设为首页
加入收藏
期刊导航
网站地图
首页
期刊
数学与物理
地球与环境
信息通讯
经济与管理
生命科学
工程技术
医药卫生
人文社科
化学与材料
会议
合作
新闻
我们
招聘
千人智库
我要投搞
办刊
期刊菜单
●领域
●编委
●投稿须知
●最新文章
●检索
●投稿
文章导航
●Abstract
●Full-Text PDF
●Full-Text HTML
●Full-Text ePUB
●Linked References
●How to Cite this Article
Mine Engine ering
矿山工程
, 201
4
, 2, 10-14
http://dx.doi.org/10.12677/me.2014.21003
Published Online
January 2014 (http://www.hanspub.org/journal/me
.html
)
OPEN ACCESS
10
The Uses of the Seismic Data in Dealing w
ith t
he Well Leakage
Simin
Gao
China University of Petroleum
,
Qingdao
Email:
sgzmb@mst.edu
Received: Dec. 4
th
, 2013; revised: Dec
.
19
th
, 2013; accepted: Dec
.
25
th
, 2013
Copyright © 201
4
Simin Gao. This is an open acces s article dis tributed und er the Creative Co mmons Attribution Licen se, which p ermits unrestrict ed
use, distribution, and reproduction in any
medium, provided the original work is properly cited. In accordance of th e Creative Commons Attribution
License all Copyrights © 20 1
4
are re served for Hans and the own er of the intellectual prop erty Simin Gao. All Copyright © 201
4
are guarded by l
aw
and by Hans as a guardian.
Abstract:
I
n the exploration and development of oil and gas
, seismic data
are
the
important means to solve the prob
-
lems
. In this paper,
in terms
of seismic data,
the
downho le track analysis, the
uses
of active well
-
leakage preventio
n and
the techniques and measures of plugging
with
drilling are summarized, which accumulates
the
experience for applica
-
tion
of seismic data to solve the drilling
problems in the
well
site. It is
worthy of
using in the ot her oilfields.
Keywords:
Seismic
Profile
;
Well Leakage
;
Leakage
-
Preven
tion
;
Plug ging
地震资料在预防钻井漏失中的应用
高思敏
中国石油大学,青岛
Email: sgzmb@mst.edu
收稿日期:
2013
年
12
月
4
日;修回日期:
2013
年
12
月
19
日;录用日期:
2013
年
12
月
25
日
摘
要:
在油气田勘探开发中,地震资料是解决问题的重要手段。本文对在钻井过程中参考地震资料,跟踪分
析井下情况,实施积极预防井漏和随钻堵漏的技巧与措施进行了总结,为在钻井现场应用地震资料解决施工问
题积累了经验,值得推广。
关键词:
地震剖面;
井漏
;防漏;
堵漏
1.
问题的提出
在
WHN
气田的勘探与评价的过程中,提高钻井
速度一直是区域难题。有的主探井在施工过程中基本
没有发生过漏失或阻卡现象,但在其旁边距离
300
米
左右所钻的评价井,却有的上部地层就严重漏失,并
伴随提下钻阻卡;而有的井则在中下部地层漏失严重;
还有的是在三开后主目的层
C
地层漏失严重。但也有
相反的情况,主探井在钻进过程中有漏失严重情况,
可其相邻评价井却一点钻井复杂都没有。地层分布与
岩性或岩相带横向变化不大,从地面上看没有什么规
律
可循。但在第
2
轮评价井要上的时候,为保护气层
和降低钻井成本,井身结构更加优化,要求技术套管
要下到气层顶部附近,目的是要最大程度减少因钻井
复杂造成对气层污染。
为了应对这个保护气层的钻井方案,钻井承包方
立项进行技术攻关。从弄清工区内断层分布和地层压
力分布开始,特别是收集到地层顶界构造图时,发现
断层局部非常发育,平面上有分组现象,剖面上也颇
有规律,但在地层的上、中、下部又各不相同。特别
是很多断层在剖面上没有断距,上下和左右延展都很
短,有的几百米,但区域内南北有两条主断裂,对石
地震资料在预防钻井漏失中的应用
OPEN ACCESS
11
炭系油气分布起控制作用,并对上部地层中后期发生
的断裂有一定的影响或控制作用。
断层是钻井施工的大敌
[1
,2]
。但一般情况下,上部
多为砂泥岩地层,断距甚微的断层一般对钻井液使用
不构成影响,但该工区内平面上小断层有成组分布的
特点,落在断层区内的井受断层影响明显。影响程度
与距离小断层的距离有关,受底部主控断裂相对位置
的影响更明显。通过推断和实际验证,利用井位与断
层的相对位置关系提前作好防漏堵漏准备,有效地控
制了钻井复杂
[3]
。
2.
工区概况
WHN
气田是由
W14
井在石炭系火成岩地层中发
现的,是用
地震资料对岩性预测和喷发相研究的
结果。
2.1.
地貌特征与交通
WHN
气田,地表为沙漠,沙梁起伏明显,有少
量植被,流沙厚度
60
~
150
米。没有公路,沙漠修路
成本高,需要从沙漠外围拉运黄土、碎石铺垫,道路
两侧需要用芦苇节杆构筑防沙堤。
2.2.
地层特征
地层发
育正常
(
见表
1)
,主要目的层在
C
。
1)
图
1
断层与
井位构造图、过井剖面图。图
1(a)
、
(b)
是根据地震资料绘制的断层分布图,圆圈为已钻井
的位置。图
1(a)
表明工区内
J
地层发育有诸多小断层,
断层规模小、延伸短;而图
1(b)
显示
C
就有断距大且
对油气藏分布有控制作用的深部断层。
图
1(c)
是过
Table 1. The geological features in the block
表
1.
工区地质特点
地质分层
钻井复杂现象
界
系
组
K
z
Q Q
地表流沙,易窜、垮,防漏。
M
z
K
K1
中上部膏质泥岩,有底砾岩。
J
J1s
砂泥岩为主,防漏。
J1b
煤层防垮、漏,有底砾岩。
T T3b-
T1b
泥岩预防垮塌,防漏。
P
z
P
P3w
上部泥岩易垮塌,防漏。
C C
风化壳、破碎带、裂缝发育,易漏;
火山岩为主,可钻性差。
W20
(
a)
(b)
(c)
Figure 1. Faults and well-positions in plane and in profile: (a)
Faults
and well-positions in the geological map of the top Jurassic
;
(b) Faults
and well-positions in the geological map of the top Car-
boniferous; (c) Seismic profile passing-through the well W20
图
1.
断层与井位平面与剖面图:
(a)
J
顶界断层分布与井位示意图;
(b)
C
顶界断层分布与井位示意图;
(c)
过
W20
井的地震剖面图
W20
井的地震剖面,可以看到上部地层发育的小断层
和
C
发育的深大断层特征。该区上部地层和
C
地层明
显发育了两套断层体系
[4]
。
2)
图
2
,过井地震剖面图。图
2
(a)
W11
井过井地
震剖面图,底部地层断层发育,且有的断达上部地层。
图
2(b)
W14
井过井地震剖面图,下部地层断层发育。
图
2(
c)
W181
井过井剖面图,断层不发育,或离得远。
3.
钻井难点与对策
WHN
气田的发现井是
W14
井,在石炭系火山岩
中获得高产气流
(
含凝析油
)
后,又先后在
W17
井、
W18
井获得突破。但在钻井施工中,有的井井漏频繁、
漏失量大,给钻井提速和气层保护带来了极大的困难。
3.1.
钻井复杂和事故时率偏高
在勘探和评价初期的钻井中,对上部地层中断续
发育小断层没有给予足够的注意,钻井过程中漏失频
繁,钻井复杂和事故时率偏高,但其原因不清,严重
影响了钻井施工速度和效益
[5
,6]
。
3.1.1.
主要复杂是井漏
从表
2
可以看出,钻井过程中发生井漏次数达
46
地震资料在预防钻井漏失中的应用
OPEN ACCESS
12
W181
W14
W1
1
(
a)
(b)
(c)
Figure 2.
Faults
and well-positions in profiles passing-through the
wells: (a) The faults features in the bottom strata through the well
W11, some up to the top strata; (b) The faults are more in the bot-
tom strata through the well W14; (c) The fau
lts are less or far from
the well W181
图
2.
断层与井位过井剖面图:
(a) W1 1
井底部地层断层发育,有
的断达上部地层;
(b) W14
井下部地层断层发育;
( c) W181
断层不
发育,或离得远
Table 2. The well-leakage and blocked/stuck with drilling in well
group 1 by the strata
表
2.
第一轮井漏失与阻卡的分层统计
层位
井漏
阻卡
漏失次数
漏失量
(m
3
)
K1
17
809
2
J 13
690
T 5
339
P 8
297
5
C 3
203
合计
46
2338 7
井次,并因发生井漏而导致阻卡
7
次,所以井漏是钻
井复杂的主体。
1)
井漏的特点:钻井施工中漏失频次多,第一轮
井井漏达
46
井次、漏失层位多、漏失量大,几乎每
个层位都发生过漏失,有的层位漏失更频繁、漏失量
更大些。
2)
井漏的现象:同在一个井区,有的井不漏或漏
失不严重,而有时相邻的井却漏失严重,造成处理时
间长,甚至导致阻卡和次生卡钻事故。
3.1.2.
井漏的原因
漏失是地层因素、断层因素和施工措施三个方面
造成的。
1)
首先是
地层因素,在二开井段上部地层承压能
力低,
K1
、
J
地层压力系数
< 1.0
,而
T
、
P
泥岩段坍
塌压力系数为
1.3
~
1.4
。实际应用中,若照顾上部地层
(K
、
J)
不漏则
P
、
T
地层易于引起井眼缩径、井壁垮
塌,导致钻井遇阻或卡钻事故;若照顾
P
、
T
地层不
垮,则上部
K
、
J
地层易于发生严重漏失,造成井下
复杂。
2)
其次是
断层因素,该区块上部小断层主要是张
性断裂,容易引发井漏。下部
C
地层主要是逆断层,
是火山岩地层裂缝发育的主要原因。二开段小断层发
育,断层面陡、断距不明显、横向和纵向上延伸范围
小,
容易
被忽视。上部地层和下部地层发育着两套断
裂系统,靠近断层的井易于发生井漏。三开段为
C
地
层,火山岩地层,裂缝发育、微裂隙发育,易于发生
漏失。主要有三种情况:第一种情况,靠近断裂
(
尤其
是断至近地表的断裂
)
漏失极为严重。第二种情况,三
工河以下地层断裂发育的,则下部地层出现漏失。第
三种情况,离断层相对较远,且构造平缓的井,发生
漏失的少。
3)
再就是
施工措施,如何降低液柱压力、控制因
下钻、开泵造成的激动压力,如何选择防漏与堵漏的
时机进行积极防漏与堵漏也是关键因素。
3.1.3.
井漏的结果
1)
堵漏时间长:造成钻井速度慢、周期长、成本
高。
2)
储层保护难:三开井段火山岩断裂和裂隙发育,
极易发生井漏污染储层。该区
C
主要是气层,而气层
对储层伤害更为敏感。
3.2.
钻井井漏基本对策与实施
在
WHN
气田勘探评价的钻井过程中,通过收集
地震资料、分析断层分布,确定断层与待钻井井位在
空间上的相对关系,寻找钻井井漏的规律,并在实际
应用中有针对性地采取预防与堵漏措施
[7]
,取得了显
著效果。
3.2.1
.
一开井段,重点是表层防窜
1)
表层漏失的危害:因表层是沙漠地区的未成岩
地震资料在预防钻井漏失中的应用
OPEN ACCESS
13
流沙层,在钻井过程中易发生窜漏、易发生井壁垮塌,
从而造成卡钻事故及井场钻机基础下沉、塌陷,严重
的会威胁到钻机安全,有的被迫挪动井位,造成钻机
二次搬家和安装。
2)
确定表层套管的下深:设计
200
米。其原则是
钻揭流砂层后钻
30
~50 m
泥岩下表层套管。
3)
防漏与堵漏措施:首先是采用高坂含泥浆
(10
%~15%
坂土粉
)
,有效封堵流沙层;其次是配备以
综合堵漏剂为主的堵漏泥浆
(
若一开井段用不上,在二
开井段仍可使用,不会浪费
)
,以便发现井漏就及时堵
漏;再就是发生井漏后及时进行堵漏,并将钻具快速
提至安全井段以防止卡钻。
3.2.2
.
二开井段,重点是上部地层防漏、下部地层
防塌
1)
分析断层分布,判断断层影响程度:首先根据
过井地震剖面和分层构造图分析待钻井周围、上下受
断层影响程度。
2)
根据断层上下左右分布特点,大致确定可能发
生漏失的地层
/
井段和可能的漏失强度。并参照邻井实
钻资料,判断漏失类型
(
属裂缝性或孔隙性
)
,制订有
针对性的防漏与堵漏措施。
3)
采取防漏与堵漏的有效措施:首先是防止人为
造成井漏,泥浆密度要使用设计的低限,性能上要强
化封堵护壁能力,要做到柔性开泵、要控制提下钻速
度,目的就是要避免造成液柱压力激动。其次是钻到
可能漏失层段,要提前
50
米使用堵漏泥浆达到防漏
的目的,一旦遇到井漏就及时采取堵漏措施。针对渗
透性漏失,可以建立循环时,则以微渗透堵漏材料和
综合堵漏剂为主,复配少量
<2
mm
的核桃壳,堵漏剂
加量控制在
5%
~10%
,以控制井筒环空循环压耗。堵
漏成功后可带堵漏剂钻过高渗透性层后可逐步筛除
堵漏材料。而针对裂缝性漏失,井口失返时,以
>5
mm
以上的核桃壳为主,复配使用综合堵漏剂。堵漏剂加
量控制在
1 0%
~20%
,将堵漏泥浆替入漏层后提钻至
安全井段静止
(
为保证堵漏效果,可采取井口加回压的
方法将部分堵漏泥浆挤入到漏失层内
)
,然后分段下钻
洗井,洗井时可筛除部分堵漏材料,降低井筒环空循
环压耗,防止堵漏剂浓度过高,造成裸眼段其他薄弱
地层诱发井漏。若漏失情况严重,采取桥塞堵漏方法
无效时,建议进行注水泥浆堵漏,通过封死漏层达到
快速堵漏的目的。再就是,每次堵漏后,可以采取井
口加回压的方法进行地层承压试验,获取地层承压能
力,以便随后再发生井漏时准确分析和判断漏失的层
位。
3.2.3.
三开井段,重点是防止裂缝性漏失和油气层
保护
1)
重点做好井控工作,有效预防发生漏喷转换。
2)
采用易于储层破堵的优质泥浆体系,保护储层
。
3)
按照断层发育程度判断漏失层段,采取防漏泥
浆。具体要点与二开井段一致。
4.
实施效果分析
在分析研究的基础上,严格执行防漏与堵漏技术
措施,特别是根据断层影响和邻井漏失类型,确定防
漏与堵漏泥浆的最佳使用时机或井段,一是有效避免
提前使用而降低钻速;二是有效避免因使用不及时而
导致井漏。在总结第一轮井钻井施工经验的基础上,
对第二轮井和第三轮上钻的井进行措施组织和现场
跟踪分析,事故时率和复杂时率显著下降,钻井速度
显著提高
(
见表
3)
。据初步测算,与第一轮井相比,一
口井钻井成本至少节约
120
万元
(
人民币
)
。
5.
结论与建议
通过该气田
3
轮井的钻井施工,总结摸索出
3
条
Table 3. The major technical and economical data in well group 3
表
3.
第三轮井主要技术经济指标
钻井指标
(
平均值
)
第一轮井
第二轮井
第三轮井
指标值
同比第一轮井
指标值
同比第一轮井
钻井月速度
(
m/
台月
)
1056
1333
↑
26.2%
1627
↑
54.0%
事故时率
(%)
5.1
2.7
↓
47.1%
0.86
↓
83.1%
复杂时率
(%)
2.8
0
↓
100%
1.07
↓
61.5%
地震资料在预防钻井漏失中的应用
OPEN ACCESS
14
基本经验:
1
)
摸清断层分布。断层是引发钻井井漏、阻卡的
重要因素,而隐性小规模断层的识别是预测和判断钻
井复杂的关键,但在钻井设计中时常会被忽视。上钻
前,要收集工区内分层地质构造图和过井剖面图,从
横向和纵向上认真分析断层发育情况。
2)
确定防漏与堵漏的时机和井段。针对易于发生
井漏的井区,应采取积极防漏与堵漏措施,确定采取
防漏与堵漏泥浆的最佳时机或井段,落实控制下钻速
度和柔性开泵等防漏措施。
3)
确定合理级配,提高堵漏的针对性和有效性。
注重邻井实钻资料的收集,准确判断漏失类型
(
裂缝性
或孔隙性漏失
)
,通过泥浆颗粒级配与地层承压能力关
系实验,确定合理的堵漏颗粒级配,进而提高堵漏的
针对性和有效性。
参考文献
(References)
[1]
Whittaker
A. (1985)
Field geologist
’s trai
ning guide
. IHRDC,
Boston.
[2]
Whittaker, A
. (1991) Mud logging handbook
. Prentice-Hall,
Englewood Cliffs.
[3]
王秉海
,
钱凯
,
主编
(1992
)
胜利油田地质研究与勘探实践
,
石油大学出版社
,
东营市
.
[4]
陆基孟
(1980
)
地震勘探原理
.
石油工业出版社
,
北京
.
[5]
李天向
(2000
)
钻井手册
(
甲方
)
.
石油工业出版社
,
北京
.
[6]
蒋希文
(2006
)
钻井事故与复杂问题
(
第二版
)
.
石油工业出
版社
,
北京
.
[7]
长城钻井
(2005
)
钻井液技术手册
.
石油工业出版社
,
北京
.