加蓬與墨西哥灣深水鹽下鉆井井身結構對比研究

趙 德 盧先剛 冷雪霜 叢紅波

（中海油能源發展工程技術公司，廣東 湛江 524057）

0 引言

加蓬深水區塊位于非洲西海岸，區塊內地層被下白堊系鹽巖劃分為鹽上、鹽下兩個區域，是一個典型的含鹽盆地。近年來墨西哥灣和巴西鹽下油藏陸續勘探獲得多個十億桶級可采儲量的大油氣田，自2012 年以來在西非一側的寬扎盆地也陸續發現了6 個大中型油氣田，可采儲量達21 億桶油當量[1]。目前南大西洋兩岸深水鹽下已成為全球油氣儲量的主要增長點之一，也成為油氣勘探的熱點地區。另外，在深水鹽下勘探中，由于鹽巖這一特殊巖性體的存在，對鉆井技術提出較大挑戰，如窄壓力窗口、鹽層井壁穩定、鹽下地層壓力不確定性等[2]。由于深水鹽下鉆井費用高，區域深水勘探活動中鉆井數量普遍偏少，整體該地區勘探程度低、難度大、作業成本高，是一個高風險與高潛力并存的勘探領域[3]。該文總結在加蓬區域鄰井深水鹽下勘探數據以及中海油在墨西哥灣鹽下地層勘探鉆井作業中形成的技術與經驗，提出有效的加蓬鹽下地層鉆井設計方案。

1 加蓬與墨西哥灣鹽下鉆井井身結構對比分析

1.1 加蓬深水區塊地質概述

加蓬深水區塊位于西非深水區域，平均水深大于1000米，勘探目標儲層位于白堊統鹽巖之下，鹽下地層鄰井鉆探資料較少且鹽層本身由于對地震探測信號傳播干擾較強，造成鹽層本身巖性和鹽下地層鉆前預測準確度降低，地層不確定較高[4-5]。另外，加蓬區塊鹽巖有特殊挑戰，因為其鹽巖巖性不純，為一套臟鹽，巖性以巖鹽為主，包括泥巖、光鹵石、硬石膏、雜鹵石等，部分井見灰巖，其中巖鹽典型特點是低密高速，可鉆性良好，光鹵石、雜鹵石蠕動性強，對鉆井作業影響大，硬石膏多出現在鹽層頂、底，可鉆性差。鹽層鉆井典型地質挑戰見圖1。

圖1 鹽層鉆井典型地質挑戰

中海油在墨西哥灣鹽下油藏鉆探過程中遇到鹽層各項復雜問題，所以對墨西哥灣的鉆井經驗進行深入對比分析是對解決加蓬A 區塊地質問題有一定借鑒意義。

1.2 墨西哥灣鹽下鉆井技術對比分析

中海油于2020 年在墨西哥灣深水區域成功完成兩口鹽下初探井的鉆井作業，遭遇并解決了鹽下油藏勘探鉆井系列技術難題，包括鹽上地層封隔、鹽內地層井壁穩定性控制、鹽下地層井控風險控制，是典型的深水鹽下復雜井，井身結構設計較為復雜，勘探成本較高。

墨西哥VS1 井水深2400 米，井深6600 米，中間3200米至4300 米鉆遇一套1100 米厚鹽層。設計井深結構7 開，實鉆8 開（鹽下發生嚴重漏失，下入應急尾管），由于井身結構層次較多，下部地層使用鉆頭+擴眼器的鉆具組合進行擴眼鉆進，以最大程度增加井眼尺寸，為套管下入和固井留有足夠環空間隙，實鉆井身結構如下：36″噴射井段+26″表層井段+17-1/2″X 22″擴眼井段+16-3/8″X 20″擴眼井段+14-1/2” X 17-1/2″擴眼井段+12-1/4″X 14-3/4″擴眼井段+10-5/8″X 12-1/4″擴眼井段+8-1/2″井段。

分井段對墨西哥灣鹽下井和加蓬鹽下井鉆井技術和井身結構匹配性進行分析。鹽上地層封隔技術：鹽巖具有蠕變性，墨西哥灣的典型鹽巖泊松比接近0.4，鉆進鹽層需要考慮鹽層井壁穩定性的問題，從而需要較高的泥漿比重。墨西哥灣鹽頂深度一般在海底泥線以下1000 米以內，鹽上淺部地層強度較低，所以在基于對鹽巖蠕變規律研究的基礎上，墨西哥灣通常選擇開路鉆進的方式，將表層井段鉆入鹽層內部，將表層套管鞋下入鹽層頂部，以此隔絕鹽上淺層薄弱地層，該技術在墨西哥灣鉆井作業中得到良好實踐。

對比分析加蓬區域：加蓬深水區塊鹽巖頂部深度通常在海底泥線以下1500 米，這是因為加蓬區域的鹽巖屬于白堊系原生鹽，上部地層沉積年代較久，沉積厚度較大。墨西哥灣鹽巖雖然年代更久，為侏羅系母鹽，但在后續地質構造運動過程中，侏羅紀母鹽發生二次運移，鹽丘突破上部年輕地層，反轉覆蓋至古近系地層上，所以墨西哥灣鹽巖頂部深度一般較淺，將表層套管下入鹽內的技術經驗不適合加蓬區域。

鹽內井壁穩定性控制技術：墨西哥鹽內鉆進使用高比重油基泥漿，泥漿當量比重約為上覆巖層壓力的80%，有效抑制了鹽層的蠕變特性，在鉆井實踐中取得良好效果。

對比分析加蓬區域：墨西哥鹽巖以氯化鈉巖鹽為主，蠕變周期較穩定，鹽層井壁穩定性可預測性良好。加蓬地區鹽巖為一套臟鹽，其巖性以巖鹽為主，包括泥巖、光鹵石、硬石膏、雜鹵石等，部分井見灰巖，鹽內井壁穩定性問題更為復雜，需要對鹽內地層巖性進行針對性分析，才能在墨西哥灣鉆井經驗的基礎上，做好鹽內井壁穩定性控制。

鹽下地層井控風險控制：墨西哥鹽層由于發生運移，所以其鹽下邊界判斷困難，由于鹽巖運移的擠壓作用，鹽下地層往往會形成一定深度的破碎漏失地層以及地應力集中帶，對鉆井提出特殊挑戰。墨西哥灣采用的出鹽鉆井技術包括隨鉆探邊測井工具進行鹽底邊界預判，備用應急封隔尾管等，成功應對鹽下復雜地層的漏失和地層壓力不確定性導致的井控問題。

對比分析加蓬區域：加蓬鹽層屬于原生鹽，鹽底與下部地層為自然沉積接觸，較墨西哥灣鹽底結構簡單，但是加蓬深水區鹽巖地層巖性不純，發育泥巖、石膏夾層，加上鹽層本身對地震資料的干擾，建立合理的地震速度模型極為困難，鹽底邊界確定以及鹽下地層壓力確定有特殊挑戰，見圖2。

圖2 原生鹽與次生鹽構造區別

綜上分析，由于墨西哥灣的鹽層構造多屬于原生鹽在地質構造過程中產生運移的次生鹽構造，部分鹽下地層年代比上覆鹽層更新。加蓬屬于原生鹽，未發生大范圍運移，鹽下地層年代比上覆鹽層更久。因此兩者造成的地質構造情況和鉆井風險是不完全相同的，墨西哥灣鹽下油藏鉆井技術在鹽內井壁穩定性控制方面對加蓬區域有較好的借鑒意義，在鹽頂鉆入技術和鹽下鉆出技術方面存在較大差異，需要有針對性地進行分析。

1.3 加蓬區域已鉆深水鄰井分析

經過與墨西哥灣已鉆地層的對比分析，加蓬區域地層由于鹽巖巖性不純、鹽巖為原生鹽等特點，有其自身的特殊性。鹽層本身對地震波反射的干擾作用造成鉆前地震勘測技術在鹽內和鹽下地層預測中精度不足，對鹽層及鹽下地層的鉆前地震數據有較大修正價值的是區域鄰井資料分析。

區域最有參考價值的兩口鄰井是2014 年4—9 月殼牌公司在加蓬完成兩口深水鹽下探井作業，N_Komi 和Leopard，兩口井水深分別為1235 米和2110 米，井身分別為4159 米和4390 米，鉆遇鹽層厚度分別為1200 米和1100 米，屬于區域典型的深水鹽下井。

N_Komi 井設計井身結構5 開，實鉆5 開，其中：36″導管：噴射入泥80m，封固表層泥層，為下層套管提供支撐；20″套管：入泥915m，封固表層薄弱地層，為井口及防噴器提供支撐；13-5/8″套管：入鹽層15m（鹽頂有硬石膏蓋層55m），封隔鹽層與上部地層；9-7/8″套管：距離鹽底30m；8-1/2″井段：揭開鹽下目的層。

Leopard 井設計井身結構5 開，實鉆5 開，其中：36″導管：噴射入泥85m，封固表層泥層，為下層套管提供支撐；20″套管：入泥895m，封固表層薄弱地層，為井口及防噴器提供支撐；13-5/8″套管：入鹽層35m，封隔鹽層與上部地層；9-7/8″套管：出鹽底20m；8-1/2″井段：揭開鹽下目的層。

兩者的實鉆井身結構主要差異在出鹽點，N_Komi 井按照設計在出鹽前下入一層套管，封隔鹽層。Leopard 由于鹽層下部泥巖夾層較多，在鉆穿多套鹽內泥巖夾層后，確保鉆穿鹽巖的情況下下入套管封隔。后者進一步證明了加蓬區域的鹽層構造復雜性。

其中N_Komi 井和Leopard 井在鹽層內鉆進過程中，遭遇鹽層縮徑卡鉆復雜情況，通過反復劃眼、擴充井壁，同時提高泥漿密度、搶下套管等技術措施，將縮徑段鹽層進行封固。尤其是Leopard 井在出鹽過程中，鉆遇多套泥巖夾層，因泥巖和鹽巖混合帶巖性不均，發生部分井壁失穩、掉塊復雜情況，造成工期和成本的增加，并增加了井下的不確定風險。綜上所述，加蓬深水區域最大的鉆井技術挑戰與臟鹽體的特殊巖性相關。

2 加蓬深水鹽下井身結構設計方案

根據綜合分析，結合加蓬目標井的地質情況，設計井身結構5 開（見圖3）：36″導管：噴射入泥80m，封固表層泥層，為下層套管提供支撐；20″套管：入泥900m，封固表層薄弱地層，為井口及防噴器提供支撐；13-5/8″套管：入鹽層20m，封隔鹽層與上部地層；9-7/8″套管：距離鹽底30m；8-1/2″井段：揭開鹽下目的層。其中在出鹽底井段備用一層尾管，預防鹽內泥巖夾層造成的出鹽邊界地質不確定性。

圖3 加蓬深水鹽下井身結構設計方案

由于鹽巖地震預測不確定性，需要在實際鉆井過程中增加隨鉆測井工具，通過實鉆收集地層數據，實時迭代校核鉆前地震預測模型，提高對地層的預測精度。建議在常規隨鉆測井工具的基礎上，增加隨鉆地震和地層壓力測試工具，如果條件允許建議增加隨鉆探邊工具，該工具是一種通過聲波反射提前探測下部地層界面的隨鉆工具，對鹽層下部泥頁巖夾層有較好的預判效果。

3 總結

加蓬深水區域和墨西哥灣深水區域都存在鹽巖地層，兩者巖性和相對應的鉆井技術有類似性，有互相參考的價值。但是兩個區域的鹽巖又有其各自的特殊性，需要區別分析。1）加蓬深水鹽下“Pre-salt”油藏地質特點與同一地質年代、沉積環境的巴西深水鹽層類似，屬于鹽下生油層、儲層與“原生鹽”蓋層的組合，不同于墨西哥灣鹽下“Sub-salt”油藏較新的生油層、儲層與運移的較老的“次生鹽”蓋層的組合。2）加蓬深水鹽下勘探面臨的主要問題和墨西哥灣鹽下油藏一樣，主要是鹽內結構和鹽下圈閉的落實，因為同樣受制于鹽巖對地震資料的擾亂，但是，二者又有區別：前者因鹽層底界具有區域可借鑒性，鹽底定邊難度相對降低。3）加蓬深水鹽巖巖性較混雜，鹽巖蠕動變形問題對鉆井作業影響較大，墨西哥灣深水鹽巖較純凈，整體較穩定，該區別決定了兩區域井身結構的設計思路不同，但整體鹽層鉆井技術有較大的借鑒意義。4）該文結合墨西哥灣鹽下鉆井技術經驗，分析加蓬區域地層特殊情況，設計了一套適用加蓬鹽下鉆井的井身結構方案。