加蓬与墨西哥湾深水盐下钻井井身结构对比研究

赵 德 卢先刚 冷雪霜 丛红波

（中海油能源发展工程技术公司，广东 湛江 524057）

0 引言

加蓬深水区块位于非洲西海岸，区块内地层被下白垩系盐岩划分为盐上、盐下两个区域，是一个典型的含盐盆地。近年来墨西哥湾和巴西盐下油藏陆续勘探获得多个十亿桶级可采储量的大油气田，自2012 年以来在西非一侧的宽扎盆地也陆续发现了6 个大中型油气田，可采储量达21 亿桶油当量[1]。目前南大西洋两岸深水盐下已成为全球油气储量的主要增长点之一，也成为油气勘探的热点地区。另外，在深水盐下勘探中，由于盐岩这一特殊岩性体的存在，对钻井技术提出较大挑战，如窄压力窗口、盐层井壁稳定、盐下地层压力不确定性等[2]。由于深水盐下钻井费用高，区域深水勘探活动中钻井数量普遍偏少，整体该地区勘探程度低、难度大、作业成本高，是一个高风险与高潜力并存的勘探领域[3]。该文总结在加蓬区域邻井深水盐下勘探数据以及中海油在墨西哥湾盐下地层勘探钻井作业中形成的技术与经验，提出有效的加蓬盐下地层钻井设计方案。

1 加蓬与墨西哥湾盐下钻井井身结构对比分析

1.1 加蓬深水区块地质概述

加蓬深水区块位于西非深水区域，平均水深大于1000米，勘探目标储层位于白垩统盐岩之下，盐下地层邻井钻探资料较少且盐层本身由于对地震探测信号传播干扰较强，造成盐层本身岩性和盐下地层钻前预测准确度降低，地层不确定较高[4-5]。另外，加蓬区块盐岩有特殊挑战，因为其盐岩岩性不纯，为一套脏盐，岩性以岩盐为主，包括泥岩、光卤石、硬石膏、杂卤石等，部分井见灰岩，其中岩盐典型特点是低密高速，可钻性良好，光卤石、杂卤石蠕动性强，对钻井作业影响大，硬石膏多出现在盐层顶、底，可钻性差。盐层钻井典型地质挑战见图1。

图1 盐层钻井典型地质挑战

中海油在墨西哥湾盐下油藏钻探过程中遇到盐层各项复杂问题，所以对墨西哥湾的钻井经验进行深入对比分析是对解决加蓬A 区块地质问题有一定借鉴意义。

1.2 墨西哥湾盐下钻井技术对比分析

中海油于2020 年在墨西哥湾深水区域成功完成两口盐下初探井的钻井作业，遭遇并解决了盐下油藏勘探钻井系列技术难题，包括盐上地层封隔、盐内地层井壁稳定性控制、盐下地层井控风险控制，是典型的深水盐下复杂井，井身结构设计较为复杂，勘探成本较高。

墨西哥VS1 井水深2400 米，井深6600 米，中间3200米至4300 米钻遇一套1100 米厚盐层。设计井深结构7 开，实钻8 开（盐下发生严重漏失，下入应急尾管），由于井身结构层次较多，下部地层使用钻头+扩眼器的钻具组合进行扩眼钻进，以最大程度增加井眼尺寸，为套管下入和固井留有足够环空间隙，实钻井身结构如下：36″喷射井段+26″表层井段+17-1/2″X 22″扩眼井段+16-3/8″X 20″扩眼井段+14-1/2” X 17-1/2″扩眼井段+12-1/4″X 14-3/4″扩眼井段+10-5/8″X 12-1/4″扩眼井段+8-1/2″井段。

分井段对墨西哥湾盐下井和加蓬盐下井钻井技术和井身结构匹配性进行分析。盐上地层封隔技术：盐岩具有蠕变性，墨西哥湾的典型盐岩泊松比接近0.4，钻进盐层需要考虑盐层井壁稳定性的问题，从而需要较高的泥浆比重。墨西哥湾盐顶深度一般在海底泥线以下1000 米以内，盐上浅部地层强度较低，所以在基于对盐岩蠕变规律研究的基础上，墨西哥湾通常选择开路钻进的方式，将表层井段钻入盐层内部，将表层套管鞋下入盐层顶部，以此隔绝盐上浅层薄弱地层，该技术在墨西哥湾钻井作业中得到良好实践。

对比分析加蓬区域：加蓬深水区块盐岩顶部深度通常在海底泥线以下1500 米，这是因为加蓬区域的盐岩属于白垩系原生盐，上部地层沉积年代较久，沉积厚度较大。墨西哥湾盐岩虽然年代更久，为侏罗系母盐，但在后续地质构造运动过程中，侏罗纪母盐发生二次运移，盐丘突破上部年轻地层，反转覆盖至古近系地层上，所以墨西哥湾盐岩顶部深度一般较浅，将表层套管下入盐内的技术经验不适合加蓬区域。

盐内井壁稳定性控制技术：墨西哥盐内钻进使用高比重油基泥浆，泥浆当量比重约为上覆岩层压力的80%，有效抑制了盐层的蠕变特性，在钻井实践中取得良好效果。

对比分析加蓬区域：墨西哥盐岩以氯化钠岩盐为主，蠕变周期较稳定，盐层井壁稳定性可预测性良好。加蓬地区盐岩为一套脏盐，其岩性以岩盐为主，包括泥岩、光卤石、硬石膏、杂卤石等，部分井见灰岩，盐内井壁稳定性问题更为复杂，需要对盐内地层岩性进行针对性分析，才能在墨西哥湾钻井经验的基础上，做好盐内井壁稳定性控制。

盐下地层井控风险控制：墨西哥盐层由于发生运移，所以其盐下边界判断困难，由于盐岩运移的挤压作用，盐下地层往往会形成一定深度的破碎漏失地层以及地应力集中带，对钻井提出特殊挑战。墨西哥湾采用的出盐钻井技术包括随钻探边测井工具进行盐底边界预判，备用应急封隔尾管等，成功应对盐下复杂地层的漏失和地层压力不确定性导致的井控问题。

对比分析加蓬区域：加蓬盐层属于原生盐，盐底与下部地层为自然沉积接触，较墨西哥湾盐底结构简单，但是加蓬深水区盐岩地层岩性不纯，发育泥岩、石膏夹层，加上盐层本身对地震资料的干扰，建立合理的地震速度模型极为困难，盐底边界确定以及盐下地层压力确定有特殊挑战，见图2。

图2 原生盐与次生盐构造区别

综上分析，由于墨西哥湾的盐层构造多属于原生盐在地质构造过程中产生运移的次生盐构造，部分盐下地层年代比上覆盐层更新。加蓬属于原生盐，未发生大范围运移，盐下地层年代比上覆盐层更久。因此两者造成的地质构造情况和钻井风险是不完全相同的，墨西哥湾盐下油藏钻井技术在盐内井壁稳定性控制方面对加蓬区域有较好的借鉴意义，在盐顶钻入技术和盐下钻出技术方面存在较大差异，需要有针对性地进行分析。

1.3 加蓬区域已钻深水邻井分析

经过与墨西哥湾已钻地层的对比分析，加蓬区域地层由于盐岩岩性不纯、盐岩为原生盐等特点，有其自身的特殊性。盐层本身对地震波反射的干扰作用造成钻前地震勘测技术在盐内和盐下地层预测中精度不足，对盐层及盐下地层的钻前地震数据有较大修正价值的是区域邻井资料分析。

区域最有参考价值的两口邻井是2014 年4—9 月壳牌公司在加蓬完成两口深水盐下探井作业，N_Komi 和Leopard，两口井水深分别为1235 米和2110 米，井身分别为4159 米和4390 米，钻遇盐层厚度分别为1200 米和1100 米，属于区域典型的深水盐下井。

N_Komi 井设计井身结构5 开，实钻5 开，其中：36″导管：喷射入泥80m，封固表层泥层，为下层套管提供支撑；20″套管：入泥915m，封固表层薄弱地层，为井口及防喷器提供支撑；13-5/8″套管：入盐层15m（盐顶有硬石膏盖层55m），封隔盐层与上部地层；9-7/8″套管：距离盐底30m；8-1/2″井段：揭开盐下目的层。

Leopard 井设计井身结构5 开，实钻5 开，其中：36″导管：喷射入泥85m，封固表层泥层，为下层套管提供支撑；20″套管：入泥895m，封固表层薄弱地层，为井口及防喷器提供支撑；13-5/8″套管：入盐层35m，封隔盐层与上部地层；9-7/8″套管：出盐底20m；8-1/2″井段：揭开盐下目的层。

两者的实钻井身结构主要差异在出盐点，N_Komi 井按照设计在出盐前下入一层套管，封隔盐层。Leopard 由于盐层下部泥岩夹层较多，在钻穿多套盐内泥岩夹层后，确保钻穿盐岩的情况下下入套管封隔。后者进一步证明了加蓬区域的盐层构造复杂性。

其中N_Komi 井和Leopard 井在盐层内钻进过程中，遭遇盐层缩径卡钻复杂情况，通过反复划眼、扩充井壁，同时提高泥浆密度、抢下套管等技术措施，将缩径段盐层进行封固。尤其是Leopard 井在出盐过程中，钻遇多套泥岩夹层，因泥岩和盐岩混合带岩性不均，发生部分井壁失稳、掉块复杂情况，造成工期和成本的增加，并增加了井下的不确定风险。综上所述，加蓬深水区域最大的钻井技术挑战与脏盐体的特殊岩性相关。

2 加蓬深水盐下井身结构设计方案

根据综合分析，结合加蓬目标井的地质情况，设计井身结构5 开（见图3）：36″导管：喷射入泥80m，封固表层泥层，为下层套管提供支撑；20″套管：入泥900m，封固表层薄弱地层，为井口及防喷器提供支撑；13-5/8″套管：入盐层20m，封隔盐层与上部地层；9-7/8″套管：距离盐底30m；8-1/2″井段：揭开盐下目的层。其中在出盐底井段备用一层尾管，预防盐内泥岩夹层造成的出盐边界地质不确定性。

图3 加蓬深水盐下井身结构设计方案

由于盐岩地震预测不确定性，需要在实际钻井过程中增加随钻测井工具，通过实钻收集地层数据，实时迭代校核钻前地震预测模型，提高对地层的预测精度。建议在常规随钻测井工具的基础上，增加随钻地震和地层压力测试工具，如果条件允许建议增加随钻探边工具，该工具是一种通过声波反射提前探测下部地层界面的随钻工具，对盐层下部泥页岩夹层有较好的预判效果。

3 总结

加蓬深水区域和墨西哥湾深水区域都存在盐岩地层，两者岩性和相对应的钻井技术有类似性，有互相参考的价值。但是两个区域的盐岩又有其各自的特殊性，需要区别分析。1）加蓬深水盐下“Pre-salt”油藏地质特点与同一地质年代、沉积环境的巴西深水盐层类似，属于盐下生油层、储层与“原生盐”盖层的组合，不同于墨西哥湾盐下“Sub-salt”油藏较新的生油层、储层与运移的较老的“次生盐”盖层的组合。2）加蓬深水盐下勘探面临的主要问题和墨西哥湾盐下油藏一样，主要是盐内结构和盐下圈闭的落实，因为同样受制于盐岩对地震资料的扰乱，但是，二者又有区别：前者因盐层底界具有区域可借鉴性，盐底定边难度相对降低。3）加蓬深水盐岩岩性较混杂，盐岩蠕动变形问题对钻井作业影响较大，墨西哥湾深水盐岩较纯净，整体较稳定，该区别决定了两区域井身结构的设计思路不同，但整体盐层钻井技术有较大的借鉴意义。4）该文结合墨西哥湾盐下钻井技术经验，分析加蓬区域地层特殊情况，设计了一套适用加蓬盐下钻井的井身结构方案。