西北油田塔中地区奥陶系辉绿岩侵入体特征的初步认识

郝伟

(中石化西北油田分公司,新疆巴音郭楞蒙古自治州　841600)

西北油田塔中地区奥陶系辉绿岩侵入体特征的初步认识

郝伟

(中石化西北油田分公司,新疆巴音郭楞蒙古自治州841600)

塔中地区多口井在奥陶系出现辉绿岩侵入体,由于该侵入体埋藏均在5000米以下,且厚度等变化较大,通过地震资料很难预测较为准确埋深或厚度,这对地质录井的施工造成一定的困难。由于侵入体本身的特点,常常会伴随出现遇阻、井漏等工程问题。本文针对塔河油田塔中地区所遇到的辉绿岩侵入体实钻情况进行综合分析对比,我们得出本地区奥陶系辉绿岩侵入体的一般特征和共性,为工区再次遇到这种情况的井的施工提供参考性依据。

西北油田塔中地区侵入体辉绿岩电性特征工程影响

塔中地区位于塔里木盆地中部的沙漠腹地，横跨卡塔克隆起、古城墟隆起、顺托果勒低隆起、塘古孜巴斯坳陷、阿瓦提断陷5个盆地一级构造单元，拥有裂缝溶洞型碳酸盐岩凝析油气藏、天然气藏，其油气藏具有埋藏深、储层严重非均质、油水分布规律性差等特点，是塔里木盆地古生界碳酸盐岩层系重要的油气富集区带。塔中地区勘探程度低，地质情况复杂，钻井施工难度大。针对工区探井的特殊性，在该区块曾运用空气钻井技术、自由水基钻井液技术、垂直钻井系统、垂直地震剖面测井技术等多种先进技术，本文针对外围区块出现的特殊地层岩性(奥陶系辉绿岩侵入体)展开论述，并通过现场资料的对比，得出对塔中地区奥陶系辉绿岩侵入体特征的初步认识。

1　塔河油田塔中地区构造背景

中石化塔中地区登记矿权区块8个，经过五大演化阶段，发育四期断裂，形成三大断裂系统(见表1):塔中地区断裂样式以发育基底卷入、盖层滑脱为主;其次走滑断裂，张性断裂欠发育。纵向上，塔中地区大部分断裂不切割泥盆系、石炭系及以上地层，主要切割奥陶系及以下地层，反映加里东中期～早海西期为主要的断裂发育活动期。二叠纪进入了以陆相为主的沉积环境，晚海西期，本区发生了大规模的火山喷发及岩浆侵入，火山岩发育。

图1　辉绿岩和石英辉绿岩结构对比

图2　顺2井与顺北1井综合测井曲线对比图

2　侵入岩(辉绿岩)形成机理与产状

火成岩是由岩浆直接凝固而成。酸度和碱度是火成岩分类的重要化学成分依据，酸度即指SiO2含量。根据SiO2重量百分数，通常将火成岩分为四大类:超基性(SiO2＜45%)，基性(SiO245～52%)，中性(SiO252～65%)，酸性(SiO2＞65%)。辉绿岩主要由辉石和基性长石(与辉长岩成分相当的浅成岩类)组成，含少量橄榄石、黑云母、石英、磷灰石、磁铁矿、钛铁矿等。基性斜长石常蚀变为钠长石、黝帘石、绿帘石和高岭石;辉石常蚀变为绿泥石、角闪石和碳酸盐类矿物。因绿泥石的颜色而整体常呈灰绿色。它为深源玄武质岩浆向地壳浅部侵入结晶形成，常呈岩脉、岩墙、岩床或充填于玄武岩火山口中的岩株状产出。按次要矿物的不同，可分为橄榄辉绿岩、石英辉绿岩等。辉绿岩是矿物成分相当于辉长岩的基性浅成岩。显晶质，细-中粒，暗灰-灰黑色，常具辉绿结构或次辉绿结构。即由辉石和斜长石组成，其不同点是呈细粒结构或呈辉绿结构。所谓辉绿结构，是由自形－半自形的长条形斜长石(肉眼观察时呈细针状)构成网格状骨架(如图1所示)，在骨架空隙中充填着大致等粒的辉石颗粒。辉绿岩是一种分布很广的基性侵入岩;常呈岩墙、岩脉、岩床或岩盘产出，它既可以单独产出，也可以同辉长岩、基性喷出岩共生。

3　塔中地区奥陶系辉绿岩侵入体

目前，塔中地区有5口井实钻有辉绿岩侵入体，且侵入体均出现在奥陶系上统。

3.1分布与埋深

各井分布与埋深情况见表2所示:

图3　部分井深钻时变化趋势图

表1　塔中地区地层演化

表2　奥陶系辉绿岩侵入体分布与埋深情况

表3　顺北1井辉绿岩段漏失情况统计

表4　侧钻段、原直井段及设计预测对比表

3.2电性特征对比

顺2井和顺北1井的综合测井对比图(如图2所示)，GR降低与RD、RS升高相对应，CAL明显变大，CNL和AC有较小波动。该综合测井项目包括GR(自然伽马)、CAL(井径)、SP(自然电位)、RD(深双侧向电阻率)、RS(浅双侧向电阻率)、RILD(深感应电阻率)、RILM(中感应电阻率)、RFOC(微球电阻率)、AC(声波时差)和CNL(补偿中子)。

4　辉绿岩侵入体对工程影响

4.1中101井扭矩异常

2012年3月7日11:37，钻进井段5422.73-5423.17m，扭矩由9.2↗12.2KN.M，其它参数无明显变化，地层层位:O31，岩性:灰黑色辉绿岩，根据扭矩变化及钻时判断为地层原因造成的。

4.2顺北1井钻时异常

顺北1井(侧钻)于井深6 91 2m揭开奥陶系辉绿岩侵入体，6912m-6938.85m岩性主要为灰绿色辉绿岩，钻时在主要40-75m in/m，但6938.85m后钻时突然变慢，至6941m钻时慢且逐渐增大，详见图3。3月19日钻进至井深6941m，钻压回压很慢，钻进时扭矩平稳(8.1-8.3KN.M)，打稠塞基本无掉块返出。钻进时，试验多种参数:高钻压、低转速;低钻压，高转速，对机械钻速影响不大。录井捞取岩屑观察分析，从6940m开始，岩屑较杂:辉绿岩占约60-65%，蚀变凝灰岩占25-35%，燧石占约5%。

原因分析:从钻进参数保持不变，钻时突然增加分析，工程参数及泥浆体系不是主要原因。主要是由于目前地层中含有坚硬致密的燧石砾形成一个类似于结核的物质，这是造成目前钻时偏慢的主要原因。

4.3阿东1井卡钻情况

阿东1井是部署在塔里木盆地阿瓦提断陷东南斜坡上的一口风险探井，2013年5月10日8:37下钻至7404.81m(起钻前井深7421.09m)，08:57接顶驱开泵划眼至井深7417.88m后遇阻，大钩负荷由2500.10↗2604.30KN，立压由21.27↗22.27MPa，扭矩由4.66↗8.2KN.M，09:00憋停顶驱，卡钻。卡钻井深:7421.09m;钻头位置:7414.59m;层位:奥陶系上统却尔却克组(O3qr);岩性:灰黑色辉绿岩。

现场原因分析:(1)地层影响:灰黑色辉绿岩出现坍塌;(2)井斜影响:井斜偏大(爆炸松扣后测多点，测深7336.75m，井斜7.13°)。

4.4顺北1井井漏情况

顺北1井在辉绿岩侵入体共发生5次井漏，累计漏失量109.11m3(见表3)。

井漏分析:通过本井实钻对奥陶系辉绿岩侵入体的钻探摸索:可知本井区泥盆系和志留系地层承压能力较低，地层破裂压力在1.60g/cm3左右，如果利用上提密度来抑制辉绿岩侵入体的应力垮塌，需对泥盆系至志留系进行承压堵漏。

5　侵入体区域展布不一

············

顺北1井所处井区探勘程度较低，奥陶系无邻井实钻资料对比。根据T70(奥陶系上统桑塔木组)地震反射波显示:共发育有29条逆断层，这些断层多断开桑塔木内部，向上延伸至志留系，少数延伸至石炭系，但向下延伸性差，该井侧钻段侵入体地层与原直井及设计对比表(见表4)。

(1)设计侵入体情况:原设计7003m揭开火成岩侵入体，侵入体井段7003-7133m，段长130m;调整设计侵入体井段6905.59-6985. 59m，段长80m。(2)原直井实钻侵入体情况:原直井于井深6898m揭开火成岩侵入体(岩性浅灰色蚀变凝灰岩)，由于实钻与设计误差较大，二次预测将侵入体厚度由130米调整约70米。后因井下复杂仅钻进至井深6943.68m(揭开侵入体45.68m)，未揭穿侵入体。(3)侧钻段实钻侵入体情况:本井侧钻段于井深6905m揭开火成岩侵入体(岩性浅灰色蚀变凝灰岩)，钻至井深6945m后出现灰色泥岩，至6956m均为泥岩、含灰质泥岩。(4)根据多点数据，本井侧钻段最大井斜4.4°，井深6895m，垂深6894.09m，斜深与垂深相差约1m，方位344.78，位移11.22m，以此推测井底位移与原直井仅相差约10m。但岩性及侵入体厚度与原直井差异较大。

(1)塔中地区奥陶系辉绿岩侵入体钻井过程中存在岩石硬脆、可钻性差，易发生井斜、井漏和卡钻等技术难点，已成为塔河油田塔中地区钻井保质量、提时效的瓶颈层段;(2)塔中地区辉绿岩侵入体目前均出现在奥陶系上统，且埋深一般都在五千米以下，辉绿岩侵入体区域展布不一、难预测，厚度跨越较大，目前遇到的多在20米到42米之间;(3)进入辉绿岩段深、浅双侧向电阻率逐步升高，自然伽马逐渐降低，对应较好，井径扩大明显(辉绿岩属于硬脆性地层，岩石致密、坚硬，成岩性较好，易垮塌产生掉块);(4)针对该地层易发生卡钻、井漏等工程复杂情况，施工难度较大，在钻进过程中应尽量少的提拉该段的井壁，或静止循环冲刷井壁造成“大肚子”或“冰糖葫芦”，结合部分井的施工经验，可以考虑对辉绿岩进行“专打专封”，采用高比重钻井液密度能较好抑制侵入体的应力释放;或将上部地层薄弱段，有针对性的进行堵漏作业，有望取得较好堵漏效果，从而快速安全地穿过侵入体。

[1]宋延杰.地球物理测井[M].石油工业出版社,2011.

[2]何发岐.塔里木盆地北部碳酸盐岩油气田[M].中国地质大学出版社,2002.

[3]卫管一,张长俊.岩石学简明教程[M].地质出版社,1995.6(2000.5重印).

[4]戈定夷,田慧新,曾若谷.矿物学简明教程[M].地质出版社,1983.12 (1998.11重印).