地質工程原生數據預測深層小尺度裂縫性地層漏失特征-

何旭晟 周井紅 管桐 代紅 魏攀峰 潘孝青

摘要：中江-蓬萊氣區筇竹寺組地層是典型的深層裂縫性地層，鉆前漏點垂深、具體漏速等不清楚，現有堵漏手段匹配性差，漏失處理消耗工時偏高。為此，利用從現場錄井、測井、鉆井等歷史數據中提取地質工程可以測量的信息138 項，計算全部因素對漏速的影響特征系數，采用削元法篩選漏失主控因素16 項。室內模擬地層裂縫尺度0.008～0.130 mm 時，測試6 項鉆井液性能主控因素對漏速的影響特征系數范圍與礦場計算特征系數范圍一致，該裂縫尺度超過巖心觀察范圍，分析存在裂縫摩滑效應。優選粒徑0.001～0.010 mm 納米活性顆粒，室內測試密度2.24 g/cm3 水基鉆井液加質量分數0.1%～0.8% 的顆粒時，寬0.008 mm 裂縫內鉆井液漏失摩阻提高了0.01～0.16 MPa；橋堵體系中加入質量分數0.1%～0.5% 納米活性顆粒后，寬0.008～0.140 mm 裂縫承壓提高至7.2～10.9 MPa，改善堵漏效果可行。現場開展2 井次漏點預測，實際漏點預測率80%，預測垂深偏差不大于31 m，相對傳統方法提升明顯。2 井次中累積完成5 次堵漏，一次堵漏成功率80%，單次漏失處理消耗工時28.25～39.15 h，均值32.39 h，相對已作業井下降68.60%。結果表明，地質工程原生數據預測深部小尺度裂縫性地層漏失特征可行。

關鍵詞：天然氣；非常規油氣；深層；工程技術；剝繭算法；防漏堵漏；裂縫；納米顆粒

中圖分類號：TE21；TE28 文獻標識碼： A

0 引言

中江-蓬萊氣區作為四川盆地重要產建區域，對盆地天然氣資源開發意義重大。但氣區探井井漏占總故障時間60% 以上，僅2021 年累計漏失鉆井液超過1.5×104 m3。其中，筇竹寺組埋深5 500 m 以深，漏失總量占比近30%，常用橋堵手段一次堵漏成功率不足40%，單個漏點處理平均工時超過100 h。根據現場取心觀察，中江-蓬萊氣區筇竹寺組地層發育寬0.03～0.10 mm 裂縫，具有深部小裂縫性地層漏失特征［1］，地震、測井信息很難反映。已有研究表明，深部裂縫性地層鉆遇漏失，一次堵漏失敗后，易發生漏失量更大的重復性漏失，增加鉆井成本，延長鉆井周期［2］。為此，提升中江-蓬萊氣區筇竹寺組地層鉆井漏失處理效率的需求迫切。

常規裂縫性地層鉆井堵漏，主要包括準確判斷井下裂縫尺度困難、準確計算漏點的位置困難、封堵材料在裂縫內形成堆積結構困難等難點［3］。中江-蓬萊氣區筇竹寺組地層垂深超過5 500 m，屬于深部裂縫性地層，鉆井作業時地層溫度和壓力更高，井下流體狀態更加復雜，裂縫尺度判斷、漏點位置計算等難度更大。目前，防漏堵漏手段匹配往往依靠經驗性認識，匹配準確性較差，這也是近年深層鉆井的主要難點［4］。

提高深部地層漏失處理效率，首先要明確影響漏失的主要因素，指導防漏堵漏手段準確匹配。一般對于深部裂縫性地層，大部分研究人員關注地層裂縫的尺度，以此作為防漏堵漏手段匹配的重要依據［5］。預測裂縫寬度的方法主要包括經驗法、模型計算法、測井識別與巖心觀察法等三大類。其中，經驗法是依據鄰井或者相似井堵漏經驗，人為判斷地層的裂縫尺度，存在較大的經驗性偏差［6］。模型計算法基于力學基礎理論，建立相應的裂縫寬度解析模型［7］，但地層裂縫尺度自身的復雜性導致公式需要儲層參數不一，適應范圍有限。測井識別與巖心觀察法能夠直觀描述裂縫尺度，是目前分析地層裂縫尺度的主要依據［8］，但這兩種方法均無法直接表征鉆進過程中裂縫動態變化，尤其是液柱壓力、鉆井液性能等因素的影響。

為此，部分學者嘗試直接建立不同因素對裂縫性漏失漏速的影響關系實施漏失預測。曾義金等利用自然語言處理技術從柴達木盆地西部某區塊全部完鉆井的鉆井資料和井漏信息中提取地層數據、鉆井液數據等23 項因素，通過分析各因素與漏失程度的定量關系建立裂縫性地層的鉆前預測方法［9］。其中，自然語言處理技術解決了雜亂礦場信息中快速提取關鍵因素的難題。鄭力會等進一步擴大漏失影響因素研究范圍，利用27 項礦場地質工程因素開展順北油田漏失預測，指導建立了鉆井液性能與漏速的定量調控關系，提高了堵漏手段匹配效率和定量化設計水平［10］。伴隨鉆井漏失研究所考慮的因素逐漸增多，對現場地質工程信息使用的比率逐漸升高。