米桑油田鹽膏層下油藏水平井開發軌跡優化探討

吳豐

摘要：本文主要介紹米桑油田鹽膏層下Asmari A組水平井開發軌跡優化，通過對該油田Asmari油層地層巖性進行分析，找出水平井開發作業技術難點，針對技術難點進行水平井軌跡優化，需求最優軌跡進行Asmari油藏水平井開發。

關鍵詞：鹽膏層水平井軌跡優化

一、前言

鹽膏層是以鹽或石膏為主要成分的地層，由于鹽膏層的塑性蠕變、非均質性、含鹽泥巖的垮塌等地質因素，在鉆井施工過程中常常引起卡鉆、埋鉆具、套管擠壞、固井管外水泥擠空等工程事故，施工作業風險極大，甚至因鹽膏層影響而無法鉆達設計井深或中途報廢，順利鉆穿鹽膏層是油氣勘探開發技術難點之一。

二、米桑油田鹽膏層巖性分析

米桑Asmari油藏包括3個主力油層，Jeribe地層中下部分別是位于杰瑞比（Jeribe）地層的AsmariA組油層，巖性為白云巖質石灰巖與石膏夾層，是目前Asmari油藏的主要開發層位;位于上基爾庫克（Upper Kirkuk）地層的AsmariB組油層，巖性為白云質石灰巖和砂巖互層;位于下基爾庫克（Lower Kirkuk）地層的AsmariC組油藏，巖性為砂泥巖互層。本文著重討論Lower Far鹽膏層下的Asmari A組的開發。Lower Fars的復合鹽膏層以鹽巖、硬石膏、頁巖、軟泥巖為主，中間夾薄層泥巖、泥質粉砂巖。鹽巖，石膏、膏泥巖、泥膏巖交互沉積于全井段，在砂泥巖的孔洞、裂隙中充填白色鹽和石膏。石膏在沉積過程中受高溫高壓的作用，發生脫水反應，井眼鉆開前具有硬石膏的性質，井眼鉆開后，硬石膏吸水膨脹，導致井眼縮徑，夾雜在泥頁巖中，充填在泥頁巖裂縫中的硬石膏吸水膨脹后，導致井壁剝落、掉塊或垮塌。鹽巖蠕變縮徑，鹽溶后井壁垮塌等特征，特別是在深井、高溫條件下鹽巖層的蠕變速率可高到立即閉合卡死鉆頭的程度;軟泥巖存在于鹽層、膏層或膏泥巖層中間，厚2～6米，單層最大厚度為31米，其主成分為褐色泥巖，具有含鹽膏、欠壓實、含水量大、強度低、可鉆性好和易塑性流動等特點，當鉆井液液柱壓力不能平衡其蠕變時極易造成縮徑卡鉆。頁巖由黏土物質硬化形成頁狀或薄片狀層理發育，極易發生破碎脫落;這類復合鹽層還普遍受構造應力和斷層的影響，其鉆井難度很大。

三、Asmari油藏水平井技術難點分析

米桑油田Asmari油藏水平井定向段設計在下法斯（Lower Fars）地層Mb4小層至杰瑞比（Jeribe）地層A3油層之間（垂深范圍2500～3000m），需要分別在12-1/4”井眼完成部分增斜段施工，以及8-1/4”井眼完水平井著陸和水平段鉆進。區域地質資料和完成井資料統計顯示，米桑油田下法斯（Lower Fars）地層mb4至mb2層段存在異常高壓鹽水層，需要使用鉆井液密度2.25～2.32g/cm3平衡地層壓力，高比重飽和鹽水鉆井液體系容易造成鉆具托壓，甚至發生壓差卡鉆，大幅度降低了定向鉆具組合的造斜能力;鹽巖含量高的層段機械鉆速高，泥質含量高的石膏段機械鉆速低，容易造成工具面不穩，不利于滑動鉆進過程中軌跡控制;地層破裂壓力系數2.41，密度窗口窄，隨著定向井井斜增加，井壁穩定性變差，易發生井壁坍塌;A組油層距離9-5/8”套管鞋的垂深差僅40～50m，A3油層距離A組油層頂部的垂深差僅40～60m（如圖1所示），8-1/4”井眼可用造斜段不多，實現水平井精確著陸難度大;儲層存的疏松的白云質石灰巖層段，易發生漏失，鉆井液排量受限，螺桿鉆具不能輸出足夠動力;受完井管串下入能力的限制，定向段造斜率不能超過過12°/30m。

四、Asmari油藏水平井軌跡優化

根據Asmari油藏特性模擬了4條Asmari油藏水平井軌跡（如圖2所示），分別實現垂深2820、2830、2840和2850m的水平井著陸控制目標。軌跡設計過程中需綜合考慮的因素包括：造斜點越靠上，可利用的造斜井段越長，造斜率越低，但定向控制井段越長，靶前位移也相應增加;Mb2純鹽層厚度不均，考慮12-1/4”井眼進入mb1層0.8m中完的技術要求，盡量在進入Mb2純鹽層之前定向施工到最大井斜;同時考慮鹽膏層最大井斜角與井壁穩定的限制;高風險層段需設計穩斜調整段;套管鞋上下留足穩斜段，避免套管鞋處頻繁起下作業，造成水泥環脫落;鉆具組合、完井管串、電潛泵等入井設備對狗腿嚴重度的限制。對比4條軌跡設計并評價施工難度結果顯示：目的層埋深越深，著陸點前位移增加，第二增斜段的增斜率降低，施工難度越低（如圖3所示），根據模擬建議先期開發Asmari A3油層。

五、總結

鉆具組合、完井管串、電潛泵等入井設備特性，控制水平井狗腿嚴重度低于10°/30m進行Asmari A3組油層開發，既可以滿足油藏開發需求，有能保證定向動力工具造斜能力，同時保證井下管串下入安全。隨著鉆井經驗的積累和對鹽膏層蠕變特性的進一步摸索，可以逐步提高穿鹽膏層最大井斜，從而需求Asmari A1和A2油層水平井開發可能性。

參考文獻：

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