喇嘛甸油田淺氣層分布規律及井噴預防措施研究

田 野

（大慶油田有限責任公司采油工程研究院，黑龍江大慶163453）

1 區域地質簡介

1.1 區域構造概況

喇嘛甸油田位于松遼盆地中央凹陷區大慶長垣最北端，是一個受構造控制的多油層非均質嚴重的砂巖油田，構造整體上為短軸背斜，東翼緩西翼陡，東翼的傾角為6°，西翼的傾角為18°～22°。北端以4°傾角向北傾沒。南端傾角不到1°，其鞍部與薩爾圖構造相接。整個構造被北西方向延伸的37#、39#和51#三大斷層切割成面積不等的北、中、南三大塊，區域內共發育73條斷層。斷層的延伸方向與構造軸線斜交，以北西向延伸的一組為主，另一組為北西西向零星分布的小斷層。所有的斷層均為正斷層。斷層延伸長度一般為1～2km，最長可達6km以上。斷距一般為10～20m，最大斷距超過150m，斷層面傾角一般為50°左右。

喇嘛甸油田屬于背斜型砂巖油藏。油、氣、水分布受構造控制，在平面上呈環帶狀分布，頂部有氣頂。儲層沉積環境為河流—三角洲沉積，巖性細砂巖、細粉砂巖、泥質粉砂巖為主，層內、層間非均質嚴重。

1.2 淺氣層沉積特征

喇嘛甸油田淺層氣主要是指嫩三段至嫩四段所含的氣，縱向上甚至從嫩二段上部的砂巖延伸到第四系底部砂巖均不同程度含有氣層，埋藏深度約在50～660m。嫩江組地層沉積時自下而上逐層退覆收縮，反映了湖盆由水進到水退的沉積過程，嫩三段地層由灰白色砂巖、粉砂巖與灰到黑色砂質泥巖、泥巖組成的3個反旋回組成，嫩四段地層巖性為灰綠、灰白色砂巖、粉砂巖與灰綠色泥巖間互層，上部夾紫紅、棕紅色泥巖，下部夾灰黑、灰色泥巖。

2 影響淺氣層分布的控制要素

2.1 構造因素

從構造圖上看，淺氣層分布于構造高部位，構造因素在成藏中起到決定性的作用，只在一定構造高度以上，才發育淺氣層。喇嘛甸油田是一個不對稱的短軸背斜，背斜軸部高兩翼低，油氣水按重力分異，天然氣聚集在背斜頂端，即構造高點處。見圖1。

圖1 背斜斷鼻構造對天然氣的封閉作用

從油氣的運移和聚集來看，斷層對淺氣層形成主要起到2方面的作用，一是對天然氣的聚集起到封閉遮擋作用，二是對天然氣運移起到通道的作用[1]。同時，斷層的影響，改變了各斷塊的構造深度，使各斷塊的含氣深度不同。見圖2。

2.2 巖性因素

圖2 斷層對天然氣的封閉作用

淺氣層的分布也與巖性因素有關。嫩三、嫩四段以砂巖為主，且砂層較厚，砂巖間的孔隙為天然氣的儲集提供有利的空間，同時也為天然氣向上運移提供有利通道。現場表明，發生井噴和氣侵的井砂巖厚度比較大。

3 喇嘛甸油田淺氣層發育情況

依據喇嘛甸油田南中塊西部的地質分層數據、構造情況及實鉆資料，在嫩二段頂部構造海拔-510m（相當于井深660m）范圍內發育淺氣層，按嫩二段頂海拔深度將淺氣層劃分為3種類型。

淺氣層主要高壓區（紅區）：嫩二段頂部海拔深度-420m以上，相當于嫩二段頂部井深600m以上。

淺氣層高壓區（藍區）：嫩二段頂部海拔深度-450～-480m，相當于嫩二段頂部井深600～630m。

淺氣層主要含氣區（黃區）：嫩二段頂部海拔深度-480～-510m，相當于嫩二段頂部井深630～660m。

4 預防淺氣層井噴方法

井噴失控是損失巨大，影響惡劣的災難性事故。一旦發生淺層氣井噴事故,將造成設備埋沒、人員傷亡、油氣資源浪費、井眼報廢、環境污染及大量資金損失等嚴重后果[2]。

針對喇嘛甸地區地下地質情況及在鉆井施工中所獲得的經驗，總結出了適合該地區的預防淺氣層井噴的5種方法。

（1）要合理設計井身結構。對預測位于淺氣層區的井，設計時應要求下表層套管以封固上部疏松地層，同時考慮保護淺水層，水泥返至地面且保證封固質量良好。

（2）安裝井控裝置。根據地質設計確定合理的井身結構之后，就以預測的最高地面壓力為標準選配井控裝置。

（3）合理設計鉆井液密度。必須使鉆井液液柱壓力略大于地層壓力，這個略大的壓力至少要能夠抵消起鉆時的抽吸壓力，鉆井液密度按規定的0.07～0.15g/cm3高附加值附加。

（4）嚴格控制起鉆速度，起鉆速度過快會引起抽吸井噴。

（5）井內停止循環的時間越短越好，起鉆后必須立即下鉆。

5 現場應用情況

應用以上方法指導喇嘛甸油田鉆井施工，2015年以后在喇嘛甸油田共布井853口，其中808口井位于淺氣層區，設計井全部下表層套管，表層下至淺水層以下穩定泥巖處，下深100～200m；采用適當鉆井液密度開鉆，喇嘛甸淺氣層區設計一開鉆井液密度一般為1.20～1.25g/cm3；嚴格控制起鉆速度；停泵時間不可過長，起鉆后立即下鉆。現場實際情況表明，2015年以后淺氣層事故復雜率明顯大大降低。

6 結論

（1）喇嘛甸油田淺氣層為背斜砂巖氣藏。構造因素在氣藏形成過程中起到決定性的作用，背斜構造及斷層的發育有利于天然氣的聚集；同時，巖性因素對氣層的分布起到一定的作用，使淺氣層的分布更加復雜。

（2）喇嘛甸油田淺氣層縱向發育井段大部分集中在嫩四段至嫩三段地層。平面上主要分布在背斜構造頂部以及斷層遮擋的構造圈閉中。

（3）結合淺氣層分布規律，采取相應預防措施，能有效避免淺氣層井噴事故發生。

[1] 張厚福，石油地質學[M].北京:石油工業出版社，1999.

[2] 蔣希文.鉆井事故與復雜問題[M].北京:石油工業出版社，2001.