渤海某油田2D井区开发井项目漏失风险评价及工程对策研究

张野

中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司（天津 300452）

0 引言

井漏不仅会对钻井作业时效和钻井液造成影响，还可能导致卡钻、井喷等事故，甚至引发井眼报废，从而导致重大经济损失[1]。康毅力[2]等分析了低承压能力地层致漏机理,概括出应力笼、阻渗带和强固环3 种地层强化理论；孔令江[3]等针对井漏进行了漏层确定研究，认为漏失风险综合研究是提高漏层确定对策制定的有效途径；LI Yong[4-5]等通过精细描述钻井液循环系统流量变化特征，实现可控微溢流或漏失，大幅减少了盐水排放时间，确保了井眼稳定，实现了安全快速钻穿超高压盐水层；席江军[6]等针对潜山储层物性特点，对钻井参数进行优化，得出一套渤海潜山防漏、堵漏技术；翟晓鹏[7-9]等根据漏失发生的不同机理，将漏失压力分为破裂漏失压力和自然漏失压力，并建立了这两种漏失压力的计算模型，据此预测了某凹陷斜1 井的漏失压力。为加快开发进程，更好地指导前期研究并为现场钻完井作业提供技术支持，有必要对该油田基本设计中的漏失风险评价及工程对策进行研究。

本文以钻井地质日报为基础，利用多种技术，逐井开展漏失地质因素的综合分析，对渤海某油田2D井区的裂缝性漏失、薄弱地层漏失和工程漏失进行综合而深入的风险评价，并针对不同类型的漏失提出相应的工程对策,为新井风险预测及轨迹优化调整奠定基础。

1 研究区基本概况

渤海某油田位于渤海辽东湾海域，油田钻井揭示的地层自上而下依次为第四系平原组、新近系明化镇组和馆陶组、古近系东营组和沙河街组。其中东营组细分为东二段、东三段，沙河街组细分为沙一段、沙二段、沙三段。油田的主要含油层系为东二段、东三段和沙一段、沙二段。

平面上，油田被分为东西两块共12个井区。其中，2D 井区为本次方案研究目标区块，主力含油层段为东二段和东三段，东二段为具有多套流体系统层状构造油气藏，油藏埋深1 100.0～1 478.0 m，东三段为具有多套流体系统层状构造油气藏，油藏埋深1 210.0～1 667.8 m。该井区完钻探井、开发井共计15 口，发生漏失井共计8 口（图1）。2D 井区位于油田西块北部区域，整体上是受辽中1 号走滑断层控制的半背斜构造，构造形态东高西低，地层倾角12°～30°，构造较陡，井区内次级小断层发育使得该区构造复杂化。油田整体上断裂系统发育，构造活动强烈，表现为受断层影响的复杂断块构造主控的复杂断块油田，构造区紧邻辽中富生烃凹陷，油源充足，成藏条件好。

图1 渤海某油田2D井区已钻井漏失井及漏失位置平面图

2 漏因分析与漏失类型

渤海某油田2D 井区完钻探井3 口，其中2 口井发生漏失，漏失率66.7%；完钻开发井12 口，其中6口井发生了漏失，漏失率50%。

根据钻井地质日报整理统计的漏失情况（图2），可知渤海某油田2D井区漏失情况涵盖《海洋钻井手册》漏失级别中的微漏至大漏级别，其中微漏占比21.5%，小漏占比50%，中漏占比21.5%，大漏占比7%，漏失层位集中在馆陶组和东三段。

图2 渤海某油田2D井区漏失分布饼状图

通过地质、工程综合研究分析，将渤海某油田2D井区漏失类型归结为3类（表1），分别为裂缝性、薄弱地层和工程漏失，其中裂缝性又分为断层漏失和裂缝漏失。

表1 渤海某油田2D井区油田漏失类型分类表

2.1 裂缝性漏失

依据三维地震资料显示，除辽中1号断层外，对研究区范围内10 条主要断层进行了编号F1～F10（图3）。按照断层对构造形成的作用大小，将该区断层分为三级：

图3 渤海某油田2D井区断层分布

1）边界断层。辽中1 号走滑断层和F1 断层。其中，辽中1号走滑断层走向北东向，目的层段构造范围内垂直断距500 m，延伸长度大于3.0 km，长期持续性活动，是该区构造、沉积的主控断层；F1断层北东走向，断距较大，在目地层段断距100～150 m，延伸长度大于2.0 km。

2）分块断层F2。F2 断层近东西走向，断距较大，在目地层段断距100～150 m，延伸长度大于2.0 km，对构造和油藏起分割控制作用。

3）调节断层F3～F10。走向以北东向为主，为更次一级断裂，多为晚期发育,断距小（多小于100 m），延伸距离短，延伸长度0.8～2.8 km，使构造进一步复杂化。

实钻表明该区块主要由断层/裂缝引起的井漏风险（J1-1-B1、J1-1-B40、J1-1-B5、J31-2S-2d、J1-1-B25），综合认为辽中1号走滑断层和F1断层是易漏的重要地质因素，裂缝性漏失占已钻井漏的62.5%。

2.1.1 断层漏失

以辽中1 号走滑断层-J1-1-B40 井漏失为例，二开钻进至2 642.00 m，井口返出突降，循环池液面降低，立即提离井底，降排量至2 500 L/min，井口无返出，排查泥浆泵及地面管汇，无异常，确认井底发生漏失，漏失层位为馆陶组，岩性为含砾细砂岩。三开钻进至4 129.00 m，井口无返出，排查泥浆泵及地面管汇，无异常，确认井底发生漏失，漏失层位为东二下段，岩性为泥岩。由于该井钻遇辽中1 号走滑断层、F1断层，分析认为该井漏失与辽中1号走滑断层、F1断层有关(图4)。

图4 J1-1-B40井点地震剖面及录井图

2.1.2 裂缝漏失

图5 J1-1-B25井地震剖面及属性图

图6 J1-1-B25井测井曲线图

2.2 薄弱地层

以J1-1-B37井漏失为例，三开钻进至4 093.00 m，期间钻进至3 950.00 m返出量突然减小，循环池液面下降，立即降排量，排查泥浆泵及地面管汇，无异常，确认井底发生漏失。三开钻进至4 237.00 m，期间钻进至4 211.00 m返出量突然减小，循环池液面下降，立即降排量，排查泥浆泵及地面管汇，无异常，确认井底发生漏失，漏失层位为东三段，岩性为砂泥岩互层界面、细砂岩（图7）。造成B37井漏失原因主要有以下几个方面：

图7 J1-1-B37井地震剖面及属性图

1）漏失段地层处于东三顶部砂泥岩互层段，岩性交替频繁，属薄弱地层段。

2）地层对比可见，B37 井较B38 井多发育出一套地层，单层岩性地层厚度薄于B38井，岩性交替更加频繁，使得B37井较B38井地层更加薄弱。

3）B37 井3 950 m（垂深1 355 m）计算当量静态密度ECD为1.585 g/cm3，井筒压力为21.1 MPa（未测声波，无法计算压差）；B38 井与其对应深度为3 712 m（垂深1 314.8 m）计算ECD为1.591 g/cm3，井筒压力为20.5 MPa（未测声波，无法计算压差）（图8）。两口井对比而言，B37 井漏失位置井筒内压力大于B38井相同层位，即压力大且处于薄弱地层，易发生漏失。

图8 J1-1-B37 井测井曲线及ECD曲线图

2.3 工程漏失

除断层、火山岩及特定地层等易漏高风险地质因素外，也存在主要由工程施工中阻卡憋压造成地层高承压形成的漏失，这类漏失通常漏速不高，上提中漏速降低，相对容易堵漏，但当其临近断层或破碎、高脆性等地层情况下可能出现较严重的井漏一开情况，钻井施工中也应充分考虑。以J1-1-B38井为例（图9），三开旋转钻进至完钻井深4 086.00 m，一开倒划眼短起至3 806.00 m，二开倒划眼短起至3 435.00 m，三开倒划眼短起至3 260.00 m。倒划眼期间发生漏失，漏速30 m3/h，循环降低排量至1 600 L/min，提高井浆中随钻堵漏剂含量，循环池液面稳定，累计漏失钻井液35 m3。漏失层位为东二段，漏失岩性为泥岩。井漏是动态过平衡条件下井眼压力—应力—应变—再平衡的结果[13]，通过工程优化以降低井筒正压差及尽量避免憋压等降低常规碎屑岩地层的漏失风险，钻井动态过程则主要依赖钻井工程，因而工程优化是降低井漏风险的主要措施。

图9 J1-1-B38井地震剖面及录井图

3 新井预测及优化原则

综合上述分析，可知该区块共有8口井漏失，其中由断层引起漏失的有4 口，由裂缝及薄弱地层引起漏失的井各1口，由工程因素引起漏失的井2口，由此可知断层及工程因素是引起研究区井漏的关键所在。因此，针对断层及工程因素给出相应的新井预测及优化原则。

1）断层风险。新井预测及优化应尽量规避近东西向断层，确需过断层建议在浅层穿越断层，需东营组过断层的应按通行办法尽量垂直断层减小轨迹与断层接触。小断层沟通较大断层时井漏风险较大，钻井轨迹规避较易实现，因而对于这类断层也应尽量避开。在新井风险预测中应按从大原则给出风险段，利于钻井作业做好充分准备，避免速度偏差引发的风险点预测偏差。

2）工程风险。沉沙、阻卡、泥浆比重增大、下钻过快、钻压过大等易于造成憋压或激动压力大，进而压裂地层出现漏失，当其临近有断层出现时可能引发显著井漏，这类漏失受钻井参数和实际施工影响较大，控制钻井泥浆及工程参数可以降低漏失规模或避免漏失。

3）优化后的技术优缺点及应用价值。优化后漏失预测技术的优点在于，可通过对井轨迹地层岩石性质、与断层的空间位置匹配关系进行多轮次论证，开展井位及钻井轨迹优化与设计，避开易漏断层，降低井漏发生的风险，并提出风险处理预案。缺点在于论证过程较为繁杂，需在后续研究中进一步优化。

优化后的漏失预测技术为渤海油田新井风险预测及轨迹优化调整奠定基础，钻井工程方案经济合理，支撑油藏方案顺利实施。

4 结论

1）渤海某油田2D井区累计完钻探井、开发井共计15口，发生漏失井共计8口，其中2口与下套管及倒划眼起下钻过程中的阻卡憋压有关，另外6 口均为钻进工况漏失，漏失与地质条件密切相关。

2）漏失层位集中在东三段、东二段，通过地质、工程综合研究，将漏失类型归结为3 类：裂缝性、薄弱地层、工程漏失。

3）基于该区地质情况，综合分析认为断层是井漏易于发生的重要地质因素，新井预测及优化应尽量规避近东西向断层，确需过断层的，建议在浅层穿越断层，需东营组过断层的应尽量垂直断层减小轨迹与断层接触，应按从大原则给出风险段，利于钻井作业做好充分准备，避免速度偏差引发的风险点预测偏差。针对工程因素，控制钻井泥浆及工程参数可以降低漏失规模或避免漏失。

4）漏失预测技术可为渤海油田在钻井漏失风险预测上提供可靠的科学依据，为新井风险预测及轨迹优化调整奠定基础。