冀中潜山油藏的卡山监督研究

赵勇,孙杨洁

1.中国石油华北油田分公司技术监督检验处 （河北 任丘 062552）

2.中国石油华北油田分公司第一采油厂 （河北 任丘 062552）

冀中坳陷1975年在中元古界蓟县系雾迷山组白云岩获得了高产油流，其单井的日产油量达到了1 000～3 000 t，试油最高产量为5 435 t/d，继而发现了任丘潜山油田。这一重大突破开拓了新的找油领域，也使我国陆相盆地的石油地质理论得到了补充。潜山油气藏是冀中坳陷的主要油气藏类型，其产量占冀中坳陷油气产量的60%以上，其成藏条件好、勘探潜力大。但潜山油气藏的形成经历了多期次的构造活动，这使其地质结构和成藏条件复杂多变，加之潜山油藏埋藏深度较大，给后期的勘探开发带来了很大的困难。冀中古潜山主要为碳酸盐岩储集体，裂缝、溶洞发育充分，在钻探开发时科学准确预测和及时发现古潜山可有效减少钻井风险。因此，监督人员要发挥监督作用，在古潜山油气藏的钻探开发过程中保障卡山作业规范施工，卡准潜山界面，保证卡山任务圆满完成[1-2]。

1 潜山油藏特点

1.1 潜山油藏概念

由于构造运动的影响使地层长期遭受风化剥蚀，地表形态高低不平，随着时间的推移，新生代沉积层会将其覆盖，其中突起的山丘称为古潜山或潜山。潜山的形成必须满足3个条件：①基底是由较老地层形成的古残丘；②基底上部是年轻的地层覆盖；③基底与上覆年轻地层之间表现为不整合接触关系，即潜山的顶面为不整合面。华北油田潜山岩性以灰岩、灰质白云岩、白云岩为主，岩石致密、非均质性强、可钻性差。其储集空间主要为孔、洞、缝3种类型，如图1所示。

图1 储集空间类型

1.2 潜山油藏的类型

冀中坳陷潜山的形成与构造演化和特定的构造环境密切相关。地台发育阶段为潜山的碳酸盐岩储层形成提供了物质基础，塑造了缝洞孔十分发育碳酸盐岩储集体；中生代剧烈的构造活动形成了高阳复式背斜，造就了冀中坳陷中区古隆起区，长期遭受风化、剥蚀、淋滤，同时发育多组系的断裂把基岩切割成若干个块体，从而奠定了潜山形成的构造格局；新生代断块翘倾活动是潜山形成的关键[3]。如图2所示，根据断块翘倾活动类型的不同，可将冀中坳陷归纳为以下5种类型潜山：断棱潜山带、断阶潜山带、斜坡潜山带、凸起潜山带、潜山内幕[4]。

图2 潜山构造类型

1.3 钻进潜山油藏的特点

1.3.1 岩屑变化特点

当钻进碳酸盐岩潜山时，从图3可看出钻出的岩屑颜色单调，成分单一，大多以碳酸盐岩为主，常见次生矿物有方解石、石英等，形状多为片状、粒状，其棱角清晰，断口新鲜。紧覆潜山界面的为砾岩层，其物源来于潜山，砾石岩屑表面常有磨损痕迹、形状不规则（块状、棱角状、片状）、风化程度较深，表面无新鲜感、常见较多红色浸染现象，如图4所示。

图3 潜山岩屑特征图

图4 潜山上覆砾岩岩屑特征图

1.3.2 钻井参数的变化特点

钻进潜山时，潜山地层孔隙发育较好，地层的可钻性好，钻井参数一般表现为钻压降低、扭矩减小或忽大忽小摆动，钻井液出口流量因井漏而减小；如果潜山地层具有油气水层，钻井液出口流量可能增加，气测全烃值及组分值会明显升高。钻井液参数的变化和潜山产层的流体类型有关。当钻遇油气层时，钻井液密度下降，黏度上升，出口电阻率增加；当钻遇淡水层时，钻井液密度、黏度均下降，出口电阻率微增；当钻遇盐水层时，钻井液密度下降、黏度先升后降，出口电阻率减小[5]。

1.4 潜山油藏的钻探开发难点

1.4.1 岩性构造带来的钻探开发难点

由于组成古潜山的地层、岩性和油气显示等都比较复杂，尤其是以碳酸盐岩为储集体的古潜山油气藏。潜山地层压力系数低，且碳酸盐岩地层裂缝、溶洞发育，钻井过程中经常钻遇1～2 m厚度的大溶洞，钻具“放空”现象多发，往往伴随的是大的漏失，钻进中钻井液有进无出，钻井液的突然大量漏失，就可能引起井壁垮塌，造成油井报废[6]。

1.4.2 钻井工艺带来的钻探开发难点

随着钻井工艺的改进，PDC+螺杆的双驱复合钻进的使用，使钻进速度变快，然而由于迟到时间较长，过快的钻井速度使得录井人员不能及时发现井底岩性。PDC钻头的使用也使岩屑磨得十分细碎，代表性变差，也不利于现场的岩性定名和地层划分。另一方面卡山钻进时采用近平衡钻井，一般使用低密度或清水钻井液，这使得钻井液的携砂能力变弱，上返到振动筛的岩屑少而细碎，给录井带来困难，使卡山难度加剧。

1.4.3 井控风险带来的钻探开发难点

潜山井的井控风险主要有两方面：一是由于潜山地层压力系数比上部地层要低很多（尤其是储气库的井，由于潜山开采程度高，压力水平保持很低，压力系数有的仅为0.5左右，属衰竭潜山气藏），这易造成严重井漏，继而发生先漏后井喷的风险；二是由于附近潜山油藏可能存在污水回灌井，造成潜山压力升高，当低密度钻井液或清水钻进时存在井喷风险。

1.4.4 潜山井钻探事故中漏卡和误卡

通过对潜山油藏的钻探开发，潜山井的钻井过程中易出现漏失造成工程事故，多数的工程事故都是因为对卡山重视不够，出现漏卡和误卡造成的。漏卡，即已钻进潜山而工程人员未发现致使潜山地层揭开过多，此时继续钻进则易发生井漏、井喷，导致恶性事故的发生。误卡，即由于工程人员判断失误，没有钻进潜山就误认为已经进山，这可能导致技术套管下放过早，不能将潜山上部的砂泥岩层完全封固,对后续钻进、完井及试油等工作带来困难。例如：任深XX井钻进中钻遇溶洞，钻具放空1.05 m，累计漏失钻井液12 748 m3；霸XX井用密度1.05 g/cm3的钻井液钻入潜山6 m后，钻井液有进无出，漏失钻井液3 229 m3；虎1X井在高于庄组井深2 729.64 m，钻进中井漏有进无出，瞬间发生井壁垮塌，导致钻具被埋，总漏失钻井液921.48 m3等。潜山井事故频发，主要因素是人为的漏卡，误卡，所以监督人员做好过程监督，抓好质量控制十分必要。

2 卡山监督相关内容

减少人为原因造成卡山事故，保证准确卡山是驻井监督的主要监督任务，监督人员要从以下几个方面对相关人员的工作情况进行重点监督。

2.1 监督进山前录井人员的准备工作

2.1.1 熟悉地质设计和邻井资料

开钻前，监督人员要求地质人员根据地质设计，收集地震资料、区域地质资料和邻井钻探成果资料。掌握设计井所在潜山部位、潜山顶面埋藏深度、潜山顶面形态、潜山层位、岩性组合特征以及上覆地层纵横向分布规律、标志层及岩性组合特征。通过邻井资料，一方面了解该区块进山前后的工程参数和钻井液性能，特别是钻时变化；另一方面了解进山时有无井漏井涌，进山时油气显示、地层压力及特殊的地质现象，提前做好相应准备工作。

2.1.2 做好地质交底和沟通工作

卡准潜山表层需要各方的全面配合，因此在钻进潜山前，监督应组织工程、地质及井场相关人员召开进山前碰头会，会上录井人员做交底汇报，相关单位充分做好进山准备工作，主要从下几个方面进行。①向井场各单位相关人员做好地质交底和沟通工作；②及时把地质录井资料传送给勘探部及相关单位，和有关人员交换卡层意见；③制订详细的卡层计划，a）进山前钻头类型，b）卡层时与钻台的联系方式，c）卡层时钻时数值大小，d）钻进时钻压的控制，e）钻井液的性能要求，f）井内岩屑数量的要求；④提前对录井仪器进行检查，对气测仪器进行校验；⑤定量荧光和XRD人员要严格待命，严禁出现脱岗、串岗等行为；⑥钻井方面提前做好出现井漏、井涌等现象的应急预案和相应药品的准备；⑦做好提前进山的心理准备，及时描述岩屑，做好地层对比，有进山现象或地层剖面与邻井不同时，应立即通知司钻停钻后做地质循环，并向有关单位汇报井上情况，进行下步工作指导。

2.2 监督岩性识别过程

钻遇潜山界面，由于地质层位、岩性的差异，要通过岩屑和岩性的变化在揭开潜山界面3～5 m能够及时识别。监督人员要检查录井人员的到岗情况，包括定量荧光人员、XRD录井人员、专职卡山人员。监督人员还要在钻进过程中实时督促和检查相关人员的工作情况，录井人员不仅要宏观分析岩屑，并与邻井资料相对比，还要从微观上分析岩石的成分、结构等特征，以区分古潜山与上覆地层岩性的差别，最终将钻井工程、岩性特征、岩矿特征等资料汇总，告知卡山技术专家综合判断潜山界面[7]。

2.3 监督钻进潜山过程

当钻到临近预测潜山界面时，监督人员要确认钻井液性能的稳定性，要求司钻送钻均匀，控制钻压、泵压、流量等参数尽量保持稳定，为及时发现进山做好准备。当有情况时要及时停钻循环，要确保井筒内岩屑数量在3 m之内。钻井过程中监督人员要提醒相关人员注意各钻井参数的变化，当出现连续3 m低钻并且相对稳定时要停钻循环，观察返出岩屑，判断地层岩性。若不是潜山地层，则继续钻进，直至钻进潜山。

3 监督钻进潜山的防漏及井控措施

3.1 监督钻进潜山的防漏措施

根据经验，古潜山油气藏漏失严重，在钻进过程中钻前监督人员要提醒相关人员充分做好相关工作。潜山油气藏地层结构复杂，漏失往往是因为潜山内存在裂缝、溶洞。这就要求在钻进过程中要根据相关资料和钻时参数准确判断裂缝、断层位置，预测裂缝宽度，并通过调整钻井液性能来提高储层的承压能力。发现漏失，要尽快地调整钻井液密度以减少对地层的压迫程度，并及时堵漏阻止裂缝的进一步延展，减少并阻止漏失。监督人员要根据不同情况做好督查工作，当出现漏失要及时上报所属监督机构。

3.2 监督钻进潜山前的井控措施

监督人员要重点检查进山前的井控工作。在保证井控设备按设计安装好、相关药剂准备齐全的前提下，针对潜山油藏还要从以下几个方面保证井控安全：①提高潜山顶面深度设计精度；②加强录井观察，进入潜山前100 m，加强循环，发现钻具放空憋跳钻或泥浆漏失及时停钻循环，及时做薄片分析，卡准潜山顶面（风化壳）；③三开（或四开）前，下入技术套管至潜山顶面；④落实邻近污水回灌井情况，潜山钻进时适当调整钻井液密度；⑤发生井漏失，必须采取积极的堵漏措施，堵漏不成功，不允许进行下步施工。

4 结论

潜山油气藏产量在华北油田油气产量中占有重要地位，华北油田的发现也是从潜山油田开始的，潜山油气田的勘探开发是目前也是今后的重要研究领域。由于其潜山的独特成藏特点和地质特点，潜山油藏的开采在进山时总伴随着大量事故的发生，因此驻井监督要认真履职，做好监督工作，从进山前的准备工作、岩屑变化、钻井过程、防漏预案、井控要求等几个方面全面监督、严格把关，保证卡山的准确性，完成勘探开发任务。