地质工程原生数据预测深层小尺度裂缝性地层漏失特征-

何旭晟 周井红 管桐 代红 魏攀峰 潘孝青

摘要：中江-蓬莱气区筇竹寺组地层是典型的深层裂缝性地层，钻前漏点垂深、具体漏速等不清楚，现有堵漏手段匹配性差，漏失处理消耗工时偏高。为此，利用从现场录井、测井、钻井等历史数据中提取地质工程可以测量的信息138 项，计算全部因素对漏速的影响特征系数，采用削元法筛选漏失主控因素16 项。室内模拟地层裂缝尺度0.008～0.130 mm 时，测试6 项钻井液性能主控因素对漏速的影响特征系数范围与矿场计算特征系数范围一致，该裂缝尺度超过岩心观察范围，分析存在裂缝摩滑效应。优选粒径0.001～0.010 mm 纳米活性颗粒，室内测试密度2.24 g/cm3 水基钻井液加质量分数0.1%～0.8% 的颗粒时，宽0.008 mm 裂缝内钻井液漏失摩阻提高了0.01～0.16 MPa；桥堵体系中加入质量分数0.1%～0.5% 纳米活性颗粒后，宽0.008～0.140 mm 裂缝承压提高至7.2～10.9 MPa，改善堵漏效果可行。现场开展2 井次漏点预测，实际漏点预测率80%，预测垂深偏差不大于31 m，相对传统方法提升明显。2 井次中累积完成5 次堵漏，一次堵漏成功率80%，单次漏失处理消耗工时28.25～39.15 h，均值32.39 h，相对已作业井下降68.60%。结果表明，地质工程原生数据预测深部小尺度裂缝性地层漏失特征可行。

关键词：天然气；非常规油气；深层；工程技术；剥茧算法；防漏堵漏；裂缝；纳米颗粒

中图分类号：TE21；TE28 文献标识码： A

0 引言

中江-蓬莱气区作为四川盆地重要产建区域，对盆地天然气资源开发意义重大。但气区探井井漏占总故障时间60% 以上，仅2021 年累计漏失钻井液超过1.5×104 m3。其中，筇竹寺组埋深5 500 m 以深，漏失总量占比近30%，常用桥堵手段一次堵漏成功率不足40%，单个漏点处理平均工时超过100 h。根据现场取心观察，中江-蓬莱气区筇竹寺组地层发育宽0.03～0.10 mm 裂缝，具有深部小裂缝性地层漏失特征［1］，地震、测井信息很难反映。已有研究表明，深部裂缝性地层钻遇漏失，一次堵漏失败后，易发生漏失量更大的重复性漏失，增加钻井成本，延长钻井周期［2］。为此，提升中江-蓬莱气区筇竹寺组地层钻井漏失处理效率的需求迫切。

常规裂缝性地层钻井堵漏，主要包括准确判断井下裂缝尺度困难、准确计算漏点的位置困难、封堵材料在裂缝内形成堆积结构困难等难点［3］。中江-蓬莱气区筇竹寺组地层垂深超过5 500 m，属于深部裂缝性地层，钻井作业时地层温度和压力更高，井下流体状态更加复杂，裂缝尺度判断、漏点位置计算等难度更大。目前，防漏堵漏手段匹配往往依靠经验性认识，匹配准确性较差，这也是近年深层钻井的主要难点［4］。

提高深部地层漏失处理效率，首先要明确影响漏失的主要因素，指导防漏堵漏手段准确匹配。一般对于深部裂缝性地层，大部分研究人员关注地层裂缝的尺度，以此作为防漏堵漏手段匹配的重要依据［5］。预测裂缝宽度的方法主要包括经验法、模型计算法、测井识别与岩心观察法等三大类。其中，经验法是依据邻井或者相似井堵漏经验，人为判断地层的裂缝尺度，存在较大的经验性偏差［6］。模型计算法基于力学基础理论，建立相应的裂缝宽度解析模型［7］，但地层裂缝尺度自身的复杂性导致公式需要储层参数不一，适应范围有限。测井识别与岩心观察法能够直观描述裂缝尺度，是目前分析地层裂缝尺度的主要依据［8］，但这两种方法均无法直接表征钻进过程中裂缝动态变化，尤其是液柱压力、钻井液性能等因素的影响。

为此，部分学者尝试直接建立不同因素对裂缝性漏失漏速的影响关系实施漏失预测。曾义金等利用自然语言处理技术从柴达木盆地西部某区块全部完钻井的钻井资料和井漏信息中提取地层数据、钻井液数据等23 项因素，通过分析各因素与漏失程度的定量关系建立裂缝性地层的钻前预测方法［9］。其中，自然语言处理技术解决了杂乱矿场信息中快速提取关键因素的难题。郑力会等进一步扩大漏失影响因素研究范围，利用27 项矿场地质工程因素开展顺北油田漏失预测，指导建立了钻井液性能与漏速的定量调控关系，提高了堵漏手段匹配效率和定量化设计水平［10］。伴随钻井漏失研究所考虑的因素逐渐增多，对现场地质工程信息使用的比率逐渐升高。