(nèi)有效生產(chǎn)天數(shù)為有效評(píng)價(jià)周期時(shí)長。某井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及產(chǎn)量遞減速率曲線顯示，產(chǎn)量遞減速率在2016年1月3日達(dá)到最大值，說明產(chǎn)量突然下降。結(jié)合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與探砂面作業(yè)時(shí)間標(biāo)定該時(shí)間為失穩(wěn)開始時(shí)間，該時(shí)間到停產(chǎn)日期時(shí)間段內(nèi)的有效生產(chǎn)天數(shù)和即為失穩(wěn)評(píng)價(jià)周期。

式中：I為產(chǎn)量遞減率，t/d；1q為第1次測定的產(chǎn)量，t/d；2q為第2次測定的產(chǎn)量，t/d；tΔ為兩次測定產(chǎn)量間隔時(shí)間，d。

1.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算方法

采用系列指標(biāo)來表述失穩(wěn)條件、砂埋速度、產(chǎn)能損失。具體包括：①生產(chǎn)作業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)：失穩(wěn)時(shí)的靜壓/生產(chǎn)壓差、流壓/油壓、產(chǎn)液量/含水、靜壓降幅、產(chǎn)層砂埋率；②產(chǎn)能損失評(píng)價(jià)指標(biāo)：失穩(wěn)產(chǎn)能損失、失穩(wěn)產(chǎn)能損失率、失穩(wěn)產(chǎn)能損失速度；③砂埋程度評(píng)價(jià)指標(biāo)：砂埋上升速度、砂埋體積速度、單位產(chǎn)層砂埋體積速度、單位液量砂埋體積速度。

優(yōu)選砂埋上升速度、砂埋產(chǎn)能損失速度、產(chǎn)層砂埋率三個(gè)值作為評(píng)價(jià)油井失穩(wěn)程度的特征定量指標(biāo)。由于三個(gè)指標(biāo)的量綱不相同，為了消除量綱的影響，此處對(duì)特征指標(biāo)的數(shù)值做無量綱化處理，如式2所示。根據(jù)109井已有數(shù)據(jù)分布范圍，將三個(gè)未作歸一化處理的指標(biāo)砂埋上升速度hv、砂埋產(chǎn)能損失速度mv和產(chǎn)層砂埋率pm，分別賦予權(quán)重A、B、C，加權(quán)平均法計(jì)算的綜合特征評(píng)價(jià)值S，如式（3）所示。劃分綜合評(píng)價(jià)等級(jí)，根據(jù)已有失穩(wěn)井?dāng)?shù)據(jù)得到出砂/垮塌程度綜合評(píng)價(jià)等級(jí)劃分區(qū)間如表1所示。

表1 綜合評(píng)價(jià)等級(jí)劃分區(qū)間

2 井壁失穩(wěn)及其關(guān)聯(lián)因素分析

利用上述井壁失穩(wěn)程度動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法，分析了109口出砂井的井壁失穩(wěn)動(dòng)態(tài)結(jié)果，明晰了井壁失穩(wěn)時(shí)間、周期、指標(biāo)，并進(jìn)行了結(jié)果統(tǒng)計(jì)和關(guān)聯(lián)因素分析。

2.1 總體失穩(wěn)嚴(yán)重程度分析

統(tǒng)計(jì)哈拉哈塘油田七個(gè)區(qū)塊109口出砂井失穩(wěn)程度井次比例，按照井壁失穩(wěn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行綜合評(píng)定。裸眼完井條件下的平均砂埋速度約為13.870 0 L/d，產(chǎn)層段砂埋率中超過80%的井占比達(dá)60.63%，產(chǎn)層段100%被埋的井有59口，占比36.88%，平均砂埋產(chǎn)能損失速度達(dá)到0.353 t/d。全部109口失穩(wěn)井次中評(píng)價(jià)為嚴(yán)重的有71口，占比65.1%，說明井壁失穩(wěn)嚴(yán)重。將失穩(wěn)嚴(yán)重的井按照區(qū)塊分類，哈6區(qū)塊失穩(wěn)嚴(yán)重井次比例最高。

分析各區(qū)塊特征定量指標(biāo)得到如圖1所示結(jié)果，其中富源區(qū)塊的砂埋上升速度、砂埋產(chǎn)能損失速度、產(chǎn)層砂埋率這幾項(xiàng)特征指標(biāo)明顯高于其他區(qū)塊，并且產(chǎn)層砂埋率為100%。除了富源區(qū)塊，這幾項(xiàng)指標(biāo)較高的是金躍區(qū)塊。哈6區(qū)塊失穩(wěn)井次較多，但各項(xiàng)特征指標(biāo)程度并非最嚴(yán)重。

圖1 各區(qū)塊特征定量指標(biāo)結(jié)果分析

2.2 失穩(wěn)主控因素關(guān)聯(lián)分析

2.2.1 井型與完井方式對(duì)井壁穩(wěn)定性的影響

截止2018年7月，哈拉哈塘油田共完鉆465井次鉆井作業(yè)，目的層為良里塔格組、一間房組和鷹山組。井型包括直井、定向井（含側(cè)鉆井）和水平井，直井/定向井共442口，占比95.05%，水平井共23口，占比4.95%。初次完井方式包括裸眼完井（401口）、篩管完井（58口）和射孔完井（6口）三種，其中以裸眼完井為主，占比86.24%。哈拉哈塘油田完井方式及平均砂埋上升速度見表2。

從表2可以看出，直井（定向井）中裸眼完井是影響油井垮塌、出泥砂的主要因素，失穩(wěn)井占比高達(dá)94.5%，平均砂埋上升速度0.539 9 m/d。從井型上看，水平井失穩(wěn)比例為0.92%，直井（定向井）是失穩(wěn)的主要井型，需要盡早提出預(yù)防對(duì)策。

表2 哈拉哈塘油田完井方式、失穩(wěn)井?dāng)?shù)及平均砂埋上升速度對(duì)比

哈拉哈塘地區(qū)下古生界碳酸鹽巖斷裂十分發(fā)育，從現(xiàn)場資料統(tǒng)計(jì)來看，垮塌井裸眼段裂縫大多處于裂縫發(fā)育帶，裂縫以高角度（60°～85°）為主。鉆遇后地層受到極大擾動(dòng)，此時(shí)大量縫洞系統(tǒng)的存在使井周巖石的松馳程度大幅增加，削弱了井周巖石與整體巖層的聯(lián)接性和固結(jié)性，地層易發(fā)生弱面破壞。長裸眼井段存在不同壓力系數(shù)地層，三疊系、石炭系、志留系地層互層發(fā)育，極易剝落掉塊、垮塌擴(kuò)徑；目的層段因開采、改造等原因造成裂縫和孔洞中充填的泥砂易產(chǎn)出。

2.2.2 吐木休克組地層對(duì)井壁穩(wěn)定性的影響

根據(jù)現(xiàn)場資料，對(duì)出泥砂/垮塌的主要層位進(jìn)行總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)目的產(chǎn)層與吐木休克組地層砂埋比例各占50%左右，其中，吐木休克組地層砂埋后基本不能維持生產(chǎn)。砂埋時(shí)，產(chǎn)層能繼續(xù)維持生產(chǎn)和不能維持生產(chǎn)的井各占50%左右，說明吐木休克組地層多發(fā)生垮塌以至于不能繼續(xù)生產(chǎn)。針對(duì)吐木休克組地層裸眼段是否全封堵對(duì)井壁失穩(wěn)的影響問題，通過井壁失穩(wěn)程度動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算，得出套管完全封堵吐木休克組地層的井平均砂埋體積速度為2.760 0 L/d，未完全封堵吐木休克層組地層的平均砂埋體積速度為14.106 1 L/d，失穩(wěn)產(chǎn)物多為大巖塊。這表明是否完全封堵吐木休克組地層是失穩(wěn)的重要因素。

封堵吐木休克組地層情況下，失穩(wěn)速度較低，但仍有井壁失穩(wěn)現(xiàn)象。也說明主要失穩(wěn)源頭層組是吐木休克組地層，同時(shí)裸眼目的產(chǎn)層同樣是井壁失穩(wěn)源。對(duì)目的層為一間房組和鷹山組，可考慮用套管封住吐木休克組地層易出泥砂/垮塌層組，將哈拉哈塘油田套管深下或采用篩管完井，以減少儲(chǔ)層出泥砂。

2.2.3 井眼特征對(duì)井壁穩(wěn)定性的影響

根據(jù)現(xiàn)場資料對(duì)油井進(jìn)行井壁失穩(wěn)程度動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)井眼特征與失穩(wěn)關(guān)系密切。圖2a為生產(chǎn)段方位角和砂埋上升速度的關(guān)系，失穩(wěn)程度在方位角80°～100°和300°～330°附近有明顯高值，說明這兩個(gè)方位角上的井壁失穩(wěn)較為嚴(yán)重。圖2b為井眼直徑和砂埋上升速度的關(guān)系，小井眼尺寸（指完井井眼尺寸小于152.4 mm或全井60%以上開眼尺寸為152.4 mm）下出現(xiàn)高砂埋速度的幾率更低，171.5 mm井眼失穩(wěn)速度高于其他井徑。

圖2 109口失穩(wěn)井砂埋上升速度與井眼特征關(guān)系

對(duì)于定向井的方位角，沿著最大水平地應(yīng)力方位鉆進(jìn)有助于井壁穩(wěn)定。對(duì)于井眼尺寸，從力學(xué)角度來說，造成井壁坍塌的原因主要是井內(nèi)液柱壓力較低，使得井壁周圍巖石所受應(yīng)力超過巖石強(qiáng)度而產(chǎn)生剪切破壞。研究表明，隨著井眼尺寸減小，維持井壁穩(wěn)定的臨界鉆井液密度降低，井眼尺寸越小，臨界鉆井液密度降低越明顯，小井眼井比常規(guī)井的穩(wěn)定性好。在地層強(qiáng)度適當(dāng)?shù)臈l件下，小井眼鉆完井是最佳選擇。

3 井壁失穩(wěn)形態(tài)分析

3.1 失穩(wěn)沖撈砂樣粒度對(duì)比分析

根據(jù)井底撈砂樣品，采用振動(dòng)篩篩分法進(jìn)行沖撈砂樣品粒度分析。取2 000 g巖屑/泥砂樣品，通過振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，得到大于4.75 mm、2.36～4.75 mm、1.7～2.36 mm、1.0～1.7 mm、0.6～1.0 mm、0.3～0.6 mm、小于0.3 mm，共計(jì)7類砂樣（圖3左）。樣品粒度跨度較大，可將小于0.3 mm的樣品放入激光粒度分布儀進(jìn)行測試。圖3右為井底泥砂樣品及其篩分后質(zhì)量百分比。

圖3 井底泥砂樣品及篩分后各粒徑分布下質(zhì)量百分比

按照碎屑巖粒度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T5368–2016），結(jié)合激光粒度分布儀的篩析數(shù)據(jù)表明，所取泥砂樣品，礫級(jí)樣品占51.05%，砂級(jí)樣品占48.11%，泥級(jí)樣品占0.84%。根據(jù)以上分析，初步認(rèn)為泥砂的來源主要有兩個(gè)，一是非目的層吐木休克組地層的坍塌掉塊，加之裸眼完井產(chǎn)出大量巖塊和碎屑；二是開發(fā)過程中目的層裂縫和孔洞中充填的泥砂，以及目的層基質(zhì)中由于酸化等儲(chǔ)層改造釋放出來的泥砂，膠結(jié)程度差或酸蝕水化等作用隨流體產(chǎn)出。

3.2 宏觀失穩(wěn)模擬實(shí)驗(yàn)形態(tài)分析

為了揭示哈拉哈塘油田不同儲(chǔ)層宏觀力學(xué)失穩(wěn)特征，選擇一間房組、鷹山組產(chǎn)層和非產(chǎn)層吐木休克組層位的巖心進(jìn)行了單軸抗拉和三軸壓縮實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后，對(duì)比分析巖心的破壞形態(tài)與沖撈砂樣，驗(yàn)證泥砂來源并描述失穩(wěn)形態(tài)。

3.2.1 單軸抗拉實(shí)驗(yàn)

采用劈裂法間接測定巖石抗拉強(qiáng)度，沿圓柱體試樣直徑方向上施加相對(duì)線性荷載，試樣內(nèi)部沿徑向引起拉應(yīng)力而破壞。選取主要產(chǎn)層一間房組深度相近、高徑比為2.5的兩塊巖樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后巖心形態(tài)如圖4所示。實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)巖心在實(shí)驗(yàn)后沿破裂面破壞成兩半，未產(chǎn)生大量泥砂。

圖4 碳酸鹽巖巖心單軸實(shí)驗(yàn)后形態(tài)

3.2.2 三軸壓縮實(shí)驗(yàn)

選擇一間房組、鷹山組和吐木休克組三塊標(biāo)準(zhǔn)巖樣，在80 MPa圍壓下開展巖樣三軸壓縮實(shí)驗(yàn)，得到破壞后的巖心形態(tài)（圖5）。三軸實(shí)驗(yàn)后將由巖心套包裹的完整巖心稱重，然后去除包裹套將實(shí)驗(yàn)后巖石破壞的巖心按照＞8.00 mm、4.75～8.00 mm、1.00～4.75 mm和＜1.00 mm尺寸進(jìn)行振動(dòng)篩篩分，將各粒徑區(qū)間巖心破碎物分別稱重，結(jié)果見表3。

圖5 碳酸鹽巖巖心三軸實(shí)驗(yàn)后形態(tài)

表3 三軸實(shí)驗(yàn)后的粒徑分布

失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)得到的各粒徑分布表明，產(chǎn)層一間房組、鷹山組和非產(chǎn)層吐木休克組都有大量巖塊產(chǎn)出，大于8.00 mm巖塊質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超過70%，而砂泥質(zhì)量占比均小于10%，其中泥質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1%。結(jié)合沖撈砂樣的篩析數(shù)據(jù)分析得到，沖撈砂中泥砂質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到48.95%，而各層組宏觀失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)中泥砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于10%，這也說明超過30%的泥砂產(chǎn)出并非來自儲(chǔ)層基質(zhì)巖石的宏觀破壞。因此，井壁宏觀破壞失穩(wěn)形成大量巖塊、巖屑和少量泥砂，即宏觀破壞失穩(wěn)是碳酸鹽巖儲(chǔ)層井筒砂埋中巖塊和巖屑的重要來源之一。兩類宏觀失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出泥砂量極少，這也驗(yàn)證了哈拉哈塘油田泥和細(xì)砂主要靠生產(chǎn)過程中流體攜帶產(chǎn)出，而非來自儲(chǔ)層巖心的破壞。

3.3 哈拉哈塘井壁失穩(wěn)形態(tài)分析

根據(jù)哈拉哈塘井壁失穩(wěn)規(guī)律及其關(guān)聯(lián)分析、沖撈砂樣粒度對(duì)比分析和宏觀失穩(wěn)模擬實(shí)驗(yàn)形態(tài)分析，綜合表明，哈拉哈塘地區(qū)失穩(wěn)主要有兩個(gè)來源：①非產(chǎn)層吐木休克組的垮塌，其失穩(wěn)形態(tài)主要以宏觀坍塌掉塊為主，形成大量巖塊、巖屑和少量泥砂，如圖6a所示；②生產(chǎn)層組裂縫和孔洞中充填的泥砂對(duì)裂縫應(yīng)力敏感，誘發(fā)微觀應(yīng)力敏感出砂，失穩(wěn)形態(tài)主要以裂縫充填物破碎，流體攜帶泥砂產(chǎn)出為主（圖6b）。

圖6 哈拉哈塘井壁失穩(wěn)形態(tài)示意圖

在井眼被鉆開前，地層巖石通常受兩個(gè)水平應(yīng)力和一個(gè)垂向壓縮應(yīng)力以及孔隙壓力的聯(lián)合作用。井眼的形成打破了原地應(yīng)力的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致井周圍巖應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生重新分布（應(yīng)力集中效應(yīng)）。如果這些重新分布的應(yīng)力超過了巖石抗壓或抗拉強(qiáng)度，就會(huì)導(dǎo)致井壁失穩(wěn)。井壁失穩(wěn)一般表現(xiàn)為坍塌、縮徑和破裂三種形式，若井筒壓力太低，則井壁圍巖發(fā)生剪切破壞，導(dǎo)致坍塌失穩(wěn)，井壁坍塌是碳酸鹽巖地層開發(fā)階段最為常見的井壁失穩(wěn)形式，約70%的井壁失穩(wěn)表現(xiàn)為井壁坍塌或掉塊。地質(zhì)資料表明，吐木休克組地層巖性主要為厚層狀褐灰色、灰色灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r互層夾中厚–厚層狀灰質(zhì)泥巖，泥質(zhì)含量為20%～43%，沉積層理多，抗壓強(qiáng)度低，易發(fā)生垮塌。吐木休克組地層缺失區(qū)，鉆井時(shí)井壁穩(wěn)定，在裸眼完井后由于應(yīng)力集中，易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

在開發(fā)階段，裂縫內(nèi)孔隙壓力衰減極易導(dǎo)致裂縫應(yīng)力敏感，誘發(fā)微觀應(yīng)力敏感出砂。裂縫充填物破碎被流體攜帶產(chǎn)出為主，其次還有縫面微凸體剝落產(chǎn)出。裂縫充填物破碎被流體攜帶產(chǎn)出機(jī)理是在應(yīng)力的作用下，裂縫面產(chǎn)生滑移，引起裂縫充填物的破碎。由于裂縫是重要的儲(chǔ)油和流動(dòng)通道，破碎的充填物在流體的高流速下就會(huì)被攜帶產(chǎn)出。哈拉哈塘地區(qū)裂縫發(fā)育，裂縫和孔洞中充填的泥砂在開發(fā)過程中不斷產(chǎn)出，這也是導(dǎo)致井筒快速砂埋的重要原因。

綜上所述，未來治理對(duì)策不但要針對(duì)宏觀失穩(wěn)產(chǎn)生的巖塊進(jìn)行治理和預(yù)防，也要進(jìn)行井底防砂控制流體攜帶泥砂產(chǎn)出。鉆新井時(shí)應(yīng)先針對(duì)產(chǎn)層采用篩管防砂完井，控制流體攜帶產(chǎn)出，其次封隔吐木休克組易坍地層，在鉆井時(shí)可以適當(dāng)留出一段口袋用于沉砂。除此之外，在開發(fā)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意井眼軌跡和井眼尺寸等重要影響因素。針對(duì)老井裸眼井，進(jìn)行探泥砂、沖撈砂作業(yè)，再進(jìn)行合理參數(shù)的篩管完井，以保證油井產(chǎn)能最大化。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）針對(duì)哈拉哈塘碳酸鹽巖儲(chǔ)層井壁失穩(wěn)問題井壁失穩(wěn)程度動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法，以砂埋上升速度、砂埋產(chǎn)能損失速度、產(chǎn)層砂埋率三個(gè)值作為井壁失穩(wěn)（出砂/垮塌）程度的特征評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)果表明，裸眼完井條件下的平均砂埋體積速度約為13.870 0 L/d，產(chǎn)層段砂埋率中超過80%的井占比達(dá)60.63%，平均砂埋產(chǎn)能損失速度達(dá)到0.353 t/d，哈6區(qū)塊、富源區(qū)塊失穩(wěn)相對(duì)嚴(yán)重。

（2）哈拉哈塘地區(qū)失穩(wěn)因素關(guān)聯(lián)分析表明，裸眼完井是垮塌/出泥砂井的主要的完井方式，直井和定向井比水平井砂埋概率高；吐木休克組是重要的失穩(wěn)層位，完全封堵吐木休克組裸眼段的失穩(wěn)比例是未完全封堵的半數(shù)，是否完全封堵吐木休克組裸眼段也是影響砂埋的主要因素；小井眼井比常規(guī)井穩(wěn)定性好。

（3）結(jié)合沖撈砂樣粒度對(duì)比和失穩(wěn)模擬分析得出的結(jié)果表明，哈拉哈塘油田失穩(wěn)主要有兩個(gè)來源，其一為非產(chǎn)層吐木休克組地層，失穩(wěn)形態(tài)主要表現(xiàn)為巖石宏觀失穩(wěn)產(chǎn)生的巖塊和巖屑；其二為生產(chǎn)層組微觀應(yīng)力敏感出砂，失穩(wěn)形態(tài)主要表現(xiàn)為裂縫和孔洞中充填的泥砂產(chǎn)出以及目的層基質(zhì)中生產(chǎn)或儲(chǔ)層改造等釋放出來的泥砂。