渤海某油田2D井區開發井項目漏失風險評價及工程對策研究

張野

中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司（天津 300452）

0 引言

井漏不僅會對鉆井作業時效和鉆井液造成影響，還可能導致卡鉆、井噴等事故，甚至引發井眼報廢，從而導致重大經濟損失[1]?？狄懔2]等分析了低承壓能力地層致漏機理,概括出應力籠、阻滲帶和強固環3 種地層強化理論；孔令江[3]等針對井漏進行了漏層確定研究，認為漏失風險綜合研究是提高漏層確定對策制定的有效途徑；LI Yong[4-5]等通過精細描述鉆井液循環系統流量變化特征，實現可控微溢流或漏失，大幅減少了鹽水排放時間，確保了井眼穩定，實現了安全快速鉆穿超高壓鹽水層；席江軍[6]等針對潛山儲層物性特點，對鉆井參數進行優化，得出一套渤海潛山防漏、堵漏技術；翟曉鵬[7-9]等根據漏失發生的不同機理，將漏失壓力分為破裂漏失壓力和自然漏失壓力，并建立了這兩種漏失壓力的計算模型，據此預測了某凹陷斜1 井的漏失壓力。為加快開發進程，更好地指導前期研究并為現場鉆完井作業提供技術支持，有必要對該油田基本設計中的漏失風險評價及工程對策進行研究。

本文以鉆井地質日報為基礎，利用多種技術，逐井開展漏失地質因素的綜合分析，對渤海某油田2D井區的裂縫性漏失、薄弱地層漏失和工程漏失進行綜合而深入的風險評價，并針對不同類型的漏失提出相應的工程對策,為新井風險預測及軌跡優化調整奠定基礎。

1 研究區基本概況

渤海某油田位于渤海遼東灣海域，油田鉆井揭示的地層自上而下依次為第四系平原組、新近系明化鎮組和館陶組、古近系東營組和沙河街組。其中東營組細分為東二段、東三段，沙河街組細分為沙一段、沙二段、沙三段。油田的主要含油層系為東二段、東三段和沙一段、沙二段。

平面上，油田被分為東西兩塊共12個井區。其中，2D 井區為本次方案研究目標區塊，主力含油層段為東二段和東三段，東二段為具有多套流體系統層狀構造油氣藏，油藏埋深1 100.0～1 478.0 m，東三段為具有多套流體系統層狀構造油氣藏，油藏埋深1 210.0～1 667.8 m。該井區完鉆探井、開發井共計15 口，發生漏失井共計8 口（圖1）。2D 井區位于油田西塊北部區域，整體上是受遼中1 號走滑斷層控制的半背斜構造，構造形態東高西低，地層傾角12°～30°，構造較陡，井區內次級小斷層發育使得該區構造復雜化。油田整體上斷裂系統發育，構造活動強烈，表現為受斷層影響的復雜斷塊構造主控的復雜斷塊油田，構造區緊鄰遼中富生烴凹陷，油源充足，成藏條件好。

圖1 渤海某油田2D井區已鉆井漏失井及漏失位置平面圖

2 漏因分析與漏失類型

渤海某油田2D 井區完鉆探井3 口，其中2 口井發生漏失，漏失率66.7%；完鉆開發井12 口，其中6口井發生了漏失，漏失率50%。

根據鉆井地質日報整理統計的漏失情況（圖2），可知渤海某油田2D井區漏失情況涵蓋《海洋鉆井手冊》漏失級別中的微漏至大漏級別，其中微漏占比21.5%，小漏占比50%，中漏占比21.5%，大漏占比7%，漏失層位集中在館陶組和東三段。

圖2 渤海某油田2D井區漏失分布餅狀圖

通過地質、工程綜合研究分析，將渤海某油田2D井區漏失類型歸結為3類（表1），分別為裂縫性、薄弱地層和工程漏失，其中裂縫性又分為斷層漏失和裂縫漏失。

表1 渤海某油田2D井區油田漏失類型分類表

2.1 裂縫性漏失

依據三維地震資料顯示，除遼中1號斷層外，對研究區范圍內10 條主要斷層進行了編號F1～F10（圖3）。按照斷層對構造形成的作用大小，將該區斷層分為三級：

圖3 渤海某油田2D井區斷層分布

1）邊界斷層。遼中1 號走滑斷層和F1 斷層。其中，遼中1號走滑斷層走向北東向，目的層段構造范圍內垂直斷距500 m，延伸長度大于3.0 km，長期持續性活動，是該區構造、沉積的主控斷層；F1斷層北東走向，斷距較大，在目地層段斷距100～150 m，延伸長度大于2.0 km。

2）分塊斷層F2。F2 斷層近東西走向，斷距較大，在目地層段斷距100～150 m，延伸長度大于2.0 km，對構造和油藏起分割控制作用。

3）調節斷層F3～F10。走向以北東向為主，為更次一級斷裂，多為晚期發育,斷距?。ǘ嘈∮?00 m），延伸距離短，延伸長度0.8～2.8 km，使構造進一步復雜化。

實鉆表明該區塊主要由斷層/裂縫引起的井漏風險（J1-1-B1、J1-1-B40、J1-1-B5、J31-2S-2d、J1-1-B25），綜合認為遼中1號走滑斷層和F1斷層是易漏的重要地質因素，裂縫性漏失占已鉆井漏的62.5%。

2.1.1 斷層漏失

以遼中1 號走滑斷層-J1-1-B40 井漏失為例，二開鉆進至2 642.00 m，井口返出突降，循環池液面降低，立即提離井底，降排量至2 500 L/min，井口無返出，排查泥漿泵及地面管匯，無異常，確認井底發生漏失，漏失層位為館陶組，巖性為含礫細砂巖。三開鉆進至4 129.00 m，井口無返出，排查泥漿泵及地面管匯，無異常，確認井底發生漏失，漏失層位為東二下段，巖性為泥巖。由于該井鉆遇遼中1 號走滑斷層、F1斷層，分析認為該井漏失與遼中1號走滑斷層、F1斷層有關(圖4)。

圖4 J1-1-B40井點地震剖面及錄井圖

2.1.2 裂縫漏失

圖5 J1-1-B25井地震剖面及屬性圖

圖6 J1-1-B25井測井曲線圖

2.2 薄弱地層

以J1-1-B37井漏失為例，三開鉆進至4 093.00 m，期間鉆進至3 950.00 m返出量突然減小，循環池液面下降，立即降排量，排查泥漿泵及地面管匯，無異常，確認井底發生漏失。三開鉆進至4 237.00 m，期間鉆進至4 211.00 m返出量突然減小，循環池液面下降，立即降排量，排查泥漿泵及地面管匯，無異常，確認井底發生漏失，漏失層位為東三段，巖性為砂泥巖互層界面、細砂巖（圖7）。造成B37井漏失原因主要有以下幾個方面：

圖7 J1-1-B37井地震剖面及屬性圖

1）漏失段地層處于東三頂部砂泥巖互層段，巖性交替頻繁，屬薄弱地層段。

2）地層對比可見，B37 井較B38 井多發育出一套地層，單層巖性地層厚度薄于B38井，巖性交替更加頻繁，使得B37井較B38井地層更加薄弱。

3）B37 井3 950 m（垂深1 355 m）計算當量靜態密度ECD為1.585 g/cm3，井筒壓力為21.1 MPa（未測聲波，無法計算壓差）；B38 井與其對應深度為3 712 m（垂深1 314.8 m）計算ECD為1.591 g/cm3，井筒壓力為20.5 MPa（未測聲波，無法計算壓差）（圖8）。兩口井對比而言，B37 井漏失位置井筒內壓力大于B38井相同層位，即壓力大且處于薄弱地層，易發生漏失。

圖8 J1-1-B37 井測井曲線及ECD曲線圖

2.3 工程漏失

除斷層、火山巖及特定地層等易漏高風險地質因素外，也存在主要由工程施工中阻卡憋壓造成地層高承壓形成的漏失，這類漏失通常漏速不高，上提中漏速降低，相對容易堵漏，但當其臨近斷層或破碎、高脆性等地層情況下可能出現較嚴重的井漏一開情況，鉆井施工中也應充分考慮。以J1-1-B38井為例（圖9），三開旋轉鉆進至完鉆井深4 086.00 m，一開倒劃眼短起至3 806.00 m，二開倒劃眼短起至3 435.00 m，三開倒劃眼短起至3 260.00 m。倒劃眼期間發生漏失，漏速30 m3/h，循環降低排量至1 600 L/min，提高井漿中隨鉆堵漏劑含量，循環池液面穩定，累計漏失鉆井液35 m3。漏失層位為東二段，漏失巖性為泥巖。井漏是動態過平衡條件下井眼壓力—應力—應變—再平衡的結果[13]，通過工程優化以降低井筒正壓差及盡量避免憋壓等降低常規碎屑巖地層的漏失風險，鉆井動態過程則主要依賴鉆井工程，因而工程優化是降低井漏風險的主要措施。

圖9 J1-1-B38井地震剖面及錄井圖

3 新井預測及優化原則

綜合上述分析，可知該區塊共有8口井漏失，其中由斷層引起漏失的有4 口，由裂縫及薄弱地層引起漏失的井各1口，由工程因素引起漏失的井2口，由此可知斷層及工程因素是引起研究區井漏的關鍵所在。因此，針對斷層及工程因素給出相應的新井預測及優化原則。

1）斷層風險。新井預測及優化應盡量規避近東西向斷層，確需過斷層建議在淺層穿越斷層，需東營組過斷層的應按通行辦法盡量垂直斷層減小軌跡與斷層接觸。小斷層溝通較大斷層時井漏風險較大，鉆井軌跡規避較易實現，因而對于這類斷層也應盡量避開。在新井風險預測中應按從大原則給出風險段，利于鉆井作業做好充分準備，避免速度偏差引發的風險點預測偏差。

2）工程風險。沉沙、阻卡、泥漿比重增大、下鉆過快、鉆壓過大等易于造成憋壓或激動壓力大，進而壓裂地層出現漏失，當其臨近有斷層出現時可能引發顯著井漏，這類漏失受鉆井參數和實際施工影響較大，控制鉆井泥漿及工程參數可以降低漏失規?；虮苊饴┦А?/p>

3）優化后的技術優缺點及應用價值。優化后漏失預測技術的優點在于，可通過對井軌跡地層巖石性質、與斷層的空間位置匹配關系進行多輪次論證，開展井位及鉆井軌跡優化與設計，避開易漏斷層，降低井漏發生的風險，并提出風險處理預案。缺點在于論證過程較為繁雜，需在后續研究中進一步優化。

優化后的漏失預測技術為渤海油田新井風險預測及軌跡優化調整奠定基礎，鉆井工程方案經濟合理，支撐油藏方案順利實施。

4 結論

1）渤海某油田2D井區累計完鉆探井、開發井共計15口，發生漏失井共計8口，其中2口與下套管及倒劃眼起下鉆過程中的阻卡憋壓有關，另外6 口均為鉆進工況漏失，漏失與地質條件密切相關。

2）漏失層位集中在東三段、東二段，通過地質、工程綜合研究，將漏失類型歸結為3 類：裂縫性、薄弱地層、工程漏失。

3）基于該區地質情況，綜合分析認為斷層是井漏易于發生的重要地質因素，新井預測及優化應盡量規避近東西向斷層，確需過斷層的，建議在淺層穿越斷層，需東營組過斷層的應盡量垂直斷層減小軌跡與斷層接觸，應按從大原則給出風險段，利于鉆井作業做好充分準備，避免速度偏差引發的風險點預測偏差。針對工程因素，控制鉆井泥漿及工程參數可以降低漏失規模或避免漏失。

4）漏失預測技術可為渤海油田在鉆井漏失風險預測上提供可靠的科學依據，為新井風險預測及軌跡優化調整奠定基礎。