何旭晟 周井紅 管桐 代紅 魏攀峰 潘孝青
摘要:中江-蓬萊氣區(qū)筇竹寺組地層是典型的深層裂縫性地層,鉆前漏點(diǎn)垂深、具體漏速等不清楚,現(xiàn)有堵漏手段匹配性差,漏失處理消耗工時(shí)偏高。為此,利用從現(xiàn)場錄井、測井、鉆井等歷史數(shù)據(jù)中提取地質(zhì)工程可以測量的信息138 項(xiàng),計(jì)算全部因素對漏速的影響特征系數(shù),采用削元法篩選漏失主控因素16 項(xiàng)。室內(nèi)模擬地層裂縫尺度0.008~0.130 mm 時(shí),測試6 項(xiàng)鉆井液性能主控因素對漏速的影響特征系數(shù)范圍與礦場計(jì)算特征系數(shù)范圍一致,該裂縫尺度超過巖心觀察范圍,分析存在裂縫摩滑效應(yīng)。優(yōu)選粒徑0.001~0.010 mm 納米活性顆粒,室內(nèi)測試密度2.24 g/cm3 水基鉆井液加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%~0.8% 的顆粒時(shí),寬0.008 mm 裂縫內(nèi)鉆井液漏失摩阻提高了0.01~0.16 MPa;橋堵體系中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%~0.5% 納米活性顆粒后,寬0.008~0.140 mm 裂縫承壓提高至7.2~10.9 MPa,改善堵漏效果可行?,F(xiàn)場開展2 井次漏點(diǎn)預(yù)測,實(shí)際漏點(diǎn)預(yù)測率80%,預(yù)測垂深偏差不大于31 m,相對傳統(tǒng)方法提升明顯。2 井次中累積完成5 次堵漏,一次堵漏成功率80%,單次漏失處理消耗工時(shí)28.25~39.15 h,均值32.39 h,相對已作業(yè)井下降68.60%。結(jié)果表明,地質(zhì)工程原生數(shù)據(jù)預(yù)測深部小尺度裂縫性地層漏失特征可行。
關(guān)鍵詞:天然氣;非常規(guī)油氣;深層;工程技術(shù);剝繭算法;防漏堵漏;裂縫;納米顆粒
中圖分類號:TE21;TE28 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
0 引言
中江-蓬萊氣區(qū)作為四川盆地重要產(chǎn)建區(qū)域,對盆地天然氣資源開發(fā)意義重大。但氣區(qū)探井井漏占總故障時(shí)間60% 以上,僅2021 年累計(jì)漏失鉆井液超過1.5×104 m3。其中,筇竹寺組埋深5 500 m 以深,漏失總量占比近30%,常用橋堵手段一次堵漏成功率不足40%,單個(gè)漏點(diǎn)處理平均工時(shí)超過100 h。根據(jù)現(xiàn)場取心觀察,中江-蓬萊氣區(qū)筇竹寺組地層發(fā)育寬0.03~0.10 mm 裂縫,具有深部小裂縫性地層漏失特征[1],地震、測井信息很難反映。已有研究表明,深部裂縫性地層鉆遇漏失,一次堵漏失敗后,易發(fā)生漏失量更大的重復(fù)性漏失,增加鉆井成本,延長鉆井周期[2]。為此,提升中江-蓬萊氣區(qū)筇竹寺組地層鉆井漏失處理效率的需求迫切。
常規(guī)裂縫性地層鉆井堵漏,主要包括準(zhǔn)確判斷井下裂縫尺度困難、準(zhǔn)確計(jì)算漏點(diǎn)的位置困難、封堵材料在裂縫內(nèi)形成堆積結(jié)構(gòu)困難等難點(diǎn)[3]。中江-蓬萊氣區(qū)筇竹寺組地層垂深超過5 500 m,屬于深部裂縫性地層,鉆井作業(yè)時(shí)地層溫度和壓力更高,井下流體狀態(tài)更加復(fù)雜,裂縫尺度判斷、漏點(diǎn)位置計(jì)算等難度更大。目前,防漏堵漏手段匹配往往依靠經(jīng)驗(yàn)性認(rèn)識,匹配準(zhǔn)確性較差,這也是近年深層鉆井的主要難點(diǎn)[4]。
提高深部地層漏失處理效率,首先要明確影響漏失的主要因素,指導(dǎo)防漏堵漏手段準(zhǔn)確匹配。一般對于深部裂縫性地層,大部分研究人員關(guān)注地層裂縫的尺度,以此作為防漏堵漏手段匹配的重要依據(jù)[5]。預(yù)測裂縫寬度的方法主要包括經(jīng)驗(yàn)法、模型計(jì)算法、測井識別與巖心觀察法等三大類。其中,經(jīng)驗(yàn)法是依據(jù)鄰井或者相似井堵漏經(jīng)驗(yàn),人為判斷地層的裂縫尺度,存在較大的經(jīng)驗(yàn)性偏差[6]。模型計(jì)算法基于力學(xué)基礎(chǔ)理論,建立相應(yīng)的裂縫寬度解析模型[7],但地層裂縫尺度自身的復(fù)雜性導(dǎo)致公式需要儲(chǔ)層參數(shù)不一,適應(yīng)范圍有限。測井識別與巖心觀察法能夠直觀描述裂縫尺度,是目前分析地層裂縫尺度的主要依據(jù)[8],但這兩種方法均無法直接表征鉆進(jìn)過程中裂縫動(dòng)態(tài)變化,尤其是液柱壓力、鉆井液性能等因素的影響。
為此,部分學(xué)者嘗試直接建立不同因素對裂縫性漏失漏速的影響關(guān)系實(shí)施漏失預(yù)測。曾義金等利用自然語言處理技術(shù)從柴達(dá)木盆地西部某區(qū)塊全部完鉆井的鉆井資料和井漏信息中提取地層數(shù)據(jù)、鉆井液數(shù)據(jù)等23 項(xiàng)因素,通過分析各因素與漏失程度的定量關(guān)系建立裂縫性地層的鉆前預(yù)測方法[9]。其中,自然語言處理技術(shù)解決了雜亂礦場信息中快速提取關(guān)鍵因素的難題。鄭力會(huì)等進(jìn)一步擴(kuò)大漏失影響因素研究范圍,利用27 項(xiàng)礦場地質(zhì)工程因素開展順北油田漏失預(yù)測,指導(dǎo)建立了鉆井液性能與漏速的定量調(diào)控關(guān)系,提高了堵漏手段匹配效率和定量化設(shè)計(jì)水平[10]。伴隨鉆井漏失研究所考慮的因素逐漸增多,對現(xiàn)場地質(zhì)工程信息使用的比率逐漸升高。