低滲透裂縫型儲層壓力預測及鉆井預防措施研究

彭壯 鄭四兵（大慶油田有限責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測及鉆井預防措施研究

彭壯 鄭四兵
（大慶油田有限責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壓力敏感效應、鉆關泄壓效果差，地層壓力系數高。朝陽溝油田構造裂縫在扶余油層非常發育，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，裂縫發育程度決定了裂縫的滲透率。低滲透裂縫型儲層高壓區分布有規律可循，裂縫主滲流方向是高壓區主要分布方向。鉆井預防措施方面，鉆井液性能是預防噴、塌、卡、漏最重要因素。控制好失水、良好的抑制性和合理流變性是防止事故發生的重要手段。

低滲透 構造裂縫 高壓區 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了嚴重油氣水浸甚至報廢進尺的情況，2011年在朝陽溝油田朝631區塊鉆井40口井，其中朝72-15、朝73-18、朝71-23井由于嚴重水浸導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口井發生水浸，2口井井漏，見下圖。通過對該鉆井區塊進行地質分析和壓力預測，采取針對性的鉆井預防措施，區塊剩余井施工正常，沒有再出現噴、塌、卡、漏等復雜情況。如圖1所示。

1　低滲透性儲層具有壓力敏感性

朝631區塊扶余油層為不等粒混雜型碎屑硬砂質長石砂巖，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%，砂巖以泥質膠結為主。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。

巖心實驗法表明，外圍油田低滲透的孔隙儲層具有較強的壓力敏感效應［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，在低滲透層中會產生十分明顯變形，使滲透率大幅下降，下降幅度最大可達到原來的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導致外圍油田低滲透地層鉆關泄壓慢，注水井井口壓力失真，儲層壓力系數高。鉆關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　裂縫發育導致儲層壓力分布具有方向性

低滲透儲層壓力系數高，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育頻率和發育方向［2］。朝陽溝油田構造裂縫在扶余油層非常發育，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，裂縫發育頻率0.044條/m。平面上，裂縫以70-100度之間，呈現以東西向為主的特征。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，由于斷層遮擋作用，裂縫主滲流方向也是高壓區主要分布方向。從圖中可以看出，發生水浸的8口井基本近東西向排列，而南北兩側壓力相對較低，沒有復雜情況發生。

3　鉆井預防措施研究

根據儲層壓力高、裂縫發育的特點，對油水井動態資料分析，找到高壓區的壓力源，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行。朝631區塊發生水浸后，地層特點會導致嚴重的井漏、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。 井塌發生后甚至導致卡鉆。

3.1優化防卡措施

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；使用好固控設備，振動篩、除砂器使用率要達到80%；下套管作業前使用清掃液配合通井，進一步清除井下巖屑，根據井下情況，保證下套管作業的順利施工；堅持短起下鉆，每鉆進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；堅持勤活動鉆具，活動幅度大于5m，防止因鉆具在井內靜止時間過長而發生卡鉆事故；保持適當的排量，有效排量不低于28L/s，鉆進時環空平均返速大于1.1m/s；切實做好井塌的預防工作，防止因井塌而導致卡鉆事故；發現井漏要立即起鉆，不可中途開泵再試，防止因井漏而導致卡鉆事故；鉆完進尺后，充分調整好鉆井液性能，然后大排量循環清洗井眼，鉆頭放到井底，開動轉盤以不低于80r/min轉動鉆具30min，然后鉆具在一個立柱范圍內上提下放，循環至振動篩上基本不見砂子，方可進行下一步作業。

3.2優化防塌措施

鉆井液密度是防塌的基礎，因此，必須嚴格按照設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；如鉆井液密度已經達到設計上限，井口應有溢流，按實際情況適當提高鉆井液密度；堅持每起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，下完后要對鉆桿內灌滿漿，再接方鉆桿開泵循環，防止因井內液面下降過多而造成井塌事故；嚴格控制鉆井液失水，隨時觀察巖屑返出情況，及時發現井塌的預兆；鉆進中加強鉆井液性能管理，保持鉆井液性能的相對穩定；禁止長時間定點大排量循環，記錄好每次開泵循環點，要盡量避開單點位置多次循環；一旦發生井塌，適當提高鉆井液粘度、排量，及時將大塊巖屑帶出地面。直至正常后方可繼續鉆進；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，同時利用復合堵漏劑，進一步提高鉆井液的封堵能力；改造配漿時就加足聚合物，鉆進過程中以少加勤加的方式補充其含量；

根據巖屑情況、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優化防漏措施

良好的抑制性控制及合理的泥漿流變性，是預防鉆具泥包的最有效的方法。因此要控制加重速度，每循環周加重幅度不超過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合堵漏劑、鋸末，強化造壁，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（每下鉆300m鉆井液要循環一周），防止憋漏地層；一旦發生井漏，立即采取堵漏措施，利用主罐配制堵漏液3%復合堵漏劑（鋸末）+0.2%HV-CMC+0.3%FT-1進行定點堵漏，防止井漏后井噴；如果井深在870-1100m再次發生井漏，使用土粉+復合堵漏劑+鋸末進行定點堵漏失敗后，出現嚴重井漏（漏失量20-50m3/h）時，應立即上報公司，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生激動壓力而引起的井漏、井塌復雜情況發生；仔細觀察泵壓的變化情況，做到及時發現異常，及時采取措施，及時避免復雜的發生；全井要求利用2方攪藥池水化200-300kg土粉及時補充，確保土粉在鉆井液中的含量，使之維護井壁穩定。

3.4優化改進鉆井液配方和現場維護處理工藝

結合現場實際，對所得實驗數據進行分析優選，選擇適合的降濾失劑，同時確定了加量范圍，優化配漿鉆井液API失水不大于3ml在現場應用取得效果很好。防止出現φ215mm井眼鉆具泥包問題，改進配漿方案，鉆井液方面除了降低失水，防止泥巖水化膨脹，增強潤滑能力外，工程上加大泥漿排量，提高上返速度，相互協同，杜絕大井眼泥包現象。要求加重后鉆井液漏斗粘度不高于50s，鉆進時鉆井液力求實現低粘高密度，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，轉盤轉數不低于80 轉/分鐘，進入易塌井段前密切監控鉆井液濾失量，并適當提高密度至設計上限，保證正常鉆進不塌不卡，現場應用取得了較好效果。

4　結語

（1）低滲透的孔隙儲層具有較強的壓力敏感效應，地層壓力下降后滲透率大幅下降，導致井底壓力泄壓慢，地層壓力系數高。（2）低滲透裂縫型儲層高壓區分布具有一定規律性：斷層遮擋作用下，裂縫主滲流方向是高壓區主要分布方向。（3）鉆井預防措施方面，鉆井液性能是預防噴、塌、卡、漏最重要的環節。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，防止水浸導致塌、卡、漏等惡性事故發生。

［1］王志杰，林承焰.特地滲透裂縫性油藏開發模式及高效開發實踐［J］.內蒙古化工，2001.

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

［3］柳廣第.天然裂縫儲層地質分析［M］.北京：石油工業出版社，1985.

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

彭壯，（1966—），男，黑龍江大慶人，高級工程師，學士，研究方向：鉆井地質調整井壓力預測與檢測技術。