库车山前盐膏层钻井液漏失成因类型判定

塔里木盆地库车山前钻井期间盐膏层承压能力低,固井、钻井漏失量大,严重影响固井质量和成本控制,准确诊断钻井液漏失主因是高效开展防漏堵漏作业的重要前提。文章从漏失发生的原因上认识漏失,将库车山前区块盐膏层钻井液漏失分为诱导破裂型漏失、裂缝扩展延伸型漏失、小型裂缝型漏失,形成钻井液漏失成因判定模型。开展了全面的资料调研数据分析,揭示了工区盐膏层各段漏失严重程度,频繁程度,漏失发生工况等漏失特征。明确了库车山前盐膏层不同层位漏失成因,泥岩段、膏盐岩段、膏泥岩段主要漏失成因类型为诱导破裂型,次要漏失成因类型为裂缝扩展延伸型;白云岩段、砂砾岩段主要漏失成因类型为裂缝扩展延伸型,次要漏失成因类型为诱导破裂型。     

高密度饱和盐水钻井液在大北30井的应用

塔里木山前克深、大北井区库姆格里姆层巨厚复合盐层发育复杂,埋藏深,盐底变化大,易塑性蠕变、造成阻卡;窄安全密度窗口导致溢流、井漏同存,钻井风险大;钻进中易造成高密度钻井液性能恶化,引起井下复杂。大北30井是塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带大北15号构造西高点一口预探井,实际盐层井段:2740-3837米,层位:库姆格列木群组。近几年山前大部分盐膏层段使用油基钻井液体系,但大北30井四开段1000米复合盐层使用水基钻井液完成。实钻中面临盐膏层段存在着长段盐岩、高盐膏层、高密度、窄密度窗口等钻井液技术难题。通过技术攻关使高密度饱和盐水钻井液体系在配制、维护、处理及现场应用得到了重大突破,四开段使用密度2.38g/cm3饱和盐水钻井液安全顺利钻穿1000米左右的盐膏层,助力该井顺利中完。     

单层复合盐层地应力研究新方法

在单层复合盐岩地层的地应力研究中,单层复合盐岩地层的水平地应力不能简单地认为均匀分布,且等于上覆岩层压力值。文中采用测井资料计算得到研究区块复合盐层上、下砂泥岩地层的岩石力学参数及地应力值,并把上、下砂泥岩地层的参数作为地应力分析的边界条件,建立复合盐层及上、下砂泥岩层地应力计算的分析模型,通过有限元计算得到中间盐层的地应力场。采用该方法对某区域复合盐层的地应力场进行研究,结果表明,单层复合盐层的水平地应力大于其上、下砂泥岩层的水平地应力,对单层复合盐层钻井施工中的钻井液密度设计提供了理论依据。     

多套复合盐层的地应力确定方法

在库车坳陷古近系多套复合盐层的钻井工程设计当中,通常以上覆岩层压力作为最大水平地应力。现场资料调查表明,以此为依据所设计的套管,常常不能满足该地层套管的抗外挤强度要求。为了解决套管抗外挤强度问题,通过实验测试得到该研究区块多套复合盐层上、下泥岩地层的地应力值及中间每一层复合盐层的岩石力学参数,并以此作为边界条件,建立了多套复合盐层及上、下泥岩层地应力计算的有限元分析模型,运用数值模拟方法,反演得到每一层复合盐层的地应力场。采用该方法对库车坳陷某地区多套复合盐层的地应力场进行分析,结果表明,中间盐层的水平地应力最高,其上、下的膏盐岩含泥岩层、泥岩含膏盐岩层、泥岩层的水平地应力依次降低。所建立的分析模型,为该地区井壁稳定及套管安全设计工作奠定了基础。     

塔里木山前构造复杂地质条件下的钻井液技术在大古一井的应用

塔里木盆地山前构造带是国内钻探难度较大,难题较集中的地区之一。该地区地质条件极为复杂,上部为高陡地层,下部为多套高压盐水层、复合盐层、漏失层、坍塌层及高压气层,地层压力系数高。由于地应力大,裂缝发育,采用高密度钻井液钻遇盐岩、盐膏层、易塌页岩、大倾角易破碎地层时,极易发生井漏和井下出盐水,造成漏、塌、斜、涌、卡钻等复杂情况,严重时解卡无效只能被迫采用侧钻,严重制约了钻井生产速度的提高。介绍了天山南构造带超深井大古一井钻井过程中,针对多套高压盐水层,采用乳化石蜡封堵防塌、非渗透成膜钻井液提高地层承压能力、膨胀型堵漏三道新工艺技术,成功地解决了井塌、井漏、钻井液污染等复杂问题,使山前构造带超深井钻井液技术迈上了一个新台阶。     

库车山前盐上长裸眼段承压堵漏工艺技术

库车山前采用盐上长裸眼与盐层同层打开的设计方案,由于盐上长裸眼段存在多套砂泥岩互层及复杂压力体系,钻开盐膏层前的承压堵漏工艺技术是山前钻井关键技术之一。结合库车山前已完钻井承压堵漏情况,总结了长裸眼段承压堵漏的技术难点及常用堵漏配方。针对桥接堵漏中套管内全裸眼段堵漏、渐进堵漏和长裸眼分段堵漏工艺技术进行了探讨,分析了不同堵漏工艺的优缺点,提出了现场施工要点。现场应用结果表明,套管内全裸眼段堵漏工艺在实际堵漏施工中能够取得较好的效果,可为盐膏层安全钻进提供保障。     

塔里木油田库车山前超高压盐水层精细控压钻井技术

塔里木油田库车山前巨厚盐膏层普遍发育超高压盐水,且盐膏层中夹杂破裂压力低的泥岩层,导致安全钻井密度窗口窄, 易发生井涌、井漏、井塌和卡钻等井下故障。通过精细描述钻井液循环系统流量变化特征,定量化钻井液出入口流量差与溢流量、漏失量及高密度钻井液弹性变形量间的相互关系,可以实时快速判断溢流和漏失,计算求取地层压力,并将自动控压排水与控压压回相结合,精确控制地层与井底的压力差,有效控制合适的盐水返出量,大幅降低溢流、井漏等井下风险,形成了超高压盐水层微流量精细控压钻井技术。该技术在克深A井和克深B井进行了现场试验,均安全快速钻穿超高压盐水层,大幅提高了机械钻速,缩短了钻井周期,降低了钻井成本。研究与应用表明,超高压盐水层微流量精细控压钻井技术可快速发现溢流和漏失,精确控制地层盐水返出或者钻井液漏入地层,实现可控微溢流或漏失,大幅减少了盐水排放时间,确保了井眼稳定,实现了安全快速钻穿超高压盐水层的目的,为超深井复杂地层高效钻进提供了新的技术手段。      

塔里木山前构造带高密度钻井液堵漏技术

塔里木盆地库车坳陷山前构造带高密度钻井液漏失非常严重，其性质都属于人为压裂诱导裂缝性漏失，不存在砂、泥岩渗透性漏失；过去采用桥接堵漏技术堵漏成功率低的主要原因是配方中缺少大的架桥颗粒，堵漏材料浓度不够所致。该地区发生井漏特点：漏失最浅在井深2150m处的上第三系，最深在白垩系的井深6862m处；漏失地层岩性主要为膏岩层上部的泥岩、膏泥岩、泥膏岩和盐膏层下部的粉砂岩及细砂岩；75％的漏失发生在钻进过程中，开始漏速为2m^2／h左右，继而增大到10m。左右，漏失量多数在20m。以上；由于压破泥岩类地层而造成的裂缝漏失，漏速一般在20m。以上直到有进无出，总漏量多为50m。甚至上百立方米。由实验研究得知，高密度钻井液在低渗透性砂岩和泥岩地层不会发生渗漏，若发生漏失，都是压成小缝漏失，在砂岩、砂泥岩地层发生较小漏失时，采用小颗粒堵漏剂或降滤失剂随钻堵漏的办法是堵不住的。通过室内实验，结合库车坳陷山前构造带高密度钻井液现场堵漏成功与失败的经验教训，研究出了一套适合不同地层不同漏速的高密度桥接堵漏配方。在却勒101、群6井堵漏和提高地层承压能力挤堵，施工5次，一次成功率为100％。MTC浆使用温度分别为95℃和110℃，稠化时间为240～300min，养护48h后抗压达5～10MPa。     

KL9井超高密度复合盐聚合物环保型钻井液技术

KL9井含大段以盐岩、含盐膏泥岩、软泥岩不等厚互层的复合盐膏层,极易发生盐膏层及软泥岩蠕变缩径阻卡,且该井位于拜城水源地上游地区,环保要求高,不允许钻井液中出现重金属、深色度流体。室内经过大量配伍、配方实验,摸索出一套集成了超高密度、复合盐强抑制、聚合物强包被、环保型的钻井液体系,该钻井液体系抑制性优于复合盐（10％KCl＋20％NaCl）钻井液体系、处理剂生物毒性检测均为无毒、色度与本地土壤色度相近、抗盐膏、黏土污染能力强,最终实现了 KL9井巨厚盐膏层及长段软泥岩安全快速钻井的目标,钻进、起下钻、电测均安全顺利,无划眼阻卡时效。     

库车山前超深超高压盐水层安全钻井技术探索

库车山前深部巨厚盐膏层地质特征复杂,层间超高压盐水普遍发育,纵横向规律性差,地层压力变化大,预测难度高。盐膏层钻井过程中超高压盐水侵入井筒后,钻井液性能恶化,导致喷、漏、卡等复杂事故频发,严重影响安全快速钻井。结合超高压盐水层钻井特征,通过分析超高压盐水赋存的圈闭特点及实钻情况,在钻井液的盐水污染容量限实验模拟和评价的基础上,开展了超高压盐水层控压排水技术的探索与实践,形成了控压排水配套新技术,通过控制节流阀调节井口回压和钻井液排量等手段,让地层盐水按一定比例均匀侵入到环空钻井液中,单次放水量不超过环空钻井液量的10%,多次放出盐水,降低高压盐水层的地层压力系数。解决了库车山前超深超高压盐水层安全钻井难题。现场试验表明,采取合理的控压排水方法能够降低盐水层的压力,在溢流与井漏的矛盾中找到压力平衡点,有利于井控安全的井筒状态。      

库车坳陷古近系盐底卡层技术研究与应用

库车坳陷主体广泛分布古近系膏盐岩,最厚达4000m.盐层底部沉积模式多样,无统一综合对比性标志;同时由于南天山隆升产生垂向剪切与盆山挤压运动,膏盐层塑性复杂变形,导致盐底精确卡层困难.结合欠压实理论总结出盐间泥岩与盐底泥岩的区别,利用120余口井实钻资料,结合盐下沉积序列、底砂岩岩性序列、白垩系残余厚度等证据,刻画了研...     

中秋区块ZQ2井盐膏层水基钻井液技术

中秋区块为塔里木油田3000万吨产能建设重点区块。塔里木油田山前井盐膏地层因地质条件复杂,普遍使用油基钻井液钻井。ZQ1井盐膏地层亦使用油基钻井液,因新近系苏维依组存在低压层,在钻进过程中发生井漏,使用油基钻井液堵漏成功率低,耗时达60多天。为有效解决油基钻井液盐膏层阻卡、堵漏成功率低、钻井液成本高等问题,决定在ZQ2井吉迪克组高压盐膏层和苏维依组低压易漏层采用水基钻井液套打技术。ZQ2井盐膏层水基钻井液技术有效解决了吉迪克组“盐、膏、泥”污染导致的钻井液流变性和失水造壁性控制难的问题,采取主动防漏技术顺利钻穿苏维依组低压易漏层,未出现盐间“软泥岩”堵地面管汇的问题,钻井液性能稳定,井眼畅通。该技术为加快塔里木油田3000万吨产能建设提供了新的可行的钻井液技术思路。     

秋里塔格构造带风险探井中秋1井安全钻井关键技术

中秋1井位于塔里木盆地库车坳陷秋里塔格构造带中秋段中秋1号背斜构造上,是中国石油2017年部署的1口风险探井。秋里塔格构造地面条件极其恶劣、地下复杂极其高陡,膏盐层巨厚,盐下地层、盐层、盐上地层分层构造变形,地震资料差,邻井资料少,复合盐层压力系数复杂,盐层卡层难度大。在精细研究钻井和地质设计、优化施工方案和风险防控措施、优选新型钻井工具和钻井参数的基础上,制定库车山前钻完井提速对策,全井采用定制钻头钻进,盐上地层、盐层、目的层的钻进及试油完井工作协同配合;同时针对苏维依组低压区和库姆格列木群复合盐层段发生的井漏复杂,采用不同堵漏措施,实施14次堵漏作业,地层承压能力明显提高,钻完井周期由420 d缩短至350 d。该井的钻探实践为秋里塔格构造带的油气勘探和整体评价提供了借鉴。     

潜江凹陷古近系盐间地层沉积环境与有机质富集——以潜江组三段下亚段10号韵律为例

潜江凹陷潜江组发育多套富有机质的盐间细粒沉积岩,是潜在的页岩油勘探目标,对盐湖环境有机质富集机制的认识不清制约了页岩油成藏机理的研究。以潜江组三段（潜三段）下亚段10号韵律盐间层为研究对象,综合岩心、岩石薄片、X射线衍射矿物分析与常量、微量、稀土元素分析等地质资料,探讨了潜江凹陷盐间地层有机质的富集机理。根据物质组成和岩相类型,将潜三段下亚段10号韵律盐间层划分为3段,其中,上段、下段由层状白云质泥岩和钙芒硝岩组成,总有机碳（TOC）平均含量为0.83%;中段由纹层状白云质泥岩和纹层状灰质泥岩组成,TOC平均含量为1.35%。盐间层中段黄铁矿的晶体形态、元素地球化学特征反映热液活动参与其沉积。盐间层中段沉积期,古气候相对湿润,水体还原性较强、盐度偏低、生物生产力高;盐间层上段和下段形成于干热古气候条件,沉积水体还原性较弱、盐度高、生物生产力低。潜江凹陷盐间层有机质的富集是热液活动和气候变化共同作用的结果。其中,热液活动为表层水体带来营养物质,利于盐湖生物繁盛和生产力水平提高;古气候的干湿变化通过改变盐湖水体的氧化还原性和盐度,进而影响沉积有机质的保存。     

塔里木油田库车山前高压盐水层油基钻井液技术

塔里木山前深层盐膏层钻井时,高压盐水侵入会导致高密度钻井液性能变差,引发阻卡等井下复杂情况,通常采用排水降压的方式来降低高压盐水层透镜体的压力,对油基钻井液的抗盐水侵能力要求较高。为此,研发了单链多团的新型乳化剂,通过增加乳化剂分子结构上亲水基团的数量,提高其乳化效率,从而提高了油基钻井液的抗盐水侵容量限。室内评价结果表明,采用新型乳化剂形成的油基钻井液密度最高可达2.85 kg/L,抗盐水污染能力达60%以上,高温稳定性良好。克深1101井等多口超深井应用了油基钻井液,钻井过程中钻井液性能稳定,未出现卡钻或其他井下故障。研究表明,该油基钻井液具有良好的流变性、沉降稳定性和抗盐水污染能力,能够解决深井巨厚盐膏岩层或高压盐水层污染的问题,可在塔里木油田库车山前钻井中推广应用。      

三论油气与金属（非金属）矿床的关系——油气与膏盐

世界上大多数含盐盆地都是含油气区。传统地质理论认为膏盐是蒸发作用的产物,具有良好的封盖性能,因此其下易形成油气田。但现今勘探成果表明,膏盐并非均由蒸发作用形成,且多与油气田共生。油气之所以与膏盐共生,是因为地幔流体沿深大断裂进入低速高导层后,开始了费托合成反应,从而形成一系列幔源烃,幔源烃之上,热卤水直接沉淀而形成盐。江汉盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地等厚盐层之下,极有可能存在大型油气田。     

塔里木盆地库车坳陷致密砂岩气地球化学特征

通过系统分析塔里木盆地库车坳陷不同区带致密气藏的天然气地球化学特征,探讨了库车坳陷深层致密砂岩气来源。库车坳陷中段天然气对应烃源岩热演化程度高,天然气主要为高—过成熟煤型气,可能存在三叠系湖相原油裂解气;库车坳陷东部和西部天然气对应热演化程度中等,现今发现的天然气来源于侏罗系煤系（迪那气田）、三叠系湖相泥岩（迪北、博孜气田）,尚未发现湖相原油裂解气。根据库车坳陷不同区带天然气地球化学特征及来源的差异,结合烃源岩热演化差异性,指出大北—克深地区侏罗系—三叠系内有效圈闭有望成为三叠系湖相原油裂解气勘探新领域,秋里塔格构造中段—西段、阿瓦特—博孜古近系膏盐之下白垩系储层内构造圈闭、北部山前带东段侏罗系内构造—岩性圈闭为高—过成熟煤型气有利勘探区域。     

东濮凹陷古近系含盐地层层序特征及成因分析

东濮凹陷古近系含盐地层的层序划分除了依据常规的层序边界识别标志之外,还应该考虑盐韵律的发育特征,使其层序地层划分更为符合含盐地层的实际情况,据此将东濮凹陷古近系含盐地层划分为2个二级层序,10个三级层序,使得盐韵律的发育过程与层序的发育过程得到了统一。含盐地层的三级层序(低频层序)结构中表现出特有的规律:湖侵体系域和高水位体系域中的盐岩层横向展布面积大于低水位体系域中盐岩层的横向展布面积。在高频层序特别是五级层序对应的准层序地层单元中,盐岩层与砂岩层表现出同时异相的沉积关系,它们与下部的暗色泥岩层构成一个完整的准层序地层单元,盐岩的高频层序发育模式为准层序地层高位蒸发成盐。