謝建安，劉 偉，徐小龍，趙 林，葉承慶

1.中國石油新疆油田分公司勘探事業(yè)部 （新疆 克拉瑪依 834000）2.中國石油西部鉆探工程有限公司鉆井工程技術研究院 （新疆 克拉瑪依 834000）

隨著油氣勘探開發(fā)的不斷深入，常規(guī)孔隙性儲層日趨減少，開發(fā)難度逐漸增大。石油與天然氣勘探方向逐漸由淺部轉向深部、由常規(guī)油氣藏轉向特殊油氣藏。作為油氣儲集的重要場所，裂縫性儲層的開發(fā)一直是重點。相對于常規(guī)滲透性儲層，裂縫性儲層在地質特點、壓力敏感性等方面均有較大不同，研究并探索出一套裂縫性儲層壓力控制技術尤顯重要。

地層裂縫指由于地質構造變動或物理成巖作用形成的，在巖層中出現的宏觀面狀不連續(xù)體。裂縫可為油氣轉移提供良好通道，對儲集層滲透率影響很大，使部分原先不具備孔隙的地層變?yōu)橛蜌饩奂瘓鏊共糠值蜐B透性儲層重現開采價值。裂縫不僅能影響油氣的富集程度，亦能決定產層的油氣產出。

裂縫性儲層是指以裂縫為主要存儲空間，部分裂縫亦可連通油氣層中分散、孤立的孔隙。裂縫性儲層最常見的特征是孔隙度低，滲透率高，非均質性強，投產難度大。裂縫性儲層孔隙度一般不超過1%，若裂縫系統(tǒng)遇到過大規(guī)模溶蝕作用，孔隙度可大于2%。裂縫的空間容量普遍較高，1%的裂縫容納的油氣可采量相當于5%～8%的巖層孔隙中所聚集的油氣量[2]

裂縫性儲層是由裂縫和基質孔隙共同構成，故存在2種滲透系統(tǒng)，即裂縫滲流系統(tǒng)和巖石滲透系統(tǒng)共存。總滲透率與總孔隙度之間不存在正比關系，一般狀態(tài)下，裂縫的孔隙度較小，但它的滲透率卻很高，裂縫滲透率可高于巖層孔隙滲透率上千倍[3]。

塔里木油田的裂縫性儲層分布較為廣泛，主要體現在迪那、克拉山前、輪古、塔中、順南等區(qū)塊的海相碳酸鹽巖地層。普遍具備“三高一窄”的特點，即壓力高、產量高、含硫高、泥漿密度安全窗口狹窄，屬于典型的壓力敏感性儲層。實鉆作業(yè)中溢流和井漏現象常常同時出現。如采用常規(guī)鉆井方式，則會出現井控風險大、復雜時效長、泥漿漏失多、儲層傷害嚴重等問題[1]。青海油田英西區(qū)塊儲層為下干柴溝組，儲集空間發(fā)育裂縫和基質孔隙兩類儲層，屬于高壓裂縫油氣藏，斷層發(fā)育，沿裂縫溶蝕明顯，極易導致裂縫地層漏失，造成漏涌同存的復雜情況。此外，油氣藏是被斷層復雜化后的斷塊油藏，一口井就有一個單獨的壓力系統(tǒng)現象較為普遍，井控風險大。

青海英西獅41-6-1井儲層裂縫發(fā)育，該井自3 800m開始鉆進，初始密度為1.66g/cm3，PDC鉆頭加螺桿復合鉆至3 847.32m時，鉆速加快，全烴升高，開始逐步提高鉆井液密度。后續(xù)鉆進中，鉆井液出現少量漏失，且全烴值始終處于60%以上，返出鉆井液可見針孔狀氣泡，點火可燃。當鉆進至3 910m時，鉆井液密度已提至2.36g/cm3。青海英西獅3-2井儲層段應用密度1.92g/cm3的鉆井液鉆至 2 818m時，同樣出現全烴值升高現象，在鉆井液密度提高過程中又出現鉆井液漏失。當鉆進至2 827m時，鉆井液密度已提高至2.20g/cm3。上述兩井在鉆進過程中均遇良好油氣顯示，但投產效果較差。實例說明裂縫性儲層在鉆遇油氣顯示后，持續(xù)提高鉆井液密度并不能完全抑制天然氣入侵，而且還會增加地層污染程度。

1　裂縫性儲層常規(guī)壓力控制技術利弊探討

1.1　循環(huán)排除法壓力控制技術利弊

常規(guī)孔隙性地層鉆探中，通過鉆具內孔及環(huán)空流道，利用節(jié)流管匯進行節(jié)流帶壓循環(huán)，并視情況調整鉆井液密度，可將井眼入侵油氣排出，重新恢復井筒壓力平衡狀態(tài)。但對于裂縫性壓力敏感地層，在溢流關井或壓井關井中，常出現套壓仍持續(xù)上升的情況，說明入侵溢流物未能有效排出。分析認為，節(jié)流管匯的節(jié)流閥在開關調整時受到了壓力傳遞滯后因素的制約，套壓變化量不能同步于立壓變化量，致使操作難度加大，調控精度變差。

1.2　壓回法壓力控制技術利弊

在關井狀態(tài)下,應用較高密度的鉆井液將鉆柱內外的泥漿及入侵流體全部推入漏層，使裸眼段井眼壓力處于近平衡狀態(tài)。對于部分裂縫性地層，該項技術可有效規(guī)避井筒復雜現象，但會對油氣層造成一定污染。另外，對于容積受限的小體積儲層，在經過數次交替加壓放壓后，儲層流體壓力會逐步抬升。

1.3　重泥漿帽壓井法利弊

在關井狀態(tài)下,用定量的高密度鉆井液將環(huán)空受污混合流體擠入漏層,在井眼上方形成一段重泥漿帽，使裸眼段井眼壓力處于近平衡狀態(tài)。分析認為，重泥漿帽壓井法可應用于井漏失返條件下的壓井施工，但漏失量可能會由小轉大，并污染油氣層。

2　裂縫性儲層壓力控制技術分析

2.1　裂縫性儲層壓力敏感特點

傳統(tǒng)的儲層壓力控制理論通常應用滲透性地層理論模型，即遵循達西滲流定律。其井內壓差（鉆井液液柱壓力與儲層壓力之差）與井內流體（鉆井液和地層流體）存在溢漏關聯(lián)。在鉆井液安全密度窗口內，井眼與儲層互不干擾。井筒壓力平衡條件符合達西滲流理論，泥漿比重略大于孔隙壓力條件下即可長時期維持近平衡狀態(tài)。

裂縫性儲層區(qū)別于常規(guī)的滲透性儲層，并不遵循達西滲流定律，其流動阻力小，壓力敏感性強，具備如下特征：①負壓溢流：在負壓差情形下表征為溢流，且只溢不漏。有氣泡進入井眼，但無液相進入裂縫。②重力置換：在平衡或近平衡情形下表征為重力置換，有溢有漏。在氣體進入井眼的同時，又有部分液相進入裂縫。重力置換的溢流量較小，漏失量不大。③正壓漏失：在正壓差情形下，有液相進入裂縫，但無氣泡侵入井筒。表征為只漏不溢[4]。

分析裂縫性儲層重力置換影響條件，壓差是次要因素，而密度差才是主要因素。對比于滲透性儲層，裂縫性儲層的漏失壓力較低，關井套壓小。其特征為置換出現在零壓差左右，漏失量與溢流量等同且值小。既不同于溢流量大且無漏失的負壓差溢流，又不同于漏失量大且無溢流的正壓差漏失。其工程表象為返出鉆井液有全烴而無溢流。重力置換現象出現于一定的壓力范圍內。密度差越大，重力置換規(guī)模越強；液相黏度越大，重力置換規(guī)模越弱。

2.2　裂縫性儲層壓力控制難點

①鉆開油氣層后，往往會出現溢漏并存狀況，難于維持井眼壓力的靜態(tài)平衡；②壓井作業(yè)中，易出現排不凈、堵不住、壓不死、耗材大等狀況，嚴重危及井控安全；③對裂縫性儲層井控技術的認知存在偏差，缺乏差異化應對措施。

3　裂縫性儲層壓力控制對策

3.1　微過平衡邊漏邊鉆

裂縫性儲層鉆井液密度選取沒有適合的安全窗口，僅能找到一個較小的重力置換窗口，其重力置換特征十分顯著。微過平衡邊漏邊鉆控制原則：將井底壓力與地層壓力的壓差盡可能調控至正壓漏失窗口內，維持正壓微過、漏失適量、動態(tài)平衡之狀態(tài)。以塔里木油田裂縫性儲層實鉆資料為例，其微過平衡條件：在2 500～4 000m處，儲層發(fā)生漏失的壓差一般為1.23～2.35MPa；在4 000～5 500m處，儲層發(fā)生漏失的壓差一般為1.96～3.24MPa[5]。折算成密度為0.05～0.06g/cm3。

3.2　應用精細控壓鉆井技術

西部鉆探鉆井院自主研發(fā)的XZ-MPD型精細控壓鉆井系統(tǒng)由鉆井參數監(jiān)測系統(tǒng)、決策分析系統(tǒng)、PLC電控系統(tǒng)、自動節(jié)流控制管匯系統(tǒng)、回壓補償系統(tǒng)、旋轉控制頭等分系統(tǒng)構成。

鉆井參數監(jiān)測系統(tǒng)可通過地面?zhèn)鞲衅骷熬翽WD儀器，實時監(jiān)測與采集鉆井液進出口密度、排量、立壓、套壓、井底壓力、井底溫度、鉆壓、轉速、扭矩等相關參數，并存入公共數據庫以提供給各分系統(tǒng)實現數據互享。決策分析系統(tǒng)可對全部數據進行模擬計算，實時進行分析，判斷鉆井復雜態(tài)勢，并持續(xù)做出決策指令。PLC電控系統(tǒng)可實時比對井筒實際壓力與目標壓力，然后給出節(jié)流閥控制信號，實現井口回壓自動控制。自動節(jié)流管匯系統(tǒng)是整套裝備的直接執(zhí)行機構，它根據決策分析與電控子系統(tǒng)的指令，自動完成節(jié)流閥開啟度的調節(jié)?；貕貉a償系統(tǒng)用以實現鉆進、接單根、起下鉆等工況下的井底壓力連續(xù)控制，對沖激動壓力、抽吸壓力及環(huán)空摩阻，維持井筒壓力穩(wěn)定可控。

工藝實施中，應用密度小于地層孔隙壓力的鉆井液，可對整個井筒壓力進行閉環(huán)管理。對沖鉆進、停泵、接單根、起下鉆產生的井筒壓力波動，將井筒壓力鎖定在目標值附近較小的變動范圍內，從而有效解決在窄密度窗口、壓力敏感地層難以克服的漏涌同層和井壁坍塌等復雜鉆井問題。對于裂縫性壓力儲層，應找準漏失壓力、地層孔隙壓力及坍塌壓力之間的壓力窗口，應用精細控壓鉆井技術使作用于該儲層的壓力穩(wěn)定，規(guī)避或弱化復雜現象，維持鉆井作業(yè)的安全、平穩(wěn)實施。

3.3　堵漏承壓技術措施

①微裂縫應對技術措施：縫寬處于0.01～0.20mm之間，溢流現象常表征為重力置換溢流，漏失現象表征為滲漏。應對措施為維持原密度進行封縫堵氣。鉆揭儲層前就應加入低濃度隨鉆堵漏劑，當出現重力置換溢流后，可視情況快速加入高濃度段塞堵漏劑。②裂縫應對技術措施：縫寬處于0.20～2.00mm之間，溢流現象表征為負壓溢流，漏失規(guī)模為小至中漏。應優(yōu)選堵漏材料濃度及顆粒級配，實施隨鉆堵漏，堵壓結合。③縫洞應對技術措施：縫寬大于2.00mm，特征為儲層與井筒貫通，無法承壓。溢流現象表征為負壓溢流，常出現鉆井液大量漏失。應對措施為停鉆堵漏，以規(guī)避井眼復雜加劇。

4　認識及建議

1）裂縫性儲層為壓力敏感性地層，它區(qū)別于傳統(tǒng)的滲透性儲層（如砂巖儲層），安全窗口十分狹窄或沒有。如溢漏情形同時出現，其原因多為重力置換因素。當氣侵發(fā)生后，常會出現排不凈、堵不住、壓不死等正常現象。如長時間加重，非但不能有效抑制溢流及漏失，還會使復雜程度更趨惡化。值此情況下，可嘗試將壓差調整至正壓漏失區(qū)間，壓力微過、適量漏失、動態(tài)平衡。

2）裂縫性儲層現有的井筒壓力控制技術，如循環(huán)排除法、壓回法及重泥漿帽壓井法等各有利弊，且均有其各自使用條件，應根據地質特點及實鉆情況優(yōu)選壓力控制方式。對壓力敏感型儲層，可應用先進的裝備及方法以切實提高井筒壓力控制能力。