伊拉克米桑油田鹽膏層鉆井關鍵技術研究

何英明，幸雪松，王名春，楊玉貴，李 濱

（中海油研究總院有限責任公司，北京100028）

米桑油田位于伊拉克東南部Missan省，毗鄰伊朗，大部為沙漠和戈壁灘，地勢平坦，僅Abu Ghirab北部有部分丘陵。該油田主要包括3個在生產油田：Abu Ghi?rab、Buzurgan 和Fauqi 油田。主要目的層分為上、下兩套含油層系，上含油層系為第三系Asmari 油藏，下含油層系為白堊系Mishrif 油藏。米桑油田儲層非均質性強，地層原油飽和壓力高，原油粘度中等，地層水礦化度高，在200000～250000ppm之間[1-3]。

該油田地質條件復雜，存在巨厚鹽膏層，鉆井作業面臨極大挑戰，主要表現在以下4個方面：①存在巨厚鹽膏層，厚度800m以上，壓力系數2.2g/cm3，鉆井風險高；②鹽膏層定向鉆井難度大，Asmari層水平井距鹽層底較近，大狗腿造斜困難；③鹽層壓力窗口窄，精確ECD控制難；④鹽膏層固井困難，復雜情況多，固井質量難以保證。

針對米桑油田鹽膏層鉆井存在的主要問題，基于理論分析、優化設計、關鍵技術研究，開展了巨厚鹽膏層井壁穩定性預測、多因素井眼軌跡優化設計、鹽膏層鉆進ECD精確控制與敏感性分析、鹽膏層段組合套管設計防蠕變、鹽膏層鉆井液關鍵技術研究，形成了適用于米桑油田的鉆井工程技術體系。同時筆者對后續鉆井技術提出發展建議，為米桑油田鉆井施工及下一步開發提供借鑒與指導。

1 米桑油田鹽膏層鉆井關鍵技術

1.1 鹽膏層井壁穩定性預測技術

米桑油田鹽膏層厚度超800m，壓力系數2.2g/cm3，對世界范圍內鹽膏層鉆井進行統計分析，如表1[4-5]所示，綜合考慮巖性、鹽層厚度、地層壓力，米桑油田鹽膏層鉆井屬于世界級技術難題。Buzurgan油田已鉆老井，8口井鹽膏層段溢流，5口井漏失，4口井噴漏同層，均出現不同程度的卡鉆情況，泥巖夾層坍塌縮徑均有發生。

表1 世界范圍內鹽膏層鉆井對比分析

復合鹽巖層井眼隨時間會發生縮徑變形，井眼蠕變縮徑唯一人為可控的因素是鉆井泥漿密度，密度過小，會出現井眼失穩、卡鉆和高壓鹽水導致的井涌，密度過大會造成泥漿漏失等復雜情況。因此，結合大量巖石力學實驗，提出界面非均勻應力理論，揭示了鹽膏層不同井斜角下的蠕變速率和坍塌周期的規律，得到了不同鉆井液密度、不同井斜角下的安全鉆井周期（如圖1所示），確保鹽膏層定向鉆井過程中的井壁穩定性，為鹽膏層定向鉆井奠定了重要的理論基礎。

圖1 鹽膏層井眼蠕變規律

1.2 多因素井眼軌跡優化設計技術

Asmari 層距離鹽膏層底150～200m 左右，綜合考慮工具造斜能力、套管下入曲率限制及軌跡控制能力等因素，Asmari 層鹽下水平井僅采用鹽下進行造斜無法實現軌跡，需鹽膏層內造斜，出鹽膏層后二次造斜實現高斜度井眼軌跡。根據地層巖性，第一造斜點優選地層較為穩定的MB4 層，進入厚鹽巖、軟地層MB2 層之前完成造斜，穩斜穿過MB2 層，為保證鹽膏層段的井壁穩定性，降低作業難度，現階段推薦穩斜角35°，結合造斜工具能力及可造斜井段長度，鹽下造斜段推薦造斜率7°～9°/30m，如圖2所示。

圖2 Asmari層鹽下水平井軌跡示意圖

1.3 鹽膏層鉆進ECD精確控制與敏感性分析技術

膏鹽層段安全泥漿密度窗口僅為0.2～0.3g/cm3之間，通過已鉆井統計分析，溢流、井漏同層頻發。對大量數據進行分析，計算不同的泥漿密度、排量、泥漿性能等108 組參數，分析井底ECD 變化規律，如表2 所示。在保證快速鉆進的同時，指導現場優選泥漿性能參數（低切高粘）及泵排量，避免壓漏地層，保證鹽膏層段快速高效鉆進。

表2 ECD敏感性分析

1.4 鹽膏層段組合套管設計防蠕變技術

鹽膏層具有蠕變的特性，鹽層蠕變容易擠毀套管，造成復雜情況。針對米桑油田鹽膏層實際特點，對多種規格套管柱進行了強度校核，如表3所示，從計算結果來看，低鋼級套管并不能滿足強度要求，而高鋼級套管雖能滿足設計要求，但是價格較高，不利于提高油田總體開發經濟效益。推薦采用組合套管柱設計，鹽膏層段采用高鋼級高壁厚抗外擠(58.4ppf，C95 鋼級)套管，上部采用47ppf，N80鋼級普通套管降低成本。

1.5 鹽膏層鉆井液技術

鹽膏層蠕變和溶解容易引起井眼不規則，高密度鉆井液固相含量高，流變性與沉降穩定性控制困難，鉆井液安全密度窗口窄，漏失和溢流交替發生。針對米桑油田鹽膏層實際特點，推薦使用復合鹽飽和鹽水鉆井液，抑制鹽膏溶解，為降低加重材料的增粘效應，復配無機鹽和有機鹽，提高鹽水體系本身的密度；提高封堵性能，提高地層承壓能力，提高鉆井液隨鉆堵漏能力，避免因濾液侵入引起的石膏膨脹以及鹽巖溶解問題。通過已鉆井使用情況來看，現場應用密度達2.28g/cm3，流變性良好，鉆井過程順利，無漏失和卡鉆發生，應用效果顯著。

表3 組合套管柱強度校核及敏感性分析

2 米桑油田鹽膏層鉆井技術發展建議

盡管目前米桑油田鹽膏層鉆井技術取得了重大進展，形成了適用于米桑油田巨厚鹽膏層的系列鉆井關鍵技術，基本上滿足了米桑油田增產的需求，但是同時仍然存在一些問題，主要表現在：①為了降低鹽膏層段的鉆進長度及井斜角，降低作業風險，造成井場的控制半徑有限，同時地面道路修建、排雷工作量比較大，地面建設成本高；②整體機械鉆速慢，需要進一步優化提速技術。

根據米桑油田開發存在的問題及米桑油田巨厚鹽膏層鉆井技術不斷發展完善的需求，筆者提出以下建議：

（1）繼續開展巨厚鹽膏層定向鉆井技術，增大地面井場控制半徑，減少地面道路建設及排雷的工作量，提高總體開發效益；

（2）開展米桑油田總體提速技術研究，提高油田鉆井速度，盡早形成適合米桑油田的提速技術體系；

（3）針對Asmari層開發，繼續完善中短半徑鹽下水平井開發關鍵技術研究，形成中短半徑水平井鹽下鉆井關鍵技術體系，提高油田總體開發效益。

3 結論

（1）通過鉆井優化設計、技術攻關及現場實踐，已基本形成了適合伊拉克米桑油田的鹽膏層鉆井關鍵技術，較好地滿足了伊拉克米桑油田快速上產的需求；

（2）綜合考慮米桑油田地面條件差，道路修建、排雷工作量大及鹽膏層以往鉆井經驗，優化了Asmari 層鹽下水平井井眼軌跡，降低整體作業難度，減少復雜情況；

（3）安全快速高效鉆井是米桑油田開發過程中持續關注的主題，建議持續開展鹽膏層定向鉆井技術研究、中短半徑水平井鉆井關鍵技術研究、鉆井整體提速技術研究等，推進伊拉克米桑油田安全高效開發。