趙勇,孫楊潔

1.中國石油華北油田分公司技術監(jiān)督檢驗處 （河北 任丘 062552）

2.中國石油華北油田分公司第一采油廠 （河北 任丘 062552）

冀中坳陷1975年在中元古界薊縣系霧迷山組白云巖獲得了高產(chǎn)油流，其單井的日產(chǎn)油量達到了1 000～3 000 t，試油最高產(chǎn)量為5 435 t/d，繼而發(fā)現(xiàn)了任丘潛山油田。這一重大突破開拓了新的找油領域，也使我國陸相盆地的石油地質理論得到了補充。潛山油氣藏是冀中坳陷的主要油氣藏類型，其產(chǎn)量占冀中坳陷油氣產(chǎn)量的60%以上，其成藏條件好、勘探潛力大。但潛山油氣藏的形成經(jīng)歷了多期次的構造活動，這使其地質結構和成藏條件復雜多變，加之潛山油藏埋藏深度較大，給后期的勘探開發(fā)帶來了很大的困難。冀中古潛山主要為碳酸鹽巖儲集體，裂縫、溶洞發(fā)育充分，在鉆探開發(fā)時科學準確預測和及時發(fā)現(xiàn)古潛山可有效減少鉆井風險。因此，監(jiān)督人員要發(fā)揮監(jiān)督作用，在古潛山油氣藏的鉆探開發(fā)過程中保障卡山作業(yè)規(guī)范施工，卡準潛山界面，保證卡山任務圓滿完成[1-2]。

1 潛山油藏特點

1.1 潛山油藏概念

由于構造運動的影響使地層長期遭受風化剝蝕，地表形態(tài)高低不平，隨著時間的推移，新生代沉積層會將其覆蓋，其中突起的山丘稱為古潛山或潛山。潛山的形成必須滿足3個條件：①基底是由較老地層形成的古殘丘；②基底上部是年輕的地層覆蓋；③基底與上覆年輕地層之間表現(xiàn)為不整合接觸關系，即潛山的頂面為不整合面。華北油田潛山巖性以灰?guī)r、灰質白云巖、白云巖為主，巖石致密、非均質性強、可鉆性差。其儲集空間主要為孔、洞、縫3種類型，如圖1所示。

圖1 儲集空間類型

1.2 潛山油藏的類型

冀中坳陷潛山的形成與構造演化和特定的構造環(huán)境密切相關。地臺發(fā)育階段為潛山的碳酸鹽巖儲層形成提供了物質基礎，塑造了縫洞孔十分發(fā)育碳酸鹽巖儲集體；中生代劇烈的構造活動形成了高陽復式背斜，造就了冀中坳陷中區(qū)古隆起區(qū)，長期遭受風化、剝蝕、淋濾，同時發(fā)育多組系的斷裂把基巖切割成若干個塊體，從而奠定了潛山形成的構造格局；新生代斷塊翹傾活動是潛山形成的關鍵[3]。如圖2所示，根據(jù)斷塊翹傾活動類型的不同，可將冀中坳陷歸納為以下5種類型潛山：斷棱潛山帶、斷階潛山帶、斜坡潛山帶、凸起潛山帶、潛山內幕[4]。

圖2 潛山構造類型

1.3 鉆進潛山油藏的特點

1.3.1 巖屑變化特點

當鉆進碳酸鹽巖潛山時，從圖3可看出鉆出的巖屑顏色單調，成分單一，大多以碳酸鹽巖為主，常見次生礦物有方解石、石英等，形狀多為片狀、粒狀，其棱角清晰，斷口新鮮。緊覆潛山界面的為礫巖層，其物源來于潛山，礫石巖屑表面常有磨損痕跡、形狀不規(guī)則（塊狀、棱角狀、片狀）、風化程度較深，表面無新鮮感、常見較多紅色浸染現(xiàn)象，如圖4所示。

圖3 潛山巖屑特征圖

圖4 潛山上覆礫巖巖屑特征圖

1.3.2 鉆井參數(shù)的變化特點

鉆進潛山時，潛山地層孔隙發(fā)育較好，地層的可鉆性好，鉆井參數(shù)一般表現(xiàn)為鉆壓降低、扭矩減小或忽大忽小擺動，鉆井液出口流量因井漏而減小；如果潛山地層具有油氣水層，鉆井液出口流量可能增加，氣測全烴值及組分值會明顯升高。鉆井液參數(shù)的變化和潛山產(chǎn)層的流體類型有關。當鉆遇油氣層時，鉆井液密度下降，黏度上升，出口電阻率增加；當鉆遇淡水層時，鉆井液密度、黏度均下降，出口電阻率微增；當鉆遇鹽水層時，鉆井液密度下降、黏度先升后降，出口電阻率減小[5]。

1.4 潛山油藏的鉆探開發(fā)難點

1.4.1 巖性構造帶來的鉆探開發(fā)難點

由于組成古潛山的地層、巖性和油氣顯示等都比較復雜，尤其是以碳酸鹽巖為儲集體的古潛山油氣藏。潛山地層壓力系數(shù)低，且碳酸鹽巖地層裂縫、溶洞發(fā)育，鉆井過程中經(jīng)常鉆遇1～2 m厚度的大溶洞，鉆具“放空”現(xiàn)象多發(fā)，往往伴隨的是大的漏失，鉆進中鉆井液有進無出，鉆井液的突然大量漏失，就可能引起井壁垮塌，造成油井報廢[6]。

1.4.2 鉆井工藝帶來的鉆探開發(fā)難點

隨著鉆井工藝的改進，PDC+螺桿的雙驅復合鉆進的使用，使鉆進速度變快，然而由于遲到時間較長，過快的鉆井速度使得錄井人員不能及時發(fā)現(xiàn)井底巖性。PDC鉆頭的使用也使巖屑磨得十分細碎，代表性變差，也不利于現(xiàn)場的巖性定名和地層劃分。另一方面卡山鉆進時采用近平衡鉆井，一般使用低密度或清水鉆井液，這使得鉆井液的攜砂能力變弱，上返到振動篩的巖屑少而細碎，給錄井帶來困難，使卡山難度加劇。

1.4.3 井控風險帶來的鉆探開發(fā)難點

潛山井的井控風險主要有兩方面：一是由于潛山地層壓力系數(shù)比上部地層要低很多（尤其是儲氣庫的井，由于潛山開采程度高，壓力水平保持很低，壓力系數(shù)有的僅為0.5左右，屬衰竭潛山氣藏），這易造成嚴重井漏，繼而發(fā)生先漏后井噴的風險；二是由于附近潛山油藏可能存在污水回灌井，造成潛山壓力升高，當?shù)兔芏茹@井液或清水鉆進時存在井噴風險。

1.4.4 潛山井鉆探事故中漏卡和誤卡

通過對潛山油藏的鉆探開發(fā)，潛山井的鉆井過程中易出現(xiàn)漏失造成工程事故，多數(shù)的工程事故都是因為對卡山重視不夠，出現(xiàn)漏卡和誤卡造成的。漏卡，即已鉆進潛山而工程人員未發(fā)現(xiàn)致使?jié)撋降貙咏议_過多，此時繼續(xù)鉆進則易發(fā)生井漏、井噴，導致惡性事故的發(fā)生。誤卡，即由于工程人員判斷失誤，沒有鉆進潛山就誤認為已經(jīng)進山，這可能導致技術套管下放過早，不能將潛山上部的砂泥巖層完全封固,對后續(xù)鉆進、完井及試油等工作帶來困難。例如：任深XX井鉆進中鉆遇溶洞，鉆具放空1.05 m，累計漏失鉆井液12 748 m3；霸XX井用密度1.05 g/cm3的鉆井液鉆入潛山6 m后，鉆井液有進無出，漏失鉆井液3 229 m3；虎1X井在高于莊組井深2 729.64 m，鉆進中井漏有進無出，瞬間發(fā)生井壁垮塌，導致鉆具被埋，總漏失鉆井液921.48 m3等。潛山井事故頻發(fā)，主要因素是人為的漏卡，誤卡，所以監(jiān)督人員做好過程監(jiān)督，抓好質量控制十分必要。

2 卡山監(jiān)督相關內容

減少人為原因造成卡山事故，保證準確卡山是駐井監(jiān)督的主要監(jiān)督任務，監(jiān)督人員要從以下幾個方面對相關人員的工作情況進行重點監(jiān)督。

2.1 監(jiān)督進山前錄井人員的準備工作

2.1.1 熟悉地質設計和鄰井資料

開鉆前，監(jiān)督人員要求地質人員根據(jù)地質設計，收集地震資料、區(qū)域地質資料和鄰井鉆探成果資料。掌握設計井所在潛山部位、潛山頂面埋藏深度、潛山頂面形態(tài)、潛山層位、巖性組合特征以及上覆地層縱橫向分布規(guī)律、標志層及巖性組合特征。通過鄰井資料，一方面了解該區(qū)塊進山前后的工程參數(shù)和鉆井液性能，特別是鉆時變化；另一方面了解進山時有無井漏井涌，進山時油氣顯示、地層壓力及特殊的地質現(xiàn)象，提前做好相應準備工作。

2.1.2 做好地質交底和溝通工作

卡準潛山表層需要各方的全面配合，因此在鉆進潛山前，監(jiān)督應組織工程、地質及井場相關人員召開進山前碰頭會，會上錄井人員做交底匯報，相關單位充分做好進山準備工作，主要從下幾個方面進行。①向井場各單位相關人員做好地質交底和溝通工作；②及時把地質錄井資料傳送給勘探部及相關單位，和有關人員交換卡層意見；③制訂詳細的卡層計劃，a）進山前鉆頭類型，b）卡層時與鉆臺的聯(lián)系方式，c）卡層時鉆時數(shù)值大小，d）鉆進時鉆壓的控制，e）鉆井液的性能要求，f）井內巖屑數(shù)量的要求；④提前對錄井儀器進行檢查，對氣測儀器進行校驗；⑤定量熒光和XRD人員要嚴格待命，嚴禁出現(xiàn)脫崗、串崗等行為；⑥鉆井方面提前做好出現(xiàn)井漏、井涌等現(xiàn)象的應急預案和相應藥品的準備；⑦做好提前進山的心理準備，及時描述巖屑，做好地層對比，有進山現(xiàn)象或地層剖面與鄰井不同時，應立即通知司鉆停鉆后做地質循環(huán)，并向有關單位匯報井上情況，進行下步工作指導。

2.2 監(jiān)督巖性識別過程

鉆遇潛山界面，由于地質層位、巖性的差異，要通過巖屑和巖性的變化在揭開潛山界面3～5 m能夠及時識別。監(jiān)督人員要檢查錄井人員的到崗情況，包括定量熒光人員、XRD錄井人員、專職卡山人員。監(jiān)督人員還要在鉆進過程中實時督促和檢查相關人員的工作情況，錄井人員不僅要宏觀分析巖屑，并與鄰井資料相對比，還要從微觀上分析巖石的成分、結構等特征，以區(qū)分古潛山與上覆地層巖性的差別，最終將鉆井工程、巖性特征、巖礦特征等資料匯總，告知卡山技術專家綜合判斷潛山界面[7]。

2.3 監(jiān)督鉆進潛山過程

當鉆到臨近預測潛山界面時，監(jiān)督人員要確認鉆井液性能的穩(wěn)定性，要求司鉆送鉆均勻，控制鉆壓、泵壓、流量等參數(shù)盡量保持穩(wěn)定，為及時發(fā)現(xiàn)進山做好準備。當有情況時要及時停鉆循環(huán)，要確保井筒內巖屑數(shù)量在3 m之內。鉆井過程中監(jiān)督人員要提醒相關人員注意各鉆井參數(shù)的變化，當出現(xiàn)連續(xù)3 m低鉆并且相對穩(wěn)定時要停鉆循環(huán)，觀察返出巖屑，判斷地層巖性。若不是潛山地層，則繼續(xù)鉆進，直至鉆進潛山。

3 監(jiān)督鉆進潛山的防漏及井控措施

3.1 監(jiān)督鉆進潛山的防漏措施

根據(jù)經(jīng)驗，古潛山油氣藏漏失嚴重，在鉆進過程中鉆前監(jiān)督人員要提醒相關人員充分做好相關工作。潛山油氣藏地層結構復雜，漏失往往是因為潛山內存在裂縫、溶洞。這就要求在鉆進過程中要根據(jù)相關資料和鉆時參數(shù)準確判斷裂縫、斷層位置，預測裂縫寬度，并通過調整鉆井液性能來提高儲層的承壓能力。發(fā)現(xiàn)漏失，要盡快地調整鉆井液密度以減少對地層的壓迫程度，并及時堵漏阻止裂縫的進一步延展，減少并阻止漏失。監(jiān)督人員要根據(jù)不同情況做好督查工作，當出現(xiàn)漏失要及時上報所屬監(jiān)督機構。

3.2 監(jiān)督鉆進潛山前的井控措施

監(jiān)督人員要重點檢查進山前的井控工作。在保證井控設備按設計安裝好、相關藥劑準備齊全的前提下，針對潛山油藏還要從以下幾個方面保證井控安全：①提高潛山頂面深度設計精度；②加強錄井觀察，進入潛山前100 m，加強循環(huán)，發(fā)現(xiàn)鉆具放空憋跳鉆或泥漿漏失及時停鉆循環(huán)，及時做薄片分析，卡準潛山頂面（風化殼）；③三開（或四開）前，下入技術套管至潛山頂面；④落實鄰近污水回灌井情況，潛山鉆進時適當調整鉆井液密度；⑤發(fā)生井漏失，必須采取積極的堵漏措施，堵漏不成功，不允許進行下步施工。

4 結論

潛山油氣藏產(chǎn)量在華北油田油氣產(chǎn)量中占有重要地位，華北油田的發(fā)現(xiàn)也是從潛山油田開始的，潛山油氣田的勘探開發(fā)是目前也是今后的重要研究領域。由于其潛山的獨特成藏特點和地質特點，潛山油藏的開采在進山時總伴隨著大量事故的發(fā)生，因此駐井監(jiān)督要認真履職，做好監(jiān)督工作，從進山前的準備工作、巖屑變化、鉆井過程、防漏預案、井控要求等幾個方面全面監(jiān)督、嚴格把關，保證卡山的準確性，完成勘探開發(fā)任務。