杏樹(shù)崗地區(qū)黑帝廟淺氣層地質(zhì)規(guī)律研究

何星 吳廣民 大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院

杏樹(shù)崗地區(qū)黑帝廟淺氣層地質(zhì)規(guī)律研究

何星 吳廣民 大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院

杏樹(shù)崗地區(qū)由于黑帝廟淺氣層發(fā)育，且埋深淺，淺氣上竄速度快，在鉆井施工過(guò)程中多次發(fā)生井噴、井涌、氣侵、固井后套管外冒等復(fù)雜情況，尤其是井噴事故危害極大。通過(guò)開(kāi)展精細(xì)地質(zhì)研究，進(jìn)行動(dòng)、靜態(tài)地質(zhì)分析，詳細(xì)研究了杏樹(shù)崗地區(qū)淺氣層分布規(guī)律。分析了淺層氣井噴特點(diǎn)，研究總結(jié)出了預(yù)防淺層氣井噴的方法。實(shí)踐證明預(yù)測(cè)淺氣層技術(shù)和采取的防噴技術(shù)行之有效，具有較強(qiáng)的可操作性，確保鉆井生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

黑帝廟；淺氣層；井噴預(yù)防；杏樹(shù)崗地區(qū)；

1 地質(zhì)概況

1.1 構(gòu)造簡(jiǎn)述

松遼盆地中央坳陷區(qū)大慶長(zhǎng)垣杏樹(shù)崗構(gòu)造西臨齊家-古龍凹陷，東為三肇凹陷；從各反射層構(gòu)造圖上可以看出，整體的構(gòu)造趨勢(shì)由深層到淺層基本一致，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①各反射層均表現(xiàn)為長(zhǎng)軸近南北向的不對(duì)稱背斜構(gòu)造，西翼較陡，東翼較緩，背斜兩翼向南逐漸變緩、閉合幅度變小；斷裂走向以NNW-NW向?yàn)橹鳎承睒?gòu)造的規(guī)模有向淺層加強(qiáng)的趨勢(shì)；②構(gòu)造集中發(fā)育在工區(qū)中部，但明顯受北西到北北西向斷層的影響而使其變得更復(fù)雜，局部構(gòu)造的走向也被斷裂影響，以北北西-北西向?yàn)橹鳌?/p>

1.2 含淺氣的黑帝廟儲(chǔ)層沉積和物性特征

杏樹(shù)崗地區(qū)黑帝廟淺氣層主要在嫩四段、嫩三段以及嫩二段頂部地層中發(fā)育，嫩四段油層為黑一組（HⅠ1、HⅠ2、HⅠ3、HⅠ4、HⅠ5），嫩三段為黑二組（HⅡ1、HⅡ2、HⅡ3），嫩二段頂部為黑三組（HⅢ1、HⅢ2、HⅢ3、HⅢ4）。

杏樹(shù)崗地區(qū)黑帝廟淺氣層儲(chǔ)層主要為水下分流河道和河口壩。砂體主要以條帶狀分布，發(fā)育規(guī)模較大，層數(shù)較多。巖心分析資料表明，杏樹(shù)崗南部地區(qū)黑帝廟油氣層孔隙度一般在25%～35%之間，平均29.7%；空氣滲透率一般分布在10.0～4570.0mD，平均為485mD，屬高孔高滲儲(chǔ)層。杏樹(shù)崗北部地區(qū)黑帝廟油氣層孔隙度一般在22.9%～33.5%之間，平均28.9%；空氣滲透率一般分布在8.6～522mD，平均為140mD，屬高孔高滲儲(chǔ)層。

2 淺氣層分布的影響因素

2.1 構(gòu)造因素

從T06（嫩二段頂面）構(gòu)造圖上看，構(gòu)造高點(diǎn)上發(fā)育淺氣層，并且其在形成氣藏的過(guò)程中起決定性作用，只有在一定構(gòu)造深度以內(nèi)，才能形成淺氣層。杏樹(shù)崗地區(qū)多發(fā)育北西向斷層，并且油層被這些條帶狀的斷層所切割，向上形成運(yùn)移通道。杏樹(shù)崗構(gòu)造油氣運(yùn)移的方向是由南到北，向北運(yùn)移到杏樹(shù)崗構(gòu)造的油氣被斷層和局部構(gòu)造圈閉共同作用所截留，在淺部地層形成受構(gòu)造控制的次生氣藏。

2.2 斷層因素

斷層對(duì)天然氣在淺層的聚集主要有兩個(gè)作用，首先對(duì)天然氣的運(yùn)移起到了通道作用；其次對(duì)天然氣的聚集起到了遮擋的作用。

2.3 巖性因素

通過(guò)測(cè)井曲線進(jìn)行分析，可以看出砂層厚和孔隙度大的砂層大部分為氣層或者為氣水同層，并且在鉆井過(guò)程中發(fā)生過(guò)井噴和氣侵的井的砂層厚度也相對(duì)較大，這就說(shuō)明了砂層發(fā)育情況對(duì)油氣的運(yùn)移是有利的。在淺氣層的分布上巖性也起一定的作用，只有儲(chǔ)集層的物性適宜儲(chǔ)集天然氣，才有可能儲(chǔ)氣成藏。

3 杏樹(shù)崗地區(qū)淺氣層發(fā)育情況

杏樹(shù)崗黑帝廟淺氣層埋藏淺，三角洲前緣砂體發(fā)育，儲(chǔ)層物性較好。垂向上形成多套氣水系統(tǒng)。黑二、黑三油層組主要為河口壩沉積，縱向上河口壩砂體下部前三角洲泥質(zhì)沉積比較穩(wěn)定，穩(wěn)定的泥質(zhì)沉積對(duì)氣藏具有一定的分割作用，因此形成典型的層狀構(gòu)造氣藏。同一氣藏，構(gòu)造高部位縱向上多表現(xiàn)為連續(xù)的氣層，氣層厚度大，產(chǎn)能相對(duì)較高；構(gòu)造低部位，則出現(xiàn)多個(gè)氣水界面。

確定淺氣層縱向發(fā)育井段的途徑主要兩個(gè)：一是根據(jù)試油試氣結(jié)果。將有氣顯示的井與黑帝廟底面構(gòu)造圖相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)這部分井均都處于在局部構(gòu)造高點(diǎn)上。

二是利用鉆井過(guò)程中發(fā)生井噴等事故顯示結(jié)果。杏樹(shù)崗地區(qū)位于淺氣層區(qū)的井約有3000口，歷年在鉆井過(guò)程中由于淺氣層引起井噴、井涌、氣侵和固后管外冒氣約有120口井（截止2013年），其中由于井噴而導(dǎo)致報(bào)廢的井有11口，約占總井?dāng)?shù)的0.36%。根據(jù)已完鉆井的相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，嫩四段到嫩二段頂部地層在鉆井過(guò)程中以及完鉆固井后容易井噴和氣侵。淺氣層發(fā)育深度隨著構(gòu)造深度的變化也發(fā)生了相應(yīng)的變化［1］，一般在200～600m之間。

4 預(yù)防淺氣層井噴的方法

淺層氣井噴是一個(gè)世界性的鉆井技術(shù)難題，國(guó)內(nèi)外幾乎每年都有淺層氣井噴的鉆井事故發(fā)生。一旦發(fā)生淺層氣井噴事故，造成井眼報(bào)廢、井噴著火、甚至鉆機(jī)埋沒(méi)等嚴(yán)重后果［1-3］。

針對(duì)杏樹(shù)崗地區(qū)的地下情況以及在鉆井施工中所獲得的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了適合該地區(qū)的四種預(yù)防淺氣層井噴的方法。

（1）對(duì)于預(yù)測(cè)為淺氣層區(qū)的井，在鉆井時(shí)要求下入下表層套管，用以封固上部膠結(jié)疏松地層，并且要求水泥返深至地面。

（2）使用合適的鉆井液密度。鉆井液密度按當(dāng)量鉆井液密度附加0.07～0.15g/cm3進(jìn)行設(shè)計(jì)，最高壓力系數(shù)1.18，一般設(shè)計(jì)鉆井液密度為1.25～1.30g/cm3。起鉆前使用短起下鉆的方法，通過(guò)觀察后確定設(shè)計(jì)的鉆井液密度是否合理。

（3）起鉆時(shí)采用起一柱鉆具灌一次鉆井液，并且派專人觀察灌入鉆井液和返出鉆井液的情況，并確保鉆井液灌入井眼。

（4）嚴(yán)格控制起鉆速度，避免抽吸引起井噴。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

使用該方法指導(dǎo)杏樹(shù)崗地區(qū)鉆井施工，2014年以后在杏樹(shù)崗地區(qū)共布井520口，淺氣層事故復(fù)雜率0.38%，且均表現(xiàn)為中途起鉆輕微氣侵，效果明顯好于2013 年以前淺氣層事故復(fù)雜率（4.00%）。

6 結(jié)論

杏樹(shù)崗地區(qū)黑帝廟淺氣層為巖性-構(gòu)造氣藏。杏樹(shù)崗地區(qū)發(fā)育黑帝廟淺氣層的井段縱向上多集中在嫩四段、嫩三段以及嫩二段上部地層。針對(duì)黑帝廟淺氣層的分布規(guī)律，采取相應(yīng)預(yù)防措施，能有效避免淺氣層井噴。

［1］ 孫慶萍.對(duì)喇嘛甸油田淺氣層的認(rèn)識(shí)［J］.大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2002，2：4.

［2］ 楊壽山.積極保護(hù)高產(chǎn)油氣藏科學(xué)防治井噴對(duì)策［J］.江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，1：15.

［3］ 蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問(wèn)題［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001，302-304.