伊拉克米桑油田盐膏层钻井关键技术研究

何英明，幸雪松，王名春，杨玉贵，李 滨

（中海油研究总院有限责任公司，北京100028）

米桑油田位于伊拉克东南部Missan省，毗邻伊朗，大部为沙漠和戈壁滩，地势平坦，仅Abu Ghirab北部有部分丘陵。该油田主要包括3个在生产油田：Abu Ghi⁃rab、Buzurgan 和Fauqi 油田。主要目的层分为上、下两套含油层系，上含油层系为第三系Asmari 油藏，下含油层系为白垩系Mishrif 油藏。米桑油田储层非均质性强，地层原油饱和压力高，原油粘度中等，地层水矿化度高，在200000～250000ppm之间[1-3]。

该油田地质条件复杂，存在巨厚盐膏层，钻井作业面临极大挑战，主要表现在以下4个方面：①存在巨厚盐膏层，厚度800m以上，压力系数2.2g/cm3，钻井风险高；②盐膏层定向钻井难度大，Asmari层水平井距盐层底较近，大狗腿造斜困难；③盐层压力窗口窄，精确ECD控制难；④盐膏层固井困难，复杂情况多，固井质量难以保证。

针对米桑油田盐膏层钻井存在的主要问题，基于理论分析、优化设计、关键技术研究，开展了巨厚盐膏层井壁稳定性预测、多因素井眼轨迹优化设计、盐膏层钻进ECD精确控制与敏感性分析、盐膏层段组合套管设计防蠕变、盐膏层钻井液关键技术研究，形成了适用于米桑油田的钻井工程技术体系。同时笔者对后续钻井技术提出发展建议，为米桑油田钻井施工及下一步开发提供借鉴与指导。

1 米桑油田盐膏层钻井关键技术

1.1 盐膏层井壁稳定性预测技术

米桑油田盐膏层厚度超800m，压力系数2.2g/cm3，对世界范围内盐膏层钻井进行统计分析，如表1[4-5]所示，综合考虑岩性、盐层厚度、地层压力，米桑油田盐膏层钻井属于世界级技术难题。Buzurgan油田已钻老井，8口井盐膏层段溢流，5口井漏失，4口井喷漏同层，均出现不同程度的卡钻情况，泥岩夹层坍塌缩径均有发生。

表1 世界范围内盐膏层钻井对比分析

复合盐岩层井眼随时间会发生缩径变形，井眼蠕变缩径唯一人为可控的因素是钻井泥浆密度，密度过小，会出现井眼失稳、卡钻和高压盐水导致的井涌，密度过大会造成泥浆漏失等复杂情况。因此，结合大量岩石力学实验，提出界面非均匀应力理论，揭示了盐膏层不同井斜角下的蠕变速率和坍塌周期的规律，得到了不同钻井液密度、不同井斜角下的安全钻井周期（如图1所示），确保盐膏层定向钻井过程中的井壁稳定性，为盐膏层定向钻井奠定了重要的理论基础。

图1 盐膏层井眼蠕变规律

1.2 多因素井眼轨迹优化设计技术

Asmari 层距离盐膏层底150～200m 左右，综合考虑工具造斜能力、套管下入曲率限制及轨迹控制能力等因素，Asmari 层盐下水平井仅采用盐下进行造斜无法实现轨迹，需盐膏层内造斜，出盐膏层后二次造斜实现高斜度井眼轨迹。根据地层岩性，第一造斜点优选地层较为稳定的MB4 层，进入厚盐岩、软地层MB2 层之前完成造斜，稳斜穿过MB2 层，为保证盐膏层段的井壁稳定性，降低作业难度，现阶段推荐稳斜角35°，结合造斜工具能力及可造斜井段长度，盐下造斜段推荐造斜率7°～9°/30m，如图2所示。

图2 Asmari层盐下水平井轨迹示意图

1.3 盐膏层钻进ECD精确控制与敏感性分析技术

膏盐层段安全泥浆密度窗口仅为0.2～0.3g/cm3之间，通过已钻井统计分析，溢流、井漏同层频发。对大量数据进行分析，计算不同的泥浆密度、排量、泥浆性能等108 组参数，分析井底ECD 变化规律，如表2 所示。在保证快速钻进的同时，指导现场优选泥浆性能参数（低切高粘）及泵排量，避免压漏地层，保证盐膏层段快速高效钻进。

表2 ECD敏感性分析

1.4 盐膏层段组合套管设计防蠕变技术

盐膏层具有蠕变的特性，盐层蠕变容易挤毁套管，造成复杂情况。针对米桑油田盐膏层实际特点，对多种规格套管柱进行了强度校核，如表3所示，从计算结果来看，低钢级套管并不能满足强度要求，而高钢级套管虽能满足设计要求，但是价格较高，不利于提高油田总体开发经济效益。推荐采用组合套管柱设计，盐膏层段采用高钢级高壁厚抗外挤(58.4ppf，C95 钢级)套管，上部采用47ppf，N80钢级普通套管降低成本。

1.5 盐膏层钻井液技术

盐膏层蠕变和溶解容易引起井眼不规则，高密度钻井液固相含量高，流变性与沉降稳定性控制困难，钻井液安全密度窗口窄，漏失和溢流交替发生。针对米桑油田盐膏层实际特点，推荐使用复合盐饱和盐水钻井液，抑制盐膏溶解，为降低加重材料的增粘效应，复配无机盐和有机盐，提高盐水体系本身的密度；提高封堵性能，提高地层承压能力，提高钻井液随钻堵漏能力，避免因滤液侵入引起的石膏膨胀以及盐岩溶解问题。通过已钻井使用情况来看，现场应用密度达2.28g/cm3，流变性良好，钻井过程顺利，无漏失和卡钻发生，应用效果显著。

表3 组合套管柱强度校核及敏感性分析

2 米桑油田盐膏层钻井技术发展建议

尽管目前米桑油田盐膏层钻井技术取得了重大进展，形成了适用于米桑油田巨厚盐膏层的系列钻井关键技术，基本上满足了米桑油田增产的需求，但是同时仍然存在一些问题，主要表现在：①为了降低盐膏层段的钻进长度及井斜角，降低作业风险，造成井场的控制半径有限，同时地面道路修建、排雷工作量比较大，地面建设成本高；②整体机械钻速慢，需要进一步优化提速技术。

根据米桑油田开发存在的问题及米桑油田巨厚盐膏层钻井技术不断发展完善的需求，笔者提出以下建议：

（1）继续开展巨厚盐膏层定向钻井技术，增大地面井场控制半径，减少地面道路建设及排雷的工作量，提高总体开发效益；

（2）开展米桑油田总体提速技术研究，提高油田钻井速度，尽早形成适合米桑油田的提速技术体系；

（3）针对Asmari层开发，继续完善中短半径盐下水平井开发关键技术研究，形成中短半径水平井盐下钻井关键技术体系，提高油田总体开发效益。

3 结论

（1）通过钻井优化设计、技术攻关及现场实践，已基本形成了适合伊拉克米桑油田的盐膏层钻井关键技术，较好地满足了伊拉克米桑油田快速上产的需求；

（2）综合考虑米桑油田地面条件差，道路修建、排雷工作量大及盐膏层以往钻井经验，优化了Asmari 层盐下水平井井眼轨迹，降低整体作业难度，减少复杂情况；

（3）安全快速高效钻井是米桑油田开发过程中持续关注的主题，建议持续开展盐膏层定向钻井技术研究、中短半径水平井钻井关键技术研究、钻井整体提速技术研究等，推进伊拉克米桑油田安全高效开发。