Guan010-X1井分層失誤原因分析

熊永立，蘇歡，李斌

1.中國石油川慶鉆探工程技術處（四川成都610051）

2.中國石油川慶鉆探測井公司（重慶400021）

■案例分析處理

Guan010-X1井分層失誤原因分析

熊永立1，蘇歡2，李斌1

1.中國石油川慶鉆探工程技術處（四川成都610051）

2.中國石油川慶鉆探測井公司（重慶400021）

Guan010-X1井在鉆井過程中的地質分層與地震資料預測的地層深度出現較大誤差時，運用測井資料，結合地質錄井巖性資料能準確地確定地層深度，通過鄰近資料的對比，分析Guan010-X1井地質分層出錯的原因，指出了地質分層在實鉆過程中的重要性。

地質；分層；測井；錄井；地震；巖性

Guan010-X1井設計斜深5 147m，由地質錄井X小隊承擔錄井工作。該井所在構造十分復雜，歷經多年勘探，鄰井資料較多。當鉆至飛四段，其地層設計深度與實鉆地層深度吻合較好，而飛四段下部地層深度與設計誤差較大，特別是飛仙關組地層厚度誤差達192m。發現后及時運用物探、測井、錄井資料重新確定了地質分層深度。

1 Guan 010-X1的地質情況和鉆井工程設計

1.1 地質情況

沙罐坪氣田在區域構造位置上屬于四川盆地川東南中隆高陡構造區溫泉井構造帶，為溫泉井背斜西南端斷下盤的斷鼻構造，其東北部與溫泉井構造相接，西南部與檀木場構造相鄰，東南部隔大方寺向斜與大天池構造帶的義和場構造相望，東鄰羅頂寨向斜。沙罐坪氣田石炭系頂界為一多斷層切割的短軸潛伏背斜，分大風嶺和沙罐坪主體兩個高點。沙罐坪的中、深部潛伏構造層，地質情況比較復雜，斷層發育，特別是陽底構造層，從地震資料解釋中，發現大大小小斷層就有33條之多。沙罐坪構造西北翼和北端為斷層封隔，構造內部及東翼被數條大小不等呈放射狀分布的逆斷層分塊切割，形成東、北、西三面由斷層封閉，東南翼物性極差或巖性尖滅［1-3］。

其鄰井的Guan010井石炭系剩余動態儲量為5.94×108m3，采出程度為48.26%。因此，其剩余儲量的開采必須由新鉆的Guan010-X1井實現，圖1是新設計出Guan010-X1井的鉆井軌跡示意圖，從地震剖面上可以看出，目標地層的石炭系儲層出現了斷層，為了打開儲層下盤，需新設計Guan010-X1井，從側面進行水平鉆遇。

圖1 Guan010-X1井在地震剖面上的位置

從圖2可以看出，要從側面水平鉆遇石炭系下盤儲層，地層出現斷層后，對地質分層的要求比較高，一旦地質分層出現錯誤，新設計的Guan010-X1井就無法水平鉆遇石炭系下盤儲層，地質目標在實鉆過程中就可能脫離靶區，所以，在實鉆過程中，需精確控制鉆井軌跡，確定造斜點，分清地層層位，才能較好地鉆遇石炭系下盤儲層［4］。

圖2 Guan010-X1與石炭系儲層下盤位置關系

1.2 鉆井工程靶區設計

井眼軌跡從石炭系儲層頂界（入靶點A）斜穿儲層到石炭系儲層底界（出靶點B），然后進入石炭系下部非儲層段完鉆。設計石炭系厚度為90m，儲層段厚40m，距石炭系層頂20m，下部非儲層段真厚30m。入靶點A在斷層附近，因斷層影響，導致A點的垂深發生變化，鉆井中應及時修正鉆井軌跡，確保鉆達目的靶區。

2 錄井分層失誤與正確層位的確定

2.1 錄井分層失誤經過

鉆井隊當鉆至井深2 606m（層位嘉二段）下244.5mm套管至井深2 604.19m固井。鉆至井深4 005.14m（現場上報層位為龍潭組）根據設計進行階段電測，測井后發現井底層位已進入茅一段。

2.2 正確層位的確定

2.2.1 根據錄井資料對Guan010-X1井進行正確分層

錄井技術人員在現場對巖屑重新進行了鑒別，龍潭組地層有鋁土質泥巖等標志性巖性，同時還發現有含硅質和碳質成分的非飛三～飛一段地層的巖性特征的巖性，除長興組底界巖屑分層不清楚外，其余界線基本清楚。故重新對Guan010-X1井進行了地質分層（表1）。

表1 Guan010-X1井分層數據表

2.2.2 根據測井資料對Guan010-X1井進行地質分層

由于老井Guan010井在鉆井過程中出現復雜情況，在鉆過嘉陵江、飛仙關、長興、龍潭、棲霞等地層，鉆入石炭系后，由于地層壓力系統的巨大變化，鉆具黏卡在中下部裸眼井段中，加上石炭系地層出現又噴又漏現象，事故處理極其復雜，油田建設方采取用鉆桿當作采油油管的方法，直接進行裸眼完鉆，經過鉆桿射孔施工，進行天然氣開采；該井在嘉陵江地層以下，沒能采集到常規測井資料。同Guan010井相鄰近的完井是Guan20井，所以，用Guan20井與Guan010-X1井進行地層對比是較恰當的，對比的測井資料有自然伽瑪、聲波時差、補償中子、巖性密度、井徑井斜、深淺雙側向等測井項目，測井技術人員對該井及鄰近幾口井的測井資料進行了對比，確認測井曲線特征相似，同一地層中的測井曲線對應關系明顯；并對Guan010-X1井與鄰近Guan20井的各個地層厚度與深度也進行了對比。

總體上看，Guan010-X1井與鄰井的嘉二3亞段、嘉二2亞段、嘉二1亞段3個地層的厚度和深度基本吻合，通過地層小層間的對比，深度相差在6m內，錄井上的地質分層與測井分層的深度相接近，說明測井、錄井對Guan010-X1井嘉二3亞段、嘉二2亞段、嘉二1亞段的地質分層比較準確［2］。

將Guan010-X1井與Guan20井的飛四井段、飛三～飛一井段、長興組井段和龍潭組井段進行對比，可以發現Guan20井飛四的底界深度為3 091.7m，Guan010-X1飛四段的底界測井深度為3 088.0 m，說明飛四底界的地層提前3.7m結束；Guan20井飛一段的底界深度為3 703.2m，Guan010-X1井飛一底界深度為3 680.4m，說明飛一底界的地層提前22.8m結束；Guan20井長興組的底界深度為3 841.0m，而Guan010-X1井長興組的底界深度為3 778.9m，說明長興組的底界深度提前62.1m結束；Guan20井龍潭組的底界深度為3 900.9 m，而Guan010-X1井龍潭組的底界深度為3 822.6m，說明龍潭級的底界深度提前78.3m結束。總體上，Guan010-X1井飛四至龍潭組的地層底界深度有逐漸變淺的趨勢，說明下部地層在實鉆過程中將會提前來到，目標儲層石炭系將會在實鉆過程中比設計深度提前近80m出現。通過測井分層分析，由于目標儲層的提前到來，極易導致地質分層的失誤；如果不是有經驗的地質工程師，通過石炭系上部地層的分層對比，特別是從飛四地層到龍潭組地層之間的仔細對比，就易導致對目標儲層上部地層的分層失誤，誤認為目標儲層石炭系還需鉆80多米，才能出現。所以，經與臨近井地層的測井資料對比分析，較好地表明了目標儲層石炭系的上部地層加劇變淺，出現地層變化的異常情況，也是導致地質分層失誤的重要原因［5］。

3 錄井分層失誤的原因和吸取的教訓

3.1 錄井分層失誤的原因

3.1.1 預測深度與實鉆深度存在較大的誤差，失去了地震資料對地質分層的指導意義

沙罐坪氣田是1980年開始鉆探工作，先后完鉆29口井，鄰近的測井、地質錄井等資料比較完善，加上對沙罐田構造從事過三維地震勘探，Guan010-X1井飛四段以上的地層，地震資料與實鉆地層深度相符，錄井實鉆時的地質分層在嘉二3亞段、嘉二2亞段、嘉二1亞段、嘉一段、飛四段地層的底界深度與測井及地震資料的深度基本上是一致的，如錄井飛四段的底界深度為3 082.0m，測井為3 088.0m，地震設計深度為3 083.0m，三者比較吻合，這給現場技術人員對飛四段下部地層的劃分帶來了誤導，認為飛三～飛一段的底界深度與設計的誤差應該不大；但飛四段以下的長興組、龍潭組、茅口組、梁山組和石碳系地層在物探資料上反映出與實鉆地層存在較大的誤差。

3.1.2 現場技術人員經驗欠缺，巖性鑒別不夠細致

巖性鑒別時發現有深色含硅質和碳質成分的巖性，對這些非飛三～飛一段地層的巖性特征未引起對地層的懷疑，以致誤將這些龍潭組底部的巖屑當成了飛三～飛一段底部的巖屑。由于對飛仙關組、長興組、龍潭組等地層的巖屑鑒別不夠細致，錄井技術人員未能發現龍潭組地層中出現的鋁土質泥巖這一標志性巖性。圖3圓圈中巖屑色彩為黑色，顏色最深的部分。

圖3 飛仙關組、長興組、龍潭組等地層巖石外觀色彩的變化

3.2 吸取的教訓

3.2.1 地質錄井工程師過多地依賴于地質設計中的地層深度設計

經過電測資料、巖屑查對，地層巖性、電性的組合特征清楚，測井曲線的組合形態和地質錄井的對比性較好，只是因斷層、地層產狀、鉆井軌跡等不同而在厚度上有一定的差異。巖屑分層除長興組底界分層難度較大外，其余各地層界線基本清楚。現場的地質工程師過多依賴地震資料的地質設計，導致當地震資料預測出的地層深度與實鉆地層深度有較大差別時出現地層分層失誤。

3.2.2 生產管理工作不到位，失去了多次糾正錯誤的機會

Guan010-X1井下完244.5mm的套管后，有關部門曾兩次派人上井進行安全檢查和錄井設備維修，但未對現場錄井資料、砂樣進行核查。當鉆達3 940.0m時，有關部門曾派專人上井核查巖屑分層情況，但進行巖性鑒定、地層對比不夠深入，未及時發現地層異常。

3.2.3 錄井技術管理水平有待提高，加強對復雜地層的處理能力

Guan010-X1井位于四川盆地川東南中隆高陡構造區的沙罐坪氣田上，為溫泉北井背斜西南端斷下盤的斷鼻構造，東鄰羅頂寨向斜，是一口典型的三高氣井，地質情況比較復雜，斷層發育。特別是陽底構造層，三維地震資料反映出大大小小的斷層就有33條之多。該井又靠近大巴山前緣，處于多組構造組系的交匯地帶，構造應力的作用是多方向、多層次的，斷層的走向不一致，這種井應安排綜合錄井隊去施工，暴露出油公司的項目建設單位和相關管理部門對復雜地層鉆井和高壓氣井的管理不規范。隨著勘探開發工作量的增加，錄井隊伍擴張較快，熟練的錄井工程師顯得不夠，有不少的大班小班錄井人員走上了錄井隊長和關鍵的技術崗位，缺少相應的技術培訓和技術等級的進級機制、管理辦法和技術認定措施，導致一些新人員從事關鍵技術崗位后，顯得對復雜地層的處理能力和區域性的地質構造認識能力也跟不上。

3.2.4 技術支撐難以全面掌握現場的地質情況，增加了后勤技術部門的管理難度

由于Guan010-X1井沒有上綜合錄井儀，井位處于偏僻的山地帶，又沒有遠程傳輸系統，不能對井場的巖屑進行實物照相上傳基地，形成技術支撐，只能通過電話匯報，給后勤的技術支撐帶來了一定的難度。

3.2.5 抓好地質錄井技術管理工作，有助于加強鉆井過程中的井下井控安全

Guan010-X1井在飛3到龍潭，茅口組地層分層出現失誤后，及時地得到了校正，搞清了地層深度的真實情況，調整了鉆井工程設計。本井在月鉆井隊鉆入石碳系地層后，發生井漏，梁山組漏失泥漿701m3，石碳系地層漏失207 m3，在有關職能部門和領導的高度重視下，積極地進行了搶險工作，控制了井漏失返鉆井工程事故，避免了井噴事故的發生。由于地層壓力系統變化較大，鉆井泥漿比重是按高壓地層進行設計的，當從高壓力系統突然鉆遇低壓力系統的地層后，在井筒底部的泥漿柱壓力遠大于地層壓力，就可能導致鉆具遇卡，同時把低壓力系統的地層壓破壓漏，若低壓力系統地層是儲層時，天然氣就會通過壓裂地層流入井筒中，產生又漏又噴現象，所以，地質分層工作與鉆井工程事故和井控管理工作相關聯，加強錄井技術的管理工作，需把地質錄井分層和鉆井工程預報聯系在一起，作為井下井控安全的一項重要技術措施。

4 加強錄井技術管理，保障安全生產

為了提高錄井質量，取全取準各項地質資料，及時發現油、氣、水、漏顯示，做好地質、工程預報，真正起到“鉆井眼睛”的作用，避免各種錄井質量事故的發生，應加強錄井技術管理，保障安全生產。

1）錄井技術人員應加強專業知識的學習和經驗的積累，提高對復雜地質情況的認識和處理能力。錄井中加強對地層橫向變化的分析以及了解鉆井工藝等因素對地層厚度的影響。對地層的巖性特征要充分認識和把握，仔細進行巖屑鑒別，確保分層準確可靠。

2）強化技術培訓工作，提高地質技術水平。

3）保障錄井信息的及時匯報和通訊的暢通。

4）加大技術支撐力度，強化技術管理職責，對現場資料進行階段性的全面檢查，避免走形式。

5）積極應用錄井新技術，提高錄井質量。

地質分層工作是加強井控技術管理中不可缺少的一部分，對未鉆入地層的技術分析評價工作也是油氣田勘探開發中的重要環節。

地質分層工作，不僅關系著地質工程師分析出地層巖性，找準地層層位，跟蹤地質目標，還關系著實鉆過程中鉆井井眼軌跡的控制，關系著鉆井工程能否鉆遇目標靶區，同時，當裸眼井段鉆遇高低壓差別較大地層時，鉆井過程中會生生井漏或井涌的現象，涉及井控安全，因此，地質分層工作在實鉆井過程中具有重要意義。

［1］王允誠，孔金祥，李海軍.氣藏地質［M］.北京：石油工業出版社，2006.

［2］梁業勤.儲層綜合評價配套技術［M］.北京：石油工業出版社，1999.

［3］姚超.中國含油氣構造樣式［M］.北京：石油工業出版社，2004.

［4］袁士義.裂縫性油藏開發技術［M］.北京：石油工業出版社，2004.

［5］雍世和.測井資料綜合解釋與數字處理［M］.北京：石油工業出版社，1982.

In drilling process of well Guan010-X1，it is found that there is a big error between the geologic stratification and the forma?tion depth predicted by seismic data.The formation depth was accurately determined using wireline logging curves and the lithologic characters of the geologic mud-logging，the causes leading to the stratification failure of well Guan010-X1 are analyzed by comparing with the formation of a adjacent well，and the importance of geological stratification in the process of drilling is pointed out.

geology；stratification；logging；mud logging；seism；lithology

路萍

2016-06-30

熊永立（1966-），男，高級工程師，主要從事物探、測井和錄井專業技術管理工作。