摘要：为实现金马-鸭子河地区雷口坡组钻井的安全、高效实施，对该区已钻井开展了工程地质特征及技术对策研究。研究表明，地层压力由浅至深呈常压－增压－稳压－降压-常压型变化特征；储层段最大主应力方向为北西－南东向，地应力高低相间；工区西南石羊场构造井壁稳定性较好，实施欠平衡钻井风险相对较小。进一步指出工区钻井采用四开制井深结构，沿NE方向储层改造效果较好。
关键词：金马-鸭子河地区；工程地质；雷口坡组；井壁稳定性
1引言
金马-鸭子河地区雷四段天然气资源丰富，具有巨大的勘探潜力，是中石化天然气勘探开发的战略要地。目前该区完钻的海相井，整体而言，井壁稳定性情况较好，钻井较为顺利，但部分井工程施工作业中存在钻井速度慢、钻井周期长、井漏、卡钻等复杂情况，影响了工程作业和开发进程。
因此，针对该区开展工程地质特征研究工作，并提出针对性的钻完井对策建议，能避免工程施工中的复杂情况，对于后期高效、安全钻完井具有重要意义。
2工程地质特征
2.1储层地应力特征
（1）储层地应力方向
因应力各向异性会导致井壁崩落，按照井眼破裂理论，井眼崩落的方向为最小主应力方向。因此，对成像测井、井径资料确定井眼崩落方向，可以获得现今地应力方向。
综合工区已钻井的成像测井和井径资料分析，雷口坡组储层段最大主应力方向为近东西向，沿最小主应力方向改造储层可获得较好的效益。
（2）储层地应力大小
利用测井资料，依据组合弹簧模型，通过地应力实验和矿场压裂法获得单点地应力数据拟合校正，可开展地应力大小预测研究工作。
研究结果表明，雷口坡组下储层段存在2个低应力段，地应力高低间差值较大，上部地应力值总体比下部低，而岩石强度较灰岩隔层低的优质白云岩储层主要发育在中下部，低应力段与优质储层不匹配，笼统酸压有可能主要是改造上部致密裂缝性储层，而下部优质储层未充分改造。
2.2井壁稳定性研究
井壁稳定性主要指井壁在应力作用下的抗变形能力，研究井壁稳定性主要是研究地层的孔隙压力、坍塌压力、破裂压力，确定安全的钻井液密度窗口，从而确保钻井井壁的稳定。
（1）地层孔隙压力特征
金马-鸭子河地区地层孔隙压力纵向上由浅至深呈常压－增压－稳压－降压-常压型变化特征，遂宁组以上地层为常压，地压系数1.00-1.20；沙溪庙组顶地压呈明显增高趋势，至白田坝组底地压系数多位于1.20-1.60之间；须家河组地压整体处于高压环境，地压系数多位于1.40-1.75之间，须二段地压有所降低，地压系数多位于1.35-1.60之间；小塘子组地压与须二段较接近，略有降低；马鞍塘组、雷口坡组属海相地层，地压降低较多，地压系数多位于1.10-1.50之间。
（2）井壁稳定性剖面特征
根据井壁稳定判定模型，结合岩石力学参数、地应力及地层孔隙压力研究成果，建立了金马-鸭子河地区单井地层坍塌压力及破裂压力剖面。
研究表明，陆相地层沙溪庙组以浅地层坍塌压力较低，坍塌压力低于地层孔隙压力；从沙溪庙组开始地层坍塌压力有所增加，局部地段接近地层压力，须家河组地层坍塌压力整体较接近或略大于地层孔隙压力。陆相地层裂缝不发育时，地层破裂压力大于2.7Mpa/100m，破裂延伸压力大于2.2Mpa/100。
海相地层中，马鞍塘组、雷四段地层坍塌压力整体低于地层孔隙压力，局部层段接近或略大于地层压力。裂缝不发育情况下，海相地层破裂压力梯度在2.6Mpa/100m以上，破裂延伸压力在2.2Mpa/100以上。
（3）海相雷口坡组水平井井壁稳定性影响因素分析
海相地层井壁稳定性除受地质力学参数和泥浆因素影响外，在实施水平井时井壁稳定性还受地应力方向的影响。
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水平井雷口坡组储层沿NE方向坍塌压力低，坍塌风险较小，井壁稳定性较好，是工程设计中优先选择的钻进方位。
（4）欠平衡钻井井壁稳定性评价
由于欠平衡钻井减小了钻井液密度，可以大幅度提高钻井速度，但由于地层复杂，地层稳定性变化较大，对欠平衡钻井液密度要求较高，因此，有必要开展欠平衡状态下的井壁稳定性研究。
实施欠平衡钻井的关键就是确定合适的钻井液密度，既要尽可能降低钻井液密度，提高钻速，又要防止因钻井液密度降低而引起井眼严重崩落，造成卡钻事故的发生。
为降低钻井液密度，就要允许井壁有一定的垮塌。可将120°的垮塌宽度计算出来的坍塌压力，作为确定金马-鸭子河地区液度欠平衡钻井液密度下限值。
计算结果发现，工区南部YS1井井壁稳定性相对较好，除在沙溪庙组和须三地层欠压值相对较小外，其它地层欠压值都较大，在0.45Mpa/100m以上，因此，在工区南部石羊场构造实施液体欠平衡钻井风险都相对较小。
3工程技术对策
3.1钻井技术对策研究
（1）必封点优选
根据已钻井的实钻资料和邻井实钻井身结构，结合井壁稳定性分析结果，确定设置三个封隔点：
必封点1：遂宁组以浅地层压力低，在1.0-1.20MPa/100m之间，设置在沙溪庙中上部，不揭开沙溪庙组气层，为二开钻井提供井控条件。
必封点2：沙溪庙-须三段预测地层压力梯度正常增加，须三段与须二段地质预测最高地层压力梯度相差大，为避免同一裸眼段高低压并存，降低喷漏同层及压差卡钻风险，第二必封点设置在须二顶部，封须三及以浅地层。
必封点3：根据须二-雷四段地层压力/破裂压力剖面特征，结合工区完钻直探井马二段底部易发生井壁失稳复杂等情况，第三必封点原则上设置在进入马一段垂深20m左右，为专层评价雷口坡提供井筒条件。
（2）井身结构设计方案
根据以上必封点的确定原则，结合实钻情况，金马-鸭子河地区海相钻井推荐用四开制井身结构方案，该方案与元坝五开制相比可提高机械钻速，缩短钻井周期，降低钻井成本，同时须二至马二段发生复杂情况时，可提前下套管，留有余地，应对能力强。
3.2完井工艺对策研究
（1）优选射孔井段
由于金马-鸭子河地区主要优质储层段位于射孔改造段的中下部，低应力段与优质储层发育段不完全匹配，笼统酸压改造可能造成下部地层难进液，改造不充分。宜采用分段酸化压裂方式针对储层低应力段进行改造。
（2）射孔方位优选
研究表明，沿NE方位破裂压力较低，若采用定向射孔，射孔方位可优选在破裂压力较低的NE方向。
4结论
(1)从蓬莱镇组－雷口坡组，地层孔隙压力由浅至深呈常压－增压－稳压－降压-常压变化特征。
（2）从鸭子河地区向南到石羊场地层稳定性逐渐变好，石羊场地区实施欠平衡钻井风险相对较低。
（3）根据三压力剖面、已钻井的实钻资料，纵向上可设置三个封隔点。
（4）平面上雷口坡组储层定向射孔优选方位为NE向，纵向上储层段宜采取分段酸化压裂改造。
参考文献
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论文作者:陈汉军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/12
标签：地层论文; 井壁论文; 应力论文; 压力论文; 稳定性论文; 海相论文; 金马论文; 《基层建设》2017年第7期论文;