渤南致密砂岩油气压力精确控制技术

渤南致密砂岩油气压力精确控制技术

张高峰

（胜利石油工程公司渤海钻井总公司 山东 东营 257000）

摘要：渤南油田位于东营市河口区境内，致密砂岩集中在渤南油田北部，构造上位于沾化凹陷渤南洼陷北部埕南断层下降盘。目的层为沙四段砂砾岩体，为近岸水下扇沉积，岩性以粗碎屑沉积为主。储层属于低-中孔超低渗型储层、常温常压、局部异常高压系统。沙三下的高压系统和沙四段的相对低压的砂层，造成了该地区沙河街组的易喷、易漏的钻井困难。因此，需要一种能够兼顾高压油气侵、高渗透性漏失的油气压力精确控制技术，减少施工中的风险，提高钻井速度，减少因地层原因造成的时效延误。

关键词：渤南油田；致密砂岩；压力精确控制

1 渤南地区沙河街组油气压力特点

渤南地区难动用井组地理位置位于东营市河口区境内，构造属沾化凹陷的渤南洼陷，东靠孤岛凸起。主力含油层系为下第三系沙河街组。渤南洼陷的勘探始于上世纪，表现在井深、低渗、层薄、油稠，且储层上部膏灰岩有硫化氢地层分布。自上而下钻遇的地层有第四系平原组；上第三系的明化镇组、馆陶组；下第三系东营组、沙河街组和孔店组。沙三段沉积时期湖盆逐渐扩大，渤南洼陷处于还原半深湖相沉积环境，形成了巨厚的暗色泥岩和油泥岩、油页岩。

沙河街组沙三上岩性以褐色油页岩，深灰色泥岩、灰质泥岩为主夹薄层粉砂岩；沙三中岩性主要为灰褐色灰质油泥岩、深灰色泥岩、灰质泥岩；沙三下岩性主要为灰褐色灰质油泥岩、油页岩、深灰色灰质泥岩、泥岩，下部夹灰色泥质白云岩、泥灰岩、泥质粉砂岩。沙河街组沙四段岩性主要为灰白色不等粒岩屑砂岩、含粉岩屑细砂岩、粉沙质岩屑细砂岩。

沙三中段压力系数1.29-1.35，沙三下段地层压力系数1.50-1.84，沙四段压力系数1.30-1.56，温度梯度3.71 ℃/100m ，属高温、高压、低孔、特低渗系统。沙三下的高压系统和沙三中、沙四段的相对低压的砂层，造成了渤南地区沙河街组的易喷、易漏的钻井困难。

2 渤南难动用井组油气压力精确控制难点

在该区域的施工中，以沙四段为目的层的生产井，通过技术套管将沙三中低压砂层进行了封堵，避免了因沙三下异常高压造成钻井液密度高而压漏沙三中砂层，但沙四段的目的层为砂岩层，仍具有较高的渗透性，依旧存在漏失风险，在义178、义184、义193区块施工井中，有多口井钻开沙三下部油气层时发生了油气侵， 部分井钻至沙四段发生了漏失。

因此，需要一种能够兼顾高压油气侵、高渗透性漏失的油气压力精确控制技术，减少施工中的风险，提高钻井速度，减少因地层原因造成的时效延误。

3 渤南致密砂岩窄密度窗口压力控制技术

3.1油气层的近平衡钻进

为防止因要压稳沙三段油气层过度加重，导致下部沙四段砂层漏失的风险，在沙三段钻进时，应尽可能的降低不必要的钻井液密度，通过附加循环压耗，达到钻进过程中的近平衡状态，在钻进过程中压稳地层。

同时，近平衡状态有利于释放油泥岩裂缝中的油气压力，由于渤南地区沙三段的泥岩、泥页岩油气藏的异常高压受地层微裂缝的影响十分明显，属于典型的高压低渗油气藏，在不压裂地层裂缝不连通的情况下，通过释放油气压力，能够在短时间内，小幅度的降低井筒附近地层的压力系数，有利于为后续的防漏，给施工带来便利条件，提高钻井效率。综上，在钻进过程中采用近平衡的方式。

3.2窄密度窗口承压防漏堵漏技术

渤南难动用区块目的层段地质因素导致漏失可能极大，且从实钻情况看，受微裂缝及砂层孔隙影响，多口井在沙四上段发生漏失，由于该段地层压力系数相对于沙三下部油泥岩偏低，造成压力窗口极窄：在附加压力的作用下能满足钻进需要，但静止状态就有可能出现油气侵；若为满足压稳油气层，在附加压力作用下极有可能发生漏失。

为解决压力窗口窄的问题，在施工中探索采用了承压防漏堵漏技术：

1）优选堵漏材料

针对渤南难动用井组沙四段裂缝特性，优选使用随钻堵漏剂、承压堵漏剂、酸溶膨胀堵漏剂，总加量在2-3%。由于酸溶膨胀堵漏剂的纤维偏长，对钻井液的粘切具有较大的影响，从而造成循环压耗增大，有可能将小漏变为大漏，增加堵漏难度，因此适当减少酸溶膨胀堵漏材料的加量。

对于目的层距离断层较近、油气压力异常活跃的施工井，在纤维类堵漏材料的基础上，配合颗粒粒径在0.5-1mm的细核桃壳粉，提高对裂缝的封堵效果，其加量在1.5-2%，能够有效的起到架桥作用，封堵地层的裂缝孔隙。

2）带堵漏材料钻进

由于漏失井段临近完钻，为保持钻井液中的堵漏剂含量，采用不过振动筛带堵漏材料钻进的方式进行钻进，在需要分析岩屑时，只需将少量钻井液过筛后分析即可，经过多口井的分析，该措施能够有效的维持钻井液中的堵漏材料含量，且不影响钻进，对井下安全无负面影响。

3）控制循环压耗

在井内加入堵漏材料后，钻井液的粘切会有所升高，塑性粘度、动切力均会增加，造成循环压耗有所升高，井底当量密度增加，有再次压漏地层的风险。为满足堵漏需要，防止因循环压耗过大压漏地层，适当的降低钻井泵排量，使其作用在井底的循环当量密度不大于正常钻进时的钻井液当量密度，达到防漏的效果。同时起下钻过程中采用分段循环降低钻井液密度，小排量顶出重浆、稠浆，放缓开泵、下钻等过程速度，减少激动压力等一列措施，减少因压力激动造成井底压力激增造成井漏。

4 现场应用

义193-斜28井是难动用项目部与河口采油厂合作开发的一口开发井，位于山东省东营市河口区渤南油田中部，构造位置位于渤南洼陷的中部断阶带，主力目的层为第三系沙河街组沙四上亚段。

该井在钻进过程中使用密度为1.65g/cm3钻井液打开油气层，总烃2-3%，在起钻后电测时，发现口溢流，随即下钻循环压井，分段循环并将密度提高至1.89g/cm3后发生渗漏，由此确定该井油气层及沙四段砂层压力窗口在1.84-1.89g/cm3。

该井渗漏为裂缝性漏失，漏失后在停泵后有反吐现象，吐出量与漏失量接近，分析漏失层位为泥岩裂缝，承压能力差所致。

综合各现象，适合使用油气压力精确控制技术。在循环过程中，控制入口密度1.84g/cm3，循环当量密度1.88-1.89g/cm3，并充分排气。全井加入纤维类堵漏材料5%，细目（0.5-1mm）细核桃壳粉2%，核桃壳（3-4mm）1%，提高裂缝的承压能力。起钻前使用重塞提高当量密度至1.89g/cm3，小排量打至小斜度井段，起钻测后效，油气上窜速度19.7m/h，满足完井安全时间。

在通井过程中使用分段循环的方式，顶替出重浆，降低井筒内的钻井液密度，下至井底充分循环排气后，再次在小斜度井段垫重塞至当量密度1.89g/cm3，停泵无溢流，开泵不漏。

5 结论与认识

 油气压力精确控制技术，通过计算合理的当量密度、确定安全密度窗口、承压堵漏等手段，切实达到了控制油气压力、高效钻井的效果，并在难动用义178、义184、义193井组、义页平1井进行了现场应用。渤南致密砂岩高性能水基钻井液应用，通过对计算井下当量循环密度，在钻进过程中采用近平衡钻井方式，起下钻时垫重塞提高当量密度，漏失层位使用承压堵漏技术，能有效改善地层安全密度窗口窄的问题。

参考文献

1、鄢捷年.钻井液工艺学.东营：中国石油大学出版社，2001.05