杏樹崗地區黑帝廟淺氣層地質規律研究

何星 吳廣民 大慶油田有限責任公司采油工程研究院

杏樹崗地區黑帝廟淺氣層地質規律研究

何星 吳廣民 大慶油田有限責任公司采油工程研究院

杏樹崗地區由于黑帝廟淺氣層發育，且埋深淺，淺氣上竄速度快，在鉆井施工過程中多次發生井噴、井涌、氣侵、固井后套管外冒等復雜情況，尤其是井噴事故危害極大。通過開展精細地質研究，進行動、靜態地質分析，詳細研究了杏樹崗地區淺氣層分布規律。分析了淺層氣井噴特點，研究總結出了預防淺層氣井噴的方法。實踐證明預測淺氣層技術和采取的防噴技術行之有效，具有較強的可操作性，確保鉆井生產的順利進行。

黑帝廟；淺氣層；井噴預防；杏樹崗地區；

1 地質概況

1.1 構造簡述

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

1.2 含淺氣的黑帝廟儲層沉積和物性特征

杏樹崗地區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）。

杏樹崗地區黑帝廟淺氣層儲層主要為水下分流河道和河口壩。砂體主要以條帶狀分布，發育規模較大，層數較多。巖心分析資料表明，杏樹崗南部地區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，屬高孔高滲儲層。杏樹崗北部地區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，屬高孔高滲儲層。

2 淺氣層分布的影響因素

2.1 構造因素

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

2.2 斷層因素

斷層對天然氣在淺層的聚集主要有兩個作用，首先對天然氣的運移起到了通道作用；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，這就說明了砂層發育情況對油氣的運移是有利的。在淺氣層的分布上巖性也起一定的作用，只有儲集層的物性適宜儲集天然氣，才有可能儲氣成藏。

3 杏樹崗地區淺氣層發育情況

杏樹崗黑帝廟淺氣層埋藏淺，三角洲前緣砂體發育，儲層物性較好。垂向上形成多套氣水系統。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沉積比較穩定，穩定的泥質沉積對氣藏具有一定的分割作用，因此形成典型的層狀構造氣藏。同一氣藏，構造高部位縱向上多表現為連續的氣層，氣層厚度大，產能相對較高；構造低部位，則出現多個氣水界面。

確定淺氣層縱向發育井段的途徑主要兩個：一是根據試油試氣結果。將有氣顯示的井與黑帝廟底面構造圖相結合，發現這部分井均都處于在局部構造高點上。

二是利用鉆井過程中發生井噴等事故顯示結果。杏樹崗地區位于淺氣層區的井約有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），其中由于井噴而導致報廢的井有11口，約占總井數的0.36%。根據已完鉆井的相關數據可以看出，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。淺氣層發育深度隨著構造深度的變化也發生了相應的變化［1］，一般在200～600m之間。

4 預防淺氣層井噴的方法

淺層氣井噴是一個世界性的鉆井技術難題，國內外幾乎每年都有淺層氣井噴的鉆井事故發生。一旦發生淺層氣井噴事故，造成井眼報廢、井噴著火、甚至鉆機埋沒等嚴重后果［1-3］。

針對杏樹崗地區的地下情況以及在鉆井施工中所獲得的經驗，總結出了適合該地區的四種預防淺氣層井噴的方法。

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

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

（3）起鉆時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）嚴格控制起鉆速度，避免抽吸引起井噴。

5 現場應用

使用該方法指導杏樹崗地區鉆井施工，2014年以后在杏樹崗地區共布井520口，淺氣層事故復雜率0.38%，且均表現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雜率（4.00%）。

6 結論

杏樹崗地區黑帝廟淺氣層為巖性-構造氣藏。杏樹崗地區發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律，采取相應預防措施，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識［J］.大慶石油地質與開發，2002，2：4.

［2］ 楊壽山.積極保護高產油氣藏科學防治井噴對策［J］.江漢石油職工大學學報，2002，1：15.

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