川東北地區(qū)河壩構(gòu)造工程地質(zhì)特征及鉆井對(duì)策研究.pdf

1、河壩構(gòu)造地質(zhì)條件復(fù)雜,目前勘探開發(fā)主要目的層為海相嘉陵江組二段和飛仙關(guān)組三段,海相碳酸鹽巖儲(chǔ)層埋藏深,飛三段目的層垂深可超5000m,地層溫度高,異常高壓,膏鹽巖發(fā)育,嘉二氣藏含硫化氫;陸相碎屑巖地層傾角大,砂泥巖頻繁互層,巖石致密,可鉆性差,易井壁失穩(wěn);縱向上存在多壓力系統(tǒng),工程地質(zhì)特征異常復(fù)雜,鉆井過程中復(fù)雜事故頻發(fā),易出現(xiàn)漏、塌、涌、卡、堵等異常情況,機(jī)械鉆速低,鉆井周期長,鉆完井工程面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),嚴(yán)重影響鉆井工程進(jìn)度,制約了研究

2、區(qū)天然氣藏勘探開發(fā)評(píng)價(jià)工作。國內(nèi)外已有的研究表明,井下復(fù)雜問題的產(chǎn)生與地應(yīng)力關(guān)系密切。本論文針對(duì)河壩構(gòu)造鉆完井過程中的各種復(fù)雜情況,以石油地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地球物理測(cè)井、儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、巖體力學(xué)、鉆井工程、油氣儲(chǔ)層改造、油氣藏工程學(xué)等多學(xué)科理論和方法為指導(dǎo),在深化工區(qū)工程地質(zhì)特征認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上,從巖石基本物理特征分析入手,結(jié)合巖石力學(xué)參數(shù)及地應(yīng)力測(cè)定實(shí)驗(yàn),建立實(shí)鉆地層巖石力學(xué)參數(shù)、地應(yīng)力、地層孔隙壓力、坍塌壓力、破裂壓力等工程地質(zhì)特

3、征參數(shù)測(cè)井預(yù)測(cè)模型及相應(yīng)剖面,開展有針對(duì)性的井壁穩(wěn)定性分析,提出與工程地質(zhì)復(fù)雜情況相對(duì)應(yīng)的鉆井對(duì)策,為河壩構(gòu)造鉆完井工程工藝方案設(shè)計(jì)與實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。
　　 通過研究,取得以下認(rèn)識(shí):(1)河壩構(gòu)造地層巖石整體表現(xiàn)為巖石致密、強(qiáng)度大、硬度大、可鉆性差;(2)河壩構(gòu)造地層孔隙壓力縱向上分帶明顯,海相碳酸鹽巖地層孔隙壓力整體上為異常高壓;(3)陸相碎屑巖地層最小、最大水平主應(yīng)力梯度分別為2.30-2.70MPa/100m、2.7-3

4、.1MPa/100m;海相碳酸鹽巖地層最小、最大水平主應(yīng)力梯度分別為2.13-2.50MPa/100m、2.65-2.90MPa/100m。最大水平主應(yīng)力方向?yàn)榻鼥|西向,但海相碳酸鹽巖地層由于受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,最大水平地應(yīng)力在70°-110°間偏轉(zhuǎn);(4)陸相碎屑巖地層坍塌壓力梯度、破裂壓力梯度相對(duì)較高,安全鉆井液密度窗口較寬,海相碳酸鹽巖地層安全鉆井液密度窗口相對(duì)較窄,飛仙關(guān)組、嘉陵江組應(yīng)力性坍塌壓力梯度在0.3-0.48MPa/1

5、00m之間,定向井中向南、北方向鉆進(jìn)的井眼地層坍塌壓力最低、破裂壓裂最高,井壁最穩(wěn)定,且在水平井鉆井時(shí)井壁穩(wěn)定性好;定向井及直井在鉆井液密度為1.59g/cm3的情況下,能夠維持河壩構(gòu)造井壁力學(xué)失穩(wěn)不超過90°;(5)河壩構(gòu)造井漏的主要原因是地層裂縫較發(fā)育,地層孔隙壓力低、鉆井液由于壓差作用向地層漏失;井塌卡鉆的主要原因是陸相碎屑巖地層坍塌壓力較高,在地層出水或鉆井液濾失情況下井壁巖石吸水膨脹加劇了井塌的程度,造成卡鉆;(6)通過復(fù)雜情

6、況工程地質(zhì)特征總結(jié),提出了鉆井方式、井身結(jié)構(gòu)、鉆井液密度等工程工藝優(yōu)化建議,建議井身結(jié)構(gòu)以—開封淺表水層150m,二開封上沙溪廟組底部重點(diǎn)水層,三開封須家河組、雷口坡組等低壓易漏層,四開施工壓力較高的嘉陵江組、飛仙關(guān)組目的層完鉆,達(dá)到既均分各開次內(nèi)地層壓力減少井漏復(fù)雜,也為二開、三開盡可長的井段實(shí)施氣體鉆井創(chuàng)造條件;并提出了各開次平衡鉆進(jìn)的鉆井液密度窗口一開1.15-2.37g/cm3、二開1.47-2.13g/cm3、三開1.76-2

7、.12g/cm3、四開2.08-2.26g/cm3。
　　 論文研究成果針對(duì)性強(qiáng),與現(xiàn)場實(shí)際鉆井實(shí)踐吻合程度較高,預(yù)測(cè)結(jié)果具有較高的可靠性。論文研究成果為加強(qiáng)研究區(qū)鉆完井工程工藝技術(shù)應(yīng)用研究、確保鉆井工程科學(xué)、高效、安全施工以及壓裂改造等措施提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。論文研究中建立的一套從試驗(yàn)測(cè)試、巖石力學(xué)參數(shù)解釋、地應(yīng)力解釋、三大壓力解釋、井壁穩(wěn)定性綜合分析到相應(yīng)鉆井對(duì)策提出的工程地質(zhì)特征研究方法體系,對(duì)國內(nèi)外同類型氣藏研究具有借