库车山前盐膏层与目的层漏失机理分析与治漏措施研究*

李 宁，李 龙，王 涛，刘 潇，刘裕双，周志世，郭 斌

(1 中国石油塔里木油田分公司，新疆 库尔勒 841000；2 中国石油集团工程技术研究院有限公司，北京 102206)

随着油气勘探开发技术的深入发展，常规油气藏的储量在逐渐减少，为满足人类对油气资源日益增长的需求，全球油气资源的勘探开发逐步走向深部、开发中后期和非常规油气资源。塔里木盆地库车山前区块位于塔里木盆地北部库车坳陷，主要包括克深段、大北段、博孜段、阿瓦特段，地质构造复杂，存在多个区域性不整合面和多种类型圈闭[1-2]。

近三年库车山前井共漏失钻井液30699 m3，盐膏层及目的层漏失量占全井段漏失量的分别为59.83%和28.3%，盐膏层及目的层漏失是库车山前井漏的主要方式[3]。本文通过对库车山前工区近年完钻的60余口井的漏失实钻数据进行研究，统计不同工况下盐膏层和目的层的漏失量，分析盐膏层和目的层漏失特征，明确钻井液漏失机理，提出库车山前地区治漏技术思路，对库车山前工区的防漏堵漏工作具有重要意义。

1 库车山前漏失情况统计

图1 库车山前地区漏失情况统计图Fig.1 The statistical chart of leakage in the Tian Mountain Front Block

库车山前油气区2015年至2017年共完钻66口井，总计发生漏失52口(占完钻总井数的78.8%)，漏失总量30699.6 m3，损失总时间767.9 d(18429.7 h)。漏失井中平均单井漏失量569.2 m3，平均漏失损失时间13.6 d(326 h)(见图1)。平均单井漏失量及损失时间呈下降趋势，平均单井漏失量由2015年的823.64 m3下降为2017年的427.69 m3，平均单井损失时间由2015年的558.43 h下降为2017年的118.52 h。

库车山前区块漏失主要发生盐膏层、储集层和盐上地层。盐膏层及目的层漏失是库车山前井漏的主要方式，盐膏层及目的层漏失量分别占全井段漏失量的59.83%和28.3%，井漏损失时间占比分别为67.06%和20.64%。盐上地层漏失量较小，属于漏失渗透性漏失，通过采取随钻堵漏和常规桥堵措施，漏失控制效果明显。

2 漏失层特征

2.1 盐膏层漏失特征

库车山前巨厚盐膏层普遍发育，深、厚、岩性复杂、孔隙类型多样、孔缝尺寸跨度大、含高压盐水层，巨厚层状泥岩、盐岩、膏岩及三者的交互为特征。膏盐岩层不是十分纯的膏岩或者盐岩，内多夹薄层砂岩、白云岩等物性较好的特殊岩层，导致膏岩层内的压力系统复杂。发生盐水溢流后，维持更高钻井液或压井液密度，加剧了薄弱夹层的漏失。

2.2 目的层漏失特征

目的层裂缝-微裂缝普遍存在，且大多为高角度缝或垂直裂缝，封堵段长，对封堵层强度要求高，易发生重复性漏失。目的层储层裂缝较为发育，从上到下可划分为：张性段、过渡段、压扭段。或钻遇则漏，或液柱压力诱导微裂缝扩展延伸，连通成网路，钻进过程造成大量的漏失。

3 库车山前区块钻井液漏失机理

根据地层漏失的特征，可将易漏失地层划分为薄弱易破地层和裂缝性地层两类。盐膏层/目的层段漏失严重，明确盐膏层/目的层的漏失成因，对该地层钻完井过程的防漏堵漏工作具有重要意义[4-5]。

根据裂缝发育情况，将裂缝性地层分为裂缝发育非致漏型地层和裂缝发育致漏型地层。裂缝发育非致漏型地层裂缝微发育，多为微米级裂缝，正常情况下不会发生漏失。当井筒压力大于裂缝延伸压力时，裂缝尖端会逐渐向外延伸，裂缝宽度变大，导致井漏，多发生在固井、钻井液提密度、承压堵漏等过程中；裂缝发育致漏型地层裂缝发育良好，多为微米级、毫米级裂缝，当井筒压力大于地层孔隙压力时，钻井液将会通过裂缝进入地层，漏失发生，该过程属于大中缝型漏失，多发生在正常钻进、压力激动和未有效随钻堵漏过程中。

图2 储层钻开液漏失速度Fig.2 Leak-off velocity of mud in target zones

图3 储层水力裂缝宽度Fig.3 Hydraulic fracture width of target zones

以上三种漏失成因中，诱导破裂型漏失的漏失速度较小，其次是裂缝扩展延伸型漏失，大中缝型漏失的漏失速度最大。收集库车山前区块的钻井、测井资料，分析白垩系巴什基奇克组不同层位的裂缝发育情况和钻井液的漏失速度，明确储集层的漏失成因。图2和图3表明，储集层最大漏失速度为53.7 m3/h，平均漏失速度为8.56 m3/h，最大裂缝宽度为1.87 mm，平均裂缝宽度为1.03 mm。

图4 盐膏层漏失速度与裂缝宽度间关系Fig.4 Realationship of leak-off velocity and fracture width in salt formations

图5 盐膏层漏失速度与最小裂缝宽度间关系Fig.5 Realationship of leak-off velocity and minimum fracture width in salt formations

盐膏层漏失速度与裂缝宽度的关系(图4，图5)和目的层漏失速度与裂缝宽度的关系(图6、图7)表明，裂缝宽度越大，漏失速度也越大，同时，漏失速度与最小裂缝宽度之间有一定的数量关系，能根据漏失速度确定地层最小裂缝宽度。按照不同的漏失速度可将漏失分为微漏、小漏、中漏、大漏和严重漏失五种，根据漏失速度与最小裂缝宽度间关系，明确储集层内不同漏失速度对应的裂缝宽度(表1)。

图6 储层漏失速度与裂缝宽度间关系Fig.6 Realationship of leak-off velocity and fracture width in target zones

图7 储层漏失速度与最小裂缝宽度间关系Fig.7 Realationship of leak-off velocity and minimum fracture width in target zones 表1 储层和盐膏层内不同漏失速度对应的裂缝宽度Table 1 The fracture width of gypsum-salt formations and target zones for different leak velocities

漏失速率/(m3/h)漏失严重程度盐膏层漏失裂缝宽度/mm目的层漏失裂缝宽度/mm<10微漏<1509<103810～20小漏1059～30021038～166220～50中漏3002～63561662～3096>50大漏6356～80203096～4260失返严重漏失>8020>4260

综合分析巴什基奇克组的地层裂缝发育情况、漏失速度、漏失量等数据，判断各层位的漏失成因，盐膏层段钻井液漏失成因以诱导破裂型为主，裂缝扩展延伸型为辅；储层段钻井液漏失成因以大中裂缝型为主，裂缝扩展延伸型为辅。

4 库车山前区块治漏技术思路

基于库车山前区块地质特征及不同层位漏失机理，结合库车山前区块大量堵漏施工情况统计，形成以下堵漏基本原则：

(1)坚持以防为主，防堵结合。进入漏层前用随堵浆进行随堵防漏，达到随钻遇缝即堵的防漏效果。

(2)坚持逢缝即堵，高效承压。提高裂缝封堵效率，逢缝即堵，避免裂缝进一步扩展延伸，防止漏失逐步恶化。保证封堵承压能力，提高一次堵漏成功率，避免重复性漏失。

(3)坚持气层快堵，盐膏层强堵。盐膏层与目的层钻井液漏失成因机理不同，盐膏层钻井液漏失成因机理以诱导裂缝型、裂缝扩展延伸型为主。目的层钻井液漏失成因机理以大中裂缝型为主，裂缝扩展延伸型为辅。盐膏层与目的层对堵漏材料性能有不同要求。

(4)坚持实践检验，逐步完善。将推荐配方进行现场试验检验，边试验边完善，逐渐形成最优堵漏配方。若防漏后仍然发生漏失，漏速较大，直接进行停钻堵漏。停钻堵漏针对大中裂缝性漏失，结合地质情况与漏层漏速确定发生漏失裂缝宽度，设计合适的堵漏配方。

5 结 论

(1)库车山前区块漏失主要发生盐膏层、目的层和盐上地层，盐膏层及目的层漏失是库车山前井漏的主要方式。

(2)明确了库车山前地区分层位漏失机理。盐膏层钻井液漏失成因以诱导破裂型和裂缝扩展延伸型为主，目的层钻井液漏失成因以大中裂缝型为主，裂缝扩展延伸型为辅。

(3)形成了适合于库车山前区块的堵漏基本原则和治漏技术思路，对库车山前地区的防漏堵漏工作具有重要的指导意义。