作者简介:王维斌,硕士研究生,高级工程师,毕业于西南石油学院。

从事钻井地质科研与生产管理工作。

地址:(400021)重庆市江北区大石坝大庆村。

电话:(023)67321137。

川东宣汉 开江地区恶性井漏特征及地质因素王维斌 马廷虎 邓团(四川石油管理局川东钻探公司)王维斌等.川东宣汉 开江地区恶性井漏特征及地质因素.天然气工业,2005;25(2):90~92摘 要 川东北部宣汉 开江地区目前为川东地区天然气勘探的主要区块,钻井中井漏普遍,给钻井生产带来重大损失,严重影响井下施工安全。

因此,正确认识漏失的性质、原因以预防和采取有效措施治理井漏是宣汉 开江地区钻井中迫切需要解决的问题。

文章对宣汉 开江地区恶性井漏的特点及地质因素进行了分析,该区恶性井漏的特点是漏失井段长,漏失层段多,漏速大,漏失量大;沙溪庙组 自流井组、嘉五1亚段及飞仙关组地层恶性井漏特征明显,发生的频率高。

资料表明,发生恶性井漏的漏层的漏失通道及储液空间主要为大型溶洞或大型裂缝系统;纵向压力剖面上,近地表正常静水柱压力带常发生恶性井漏,压力过渡带恶性井漏发生的频率相对较高,异常高压带较少发生恶性井漏;不同的压力带及复杂压力系统共存条件下,容易产生新的漏失通道或储液空间,诱发恶性漏失。

主题词 川东北部 钻井 井漏特征 地质因素 天然气 勘探川东北部宣汉 开江地区主要是指温泉井构造带、五宝场盆地、黄金口构造带及其周边地区,包括温泉井、黄龙场、渡口河、罗家寨、铁山坡等构造,为目前川东地区天然气勘探的主要区块。

至2003年底,该区完井41口,获工业气井18口,获得了近1000亿立方米天然气探明地质储量。

可以预见,在今后很长一段时间内,宣汉 开江地区仍将是川渝地区增储上产的主要区域。

但是,由于该区构造、地层孔洞缝发育及流体分布、地层压力系统等客观地质情况复杂,钻井中井漏时常发生,特别是恶性井漏,严重滞后了钻井作业周期,损失钻井液,而且经常导致卡钻、井塌等井下复杂。

因此,正确认识井漏,科学地分析发生井漏的地质原因,有助于更进一步预防和治理井漏,减小损失,提高勘探效益。

一、井漏特点(1)井漏普遍,出现的频率高。

已钻构造均发生不同程度的井漏,90%的完钻井有井漏显示,平均约4层(次)/井,气、水显示与井漏显示比约1 1,说明在川东北部地区,井漏显示经常发生。

据统计,沙溪庙组 石炭系各层均有不同程度的井漏,其中沙溪庙组、须家河组、飞仙关组及长兴组井漏最频繁。

(2)漏速大、漏失量大,部分井发生恶性漏失(钻井液无返)。

!漏速:漏速小于20m 3/h 的微漏、小漏占40%;漏速在20~50m 3/h 的中漏占20%,漏速大于50m 3/h 的大漏占13%,钻井液失返、不能建立循环的恶性井漏占27%。

表明宣汉 开江地区的井漏主要是中漏、大漏甚至恶性井漏。

∀单层漏失量:单层漏失量普遍在10~30000m 3之间,其中以200~1000m 3者居多,平均每漏失层的漏失量为1150m 3。

单层漏失超过1000m 3的有14层,占漏失层数的10%,占总漏失量的比例达94%,其中恶性井漏的漏失量占漏失总量的比例达95%。

#单井漏失量:平均每口井漏失4130m 3,全井漏失量大于5000m 3的井占24%,占总漏失量的比例达83%。

(3)恶性漏失井段长、漏失层段多、漏层不易确定。

上部地层用低密度泥浆或清水钻进时,有的少则几米,多则几十米就可能出现不易堵住,且易再次发生井漏,到底是老漏层复漏,还是新漏层出现,现场很难作出准确判断。

多次恶性井漏的情形在钻井中经常出现。

东安1井沙溪庙组井段698~1670m 用密度1.03~ 1.08g/cm 3泥浆、充气泥浆钻进,能较准确判断的漏失无返的漏层就有12段,漏失钻井液16400m 3。

(4)主要恶性漏失构造及井层。

资料表明,罗家寨、东安场、温泉井、黄龙场等构造井漏最严重,恶性∃90∃钻井工程 天 然 气 工 业 2005年2月井漏层位主要有沙溪庙组 自流井组,嘉五1亚段及飞仙关组;主要恶性漏失井有温泉1、黄龙3、东安1、罗家2、3井,单井漏失量超过10000m3。

(5)恶性漏层治漏效果较差。

微漏 大漏的层段钻井中一般治漏效果较好,恶性漏层治漏效果差。

钻井中井漏无返、不能建立起循环的恶性漏层94%能长时间地通过各种综合治漏方式堵住或减轻漏失程度,6%的漏层不能有效治漏,钻井中只有采用清水强钻至固井层位后固井封堵漏层,如黄龙3井嘉四3亚段、罗家2井嘉五1亚段漏层,而罗家3井嘉五1亚段、东安1井沙溪庙组堵漏无效清水强钻后,井下复杂最终弃井。

总之,开江 宣汉地区恶性井漏的频率较高,漏失量大,漏层复杂,恶性井漏是该区主要的漏失特征。

二、主要恶性井漏层段孔洞缝发育特征资料表明,漏层的漏失通道、空间以基质孔隙、不发育的溶蚀孔隙及小型网状或单裂缝为主时,漏速一般小于20m3/h,漏失量小,为微漏 小漏,一般采用桥浆或随钻堵漏剂容易堵住或钻井过程中漏失通道被细小岩屑等颗粒堵塞井漏自停。

漏层的漏失通道、空间为大型溶洞或大型裂缝系统时,漏失井段据岩屑、钻时、钻井液录井等易准确判断,漏层在钻井中一般钻时降低明显或放空,钻井液失返(表1),泵压下降等,漏速一般大于50m3/h,漏失量一般大于1000m3,往往发生恶性(严重)井漏。

根据资料分析,主要恶性漏层沙溪庙组 自流井组、嘉五1亚段、飞仙关组的孔(洞)隙、裂缝发育特征有别。

表1 大型溶洞或裂缝漏失特征表井号层位漏失量(m3)最大漏速(m3/h)放空黄龙1J2s3266失返 1.52m黄龙5T1j51157140 1.96m罗家2T1j5113370失返 1.90m罗家3T1j5135050失返0.20m金珠1T1j512472失返 2.05m(1)浅层沙溪庙组 自流井组恶性井漏:由于开江 宣汉地区处于川东弧与大巴山弧两组构造交汇处,先受到南东 北西向主导构造应力作用,后又受到大巴山弧北东 南西向挤压应力作用,纵向上多期次、反复受力,形成高陡构造为主体的构造格局,地面岩层破碎严重,疏松,地表及浅层裂缝发育,具有大量的井内流体漏失的通道及容纳空间,有的通道或空间甚至和地表连通,井内流体从地面流出,发生大漏或恶性井漏的频率较高。

根据东安1井沙溪庙组发生恶性井漏层段的微电阻率成像测井资料表明,该井所处构造部位受构造应力作用强,浅层构造裂缝发育、破碎,漏失层段(砂岩段)高角度构造裂缝非常发育。

同时,在钻井施工中诱发了新的压裂缝,从而加重井漏。

根据测井解释,构造裂缝产状与主断层的产状基本一致,说明该井构造部位浅层裂缝发育受区域构造主应力的控制。

由此分析,宣汉 开江地区浅层恶性井漏频繁与该区受到强烈、复杂的构造应力作用而产生的大量的构造裂缝有关。

(2)嘉五1亚段恶性井漏:虽然嘉五1亚段井漏的次数不多,但漏速大,漏失量大,钻井中多有放空现象,为典型的恶性井漏。

其中的罗家2、3井嘉五1亚段漏失48400m3钻井液,占该层的80%,占该区的30%,可见嘉五1亚段井漏之严重,具有代表性。

其原因:一是由于靠近开江古隆起核部,印支运动后,地层长期遭受风化剥蚀,嘉五1亚段可能发育大型古岩溶洞。

二是嘉五1亚段处于中层构造,断层、裂缝发育,可能存在大型裂缝。

三是构造裂缝、古岩溶洞相互连通。

因此,漏层不但具有较大的漏失通道,更具有大量的储液空间,钻井中一旦钻遇,往往是钻井液有进无出,发生恶性井漏。

如罗家寨构造罗家3井嘉五1亚段井深2886~2896.42m放空0.2 m后井漏无返,测井解释2894.5~2898.5m为漏层,其中大井径的漏层厚度有2.5m。

而同场(相距3.8m)钻的罗家6井,嘉五1亚段没有放空、漏失,测井、录井反映地层致密,罗家1、4、5井等该段未见溶蚀孔隙,其它构造录井中也很少发现具有溶蚀孔隙,说明川东北部宣汉 开江地区嘉五1亚段岩溶不发育。

因此认为,嘉五1亚段主要为大型裂缝恶性漏失。

(3)飞仙关组恶性井漏:宣汉 开江地区飞仙关组是目前重点勘探层位,钻井取心资料表明,漏失层段的主要漏失通道及空间为溶蚀孔隙,孔隙度一般2.0%~16.0%,溶洞、构造裂缝不发育,仅有少量高角度构造小缝。

因此,飞仙关组恶性井漏的通道及储液空间主要是发育的溶蚀孔隙。

三、恶性井漏与地层压力特征宣汉 开江地区由于构造部位、断裂的发育程∃91∃第25卷第2期 天 然 气 工 业 钻井工程度、储层性质及发育情况的差异,致使压力系统相对独立,纵向上普遍存在多产层、多压力系统,而且地层压力高低间互,气水关系、压力系统复杂,具不同的地层压力剖面特征,在钻井过程中恶性井漏呈现较大的差异。

1.纵向上不同压力带中的恶性井漏研究成果表明,宣汉 开江地区石炭系以上地层压力剖面在纵向上可分为三个压力带,漏失层特征各不相同:!近地表正常静水柱压力带(地表漏失带)。

主要层位为沙溪庙组 嘉三段,地层压力系数在1.00左右或小于正常静水柱压力,体现为低压异常特征,钻井中以井漏为主,漏层一般承压能力较差。

该带纵向上的延伸深度及平面上的分布范围与构造的褶皱强度、断裂破坏程度、地表岩层出露的新老、纵向上断层、裂缝、孔洞的发育及连通程度以及距离深大断裂的远近有关。

根据目前已钻构造及井层分析,构造地面海拔位置高,受构造应力作用较强,浅层裂缝发育的老鹰岩、东安场、罗家寨、温泉井构造的地表漏失带较深,可达2000m左右。

其中,东安场构造沙溪庙组低压(压力系数小于0.500)漏失带可能达到2500m左右。

该带钻井中用清水或低密度钻井液钻进常发生恶性井漏,井漏持续时间长,漏速大,漏失量大,漏失井段长、漏失层段多,初期漏失的井段容易判识,随暴露的井段增长或多次堵漏后,漏失井段不易判识。

但该区渡口河构造处于五宝场盆地中,沙溪庙组存在浅层气藏,地表漏失带相对较浅。

∀压力过渡带。

层位从嘉二段 飞仙关组,压力系数1.00~ 1.40,该带由开放的压力系统过渡为封闭的压力系统,地层压力在纵向上变化较大,可具有多个压力系统存在,压力系统复杂,气水关系较复杂。

该带恶性井漏、气侵或水浸可同时发生,恶性井漏发生的频率相对较高,容易出现压力敏感。

#高压异常带。

层位为二叠系 石炭系,地层压力系数大于1.40。

温泉井、黄龙场、铁山坡构造压力系数达1.70,渡口河、五宝场构造区压力系数可达1.90左右。

钻井中主要为气侵、水浸显示,较少发生恶性井漏。

2.复杂压力系统共存条件下的恶性井漏主要是指同一裸眼井段可能存在不同的压力带,如地表漏失带与过渡带或过渡带与高压异常带共存,存在多个不同的原始地层压力层段,压力系统复杂,致井内出现气侵(水浸)与恶性井漏或%上喷下漏&、%下喷上漏&同存的不平衡的复杂情况。

这种漏失层段本身具有一定的承压能力,具有一定的漏失通道、储液空间或有的层段岩性致密,原始状态不具漏失通道和储液空间,由于井内液柱压力突破了地层破裂压力,产生了新的漏失通道或储液空间,诱发恶性漏失。