米桑油田盐膏层下油藏水平井开发轨迹优化探讨

吴丰

摘要：本文主要介绍米桑油田盐膏层下Asmari A组水平井开发轨迹优化，通过对该油田Asmari油层地层岩性进行分析，找出水平井开发作业技术难点，针对技术难点进行水平井轨迹优化，需求最优轨迹进行Asmari油藏水平井开发。

关键词：盐膏层水平井轨迹优化

一、前言

盐膏层是以盐或石膏为主要成分的地层，由于盐膏层的塑性蠕变、非均质性、含盐泥岩的垮塌等地质因素，在钻井施工过程中常常引起卡钻、埋钻具、套管挤坏、固井管外水泥挤空等工程事故，施工作业风险极大，甚至因盐膏层影响而无法钻达设计井深或中途报废，顺利钻穿盐膏层是油气勘探开发技术难点之一。

二、米桑油田盐膏层岩性分析

米桑Asmari油藏包括3个主力油层，Jeribe地层中下部分别是位于杰瑞比（Jeribe）地层的AsmariA组油层，岩性为白云岩质石灰岩与石膏夹层，是目前Asmari油藏的主要开发层位;位于上基尔库克（Upper Kirkuk）地层的AsmariB组油层，岩性为白云质石灰岩和砂岩互层;位于下基尔库克（Lower Kirkuk）地层的AsmariC组油藏，岩性为砂泥岩互层。本文着重讨论Lower Far盐膏层下的Asmari A组的开发。Lower Fars的复合盐膏层以盐岩、硬石膏、页岩、软泥岩为主，中间夹薄层泥岩、泥质粉砂岩。盐岩，石膏、膏泥岩、泥膏岩交互沉积于全井段，在砂泥岩的孔洞、裂隙中充填白色盐和石膏。石膏在沉积过程中受高温高压的作用，发生脱水反应，井眼钻开前具有硬石膏的性质，井眼钻开后，硬石膏吸水膨胀，导致井眼缩径，夹杂在泥页岩中，充填在泥页岩裂缝中的硬石膏吸水膨胀后，导致井壁剥落、掉块或垮塌。盐岩蠕变缩径，盐溶后井壁垮塌等特征，特别是在深井、高温条件下盐岩层的蠕变速率可高到立即闭合卡死钻头的程度;软泥岩存在于盐层、膏层或膏泥岩层中间，厚2～6米，单层最大厚度为31米，其主成分为褐色泥岩，具有含盐膏、欠压实、含水量大、强度低、可钻性好和易塑性流动等特点，当钻井液液柱压力不能平衡其蠕变时极易造成缩径卡钻。页岩由黏土物质硬化形成页状或薄片状层理发育，极易发生破碎脱落;这类复合盐层还普遍受构造应力和断层的影响，其钻井难度很大。

三、Asmari油藏水平井技术难点分析

米桑油田Asmari油藏水平井定向段设计在下法斯（Lower Fars）地层Mb4小层至杰瑞比（Jeribe）地层A3油层之间（垂深范围2500～3000m），需要分别在12-1/4”井眼完成部分增斜段施工，以及8-1/4”井眼完水平井着陆和水平段钻进。区域地质资料和完成井资料统计显示，米桑油田下法斯（Lower Fars）地层mb4至mb2层段存在异常高压盐水层，需要使用钻井液密度2.25～2.32g/cm3平衡地层压力，高比重饱和盐水钻井液体系容易造成钻具托压，甚至发生压差卡钻，大幅度降低了定向钻具组合的造斜能力;盐岩含量高的层段机械钻速高，泥质含量高的石膏段机械钻速低，容易造成工具面不稳，不利于滑动钻进过程中轨迹控制;地层破裂压力系数2.41，密度窗口窄，随着定向井井斜增加，井壁稳定性变差，易发生井壁坍塌;A组油层距离9-5/8”套管鞋的垂深差仅40～50m，A3油层距离A组油层顶部的垂深差仅40～60m（如图1所示），8-1/4”井眼可用造斜段不多，实现水平井精确着陆难度大;储层存的疏松的白云质石灰岩层段，易发生漏失，钻井液排量受限，螺杆钻具不能输出足够动力;受完井管串下入能力的限制，定向段造斜率不能超过过12°/30m。

四、Asmari油藏水平井轨迹优化

根据Asmari油藏特性模拟了4条Asmari油藏水平井轨迹（如图2所示），分别实现垂深2820、2830、2840和2850m的水平井着陆控制目标。轨迹设计过程中需综合考虑的因素包括：造斜点越靠上，可利用的造斜井段越长，造斜率越低，但定向控制井段越长，靶前位移也相应增加;Mb2纯盐层厚度不均，考虑12-1/4”井眼进入mb1层0.8m中完的技术要求，尽量在进入Mb2纯盐层之前定向施工到最大井斜;同时考虑盐膏层最大井斜角与井壁稳定的限制;高风险层段需设计稳斜调整段;套管鞋上下留足稳斜段，避免套管鞋处频繁起下作业，造成水泥环脱落;钻具组合、完井管串、电潜泵等入井设备对狗腿严重度的限制。对比4条轨迹设计并评价施工难度结果显示：目的层埋深越深，着陆点前位移增加，第二增斜段的增斜率降低，施工难度越低（如图3所示），根据模拟建议先期开发Asmari A3油层。

五、总结

钻具组合、完井管串、电潜泵等入井设备特性，控制水平井狗腿严重度低于10°/30m进行Asmari A3组油层开发，既可以满足油藏开发需求，有能保证定向动力工具造斜能力，同时保证井下管串下入安全。随着钻井经验的积累和对盐膏层蠕变特性的进一步摸索，可以逐步提高穿盐膏层最大井斜，從而需求Asmari A1和A2油层水平井开发可能性。

参考文献：

[1] 荣继光、廖冲、叶玉娟 盐膏层钻井工艺技术研究，西部探矿工程，2010年第2期P69～71

[2] 曾义金 深部盐膏层蠕变关系研究，石油钻探技术，2004年5月第3期第32卷P5～7

[3] 吴应凯、石晓兵、陈平等 深部盐膏层安全钻井技术的现状及发展方向研究，天然气工业，2004年2月P67～69

[4] 曾义金、王文立、石秉忠 深层盐膏岩蠕变特性研究及其在钻井中的应用，石油钻探技术，2005年9月第5期P48～51