熊永立，蘇歡，李斌

1.中國石油川慶鉆探工程技術(shù)處（四川成都610051）

2.中國石油川慶鉆探測井公司（重慶400021）

■案例分析處理

Guan010-X1井分層失誤原因分析

熊永立1，蘇歡2，李斌1

1.中國石油川慶鉆探工程技術(shù)處（四川成都610051）

2.中國石油川慶鉆探測井公司（重慶400021）

Guan010-X1井在鉆井過程中的地質(zhì)分層與地震資料預(yù)測的地層深度出現(xiàn)較大誤差時(shí)，運(yùn)用測井資料，結(jié)合地質(zhì)錄井巖性資料能準(zhǔn)確地確定地層深度，通過鄰近資料的對比，分析Guan010-X1井地質(zhì)分層出錯(cuò)的原因，指出了地質(zhì)分層在實(shí)鉆過程中的重要性。

地質(zhì)；分層；測井；錄井；地震；巖性

Guan010-X1井設(shè)計(jì)斜深5 147m，由地質(zhì)錄井X小隊(duì)承擔(dān)錄井工作。該井所在構(gòu)造十分復(fù)雜，歷經(jīng)多年勘探，鄰井資料較多。當(dāng)鉆至飛四段，其地層設(shè)計(jì)深度與實(shí)鉆地層深度吻合較好，而飛四段下部地層深度與設(shè)計(jì)誤差較大，特別是飛仙關(guān)組地層厚度誤差達(dá)192m。發(fā)現(xiàn)后及時(shí)運(yùn)用物探、測井、錄井資料重新確定了地質(zhì)分層深度。

1 Guan 010-X1的地質(zhì)情況和鉆井工程設(shè)計(jì)

1.1 地質(zhì)情況

沙罐坪氣田在區(qū)域構(gòu)造位置上屬于四川盆地川東南中隆高陡構(gòu)造區(qū)溫泉井構(gòu)造帶，為溫泉井背斜西南端斷下盤的斷鼻構(gòu)造，其東北部與溫泉井構(gòu)造相接，西南部與檀木場構(gòu)造相鄰，東南部隔大方寺向斜與大天池構(gòu)造帶的義和場構(gòu)造相望，東鄰羅頂寨向斜。沙罐坪氣田石炭系頂界為一多斷層切割的短軸潛伏背斜，分大風(fēng)嶺和沙罐坪主體兩個(gè)高點(diǎn)。沙罐坪的中、深部潛伏構(gòu)造層，地質(zhì)情況比較復(fù)雜，斷層發(fā)育，特別是陽底構(gòu)造層，從地震資料解釋中，發(fā)現(xiàn)大大小小斷層就有33條之多。沙罐坪構(gòu)造西北翼和北端為斷層封隔，構(gòu)造內(nèi)部及東翼被數(shù)條大小不等呈放射狀分布的逆斷層分塊切割，形成東、北、西三面由斷層封閉，東南翼物性極差或巖性尖滅［1-3］。

其鄰井的Guan010井石炭系剩余動(dòng)態(tài)儲量為5.94×108m3，采出程度為48.26%。因此，其剩余儲量的開采必須由新鉆的Guan010-X1井實(shí)現(xiàn)，圖1是新設(shè)計(jì)出Guan010-X1井的鉆井軌跡示意圖，從地震剖面上可以看出，目標(biāo)地層的石炭系儲層出現(xiàn)了斷層，為了打開儲層下盤，需新設(shè)計(jì)Guan010-X1井，從側(cè)面進(jìn)行水平鉆遇。

圖1 Guan010-X1井在地震剖面上的位置

從圖2可以看出，要從側(cè)面水平鉆遇石炭系下盤儲層，地層出現(xiàn)斷層后，對地質(zhì)分層的要求比較高，一旦地質(zhì)分層出現(xiàn)錯(cuò)誤，新設(shè)計(jì)的Guan010-X1井就無法水平鉆遇石炭系下盤儲層，地質(zhì)目標(biāo)在實(shí)鉆過程中就可能脫離靶區(qū)，所以，在實(shí)鉆過程中，需精確控制鉆井軌跡，確定造斜點(diǎn)，分清地層層位，才能較好地鉆遇石炭系下盤儲層［4］。

圖2 Guan010-X1與石炭系儲層下盤位置關(guān)系

1.2 鉆井工程靶區(qū)設(shè)計(jì)

井眼軌跡從石炭系儲層頂界（入靶點(diǎn)A）斜穿儲層到石炭系儲層底界（出靶點(diǎn)B），然后進(jìn)入石炭系下部非儲層段完鉆。設(shè)計(jì)石炭系厚度為90m，儲層段厚40m，距石炭系層頂20m，下部非儲層段真厚30m。入靶點(diǎn)A在斷層附近，因斷層影響，導(dǎo)致A點(diǎn)的垂深發(fā)生變化，鉆井中應(yīng)及時(shí)修正鉆井軌跡，確保鉆達(dá)目的靶區(qū)。

2 錄井分層失誤與正確層位的確定

2.1 錄井分層失誤經(jīng)過

鉆井隊(duì)當(dāng)鉆至井深2 606m（層位嘉二段）下244.5mm套管至井深2 604.19m固井。鉆至井深4 005.14m（現(xiàn)場上報(bào)層位為龍?zhí)督M）根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行階段電測，測井后發(fā)現(xiàn)井底層位已進(jìn)入茅一段。

2.2 正確層位的確定

2.2.1 根據(jù)錄井資料對Guan010-X1井進(jìn)行正確分層

錄井技術(shù)人員在現(xiàn)場對巖屑重新進(jìn)行了鑒別，龍?zhí)督M地層有鋁土質(zhì)泥巖等標(biāo)志性巖性，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)有含硅質(zhì)和碳質(zhì)成分的非飛三～飛一段地層的巖性特征的巖性，除長興組底界巖屑分層不清楚外，其余界線基本清楚。故重新對Guan010-X1井進(jìn)行了地質(zhì)分層（表1）。

表1 Guan010-X1井分層數(shù)據(jù)表

2.2.2 根據(jù)測井資料對Guan010-X1井進(jìn)行地質(zhì)分層

由于老井Guan010井在鉆井過程中出現(xiàn)復(fù)雜情況，在鉆過嘉陵江、飛仙關(guān)、長興、龍?zhí)丁嫉鹊貙?，鉆入石炭系后，由于地層壓力系統(tǒng)的巨大變化，鉆具黏卡在中下部裸眼井段中，加上石炭系地層出現(xiàn)又噴又漏現(xiàn)象，事故處理極其復(fù)雜，油田建設(shè)方采取用鉆桿當(dāng)作采油油管的方法，直接進(jìn)行裸眼完鉆，經(jīng)過鉆桿射孔施工，進(jìn)行天然氣開采；該井在嘉陵江地層以下，沒能采集到常規(guī)測井資料。同Guan010井相鄰近的完井是Guan20井，所以，用Guan20井與Guan010-X1井進(jìn)行地層對比是較恰當(dāng)?shù)?，對比的測井資料有自然伽瑪、聲波時(shí)差、補(bǔ)償中子、巖性密度、井徑井斜、深淺雙側(cè)向等測井項(xiàng)目，測井技術(shù)人員對該井及鄰近幾口井的測井資料進(jìn)行了對比，確認(rèn)測井曲線特征相似，同一地層中的測井曲線對應(yīng)關(guān)系明顯；并對Guan010-X1井與鄰近Guan20井的各個(gè)地層厚度與深度也進(jìn)行了對比。

總體上看，Guan010-X1井與鄰井的嘉二3亞段、嘉二2亞段、嘉二1亞段3個(gè)地層的厚度和深度基本吻合，通過地層小層間的對比，深度相差在6m內(nèi)，錄井上的地質(zhì)分層與測井分層的深度相接近，說明測井、錄井對Guan010-X1井嘉二3亞段、嘉二2亞段、嘉二1亞段的地質(zhì)分層比較準(zhǔn)確［2］。

將Guan010-X1井與Guan20井的飛四井段、飛三～飛一井段、長興組井段和龍?zhí)督M井段進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)Guan20井飛四的底界深度為3 091.7m，Guan010-X1飛四段的底界測井深度為3 088.0 m，說明飛四底界的地層提前3.7m結(jié)束；Guan20井飛一段的底界深度為3 703.2m，Guan010-X1井飛一底界深度為3 680.4m，說明飛一底界的地層提前22.8m結(jié)束；Guan20井長興組的底界深度為3 841.0m，而Guan010-X1井長興組的底界深度為3 778.9m，說明長興組的底界深度提前62.1m結(jié)束；Guan20井龍?zhí)督M的底界深度為3 900.9 m，而Guan010-X1井龍?zhí)督M的底界深度為3 822.6m，說明龍?zhí)都壍牡捉缟疃忍崆?8.3m結(jié)束?？傮w上，Guan010-X1井飛四至龍?zhí)督M的地層底界深度有逐漸變淺的趨勢，說明下部地層在實(shí)鉆過程中將會提前來到，目標(biāo)儲層石炭系將會在實(shí)鉆過程中比設(shè)計(jì)深度提前近80m出現(xiàn)。通過測井分層分析，由于目標(biāo)儲層的提前到來，極易導(dǎo)致地質(zhì)分層的失誤；如果不是有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工程師，通過石炭系上部地層的分層對比，特別是從飛四地層到龍?zhí)督M地層之間的仔細(xì)對比，就易導(dǎo)致對目標(biāo)儲層上部地層的分層失誤，誤認(rèn)為目標(biāo)儲層石炭系還需鉆80多米，才能出現(xiàn)。所以，經(jīng)與臨近井地層的測井資料對比分析，較好地表明了目標(biāo)儲層石炭系的上部地層加劇變淺，出現(xiàn)地層變化的異常情況，也是導(dǎo)致地質(zhì)分層失誤的重要原因［5］。

3 錄井分層失誤的原因和吸取的教訓(xùn)

3.1 錄井分層失誤的原因

3.1.1 預(yù)測深度與實(shí)鉆深度存在較大的誤差，失去了地震資料對地質(zhì)分層的指導(dǎo)意義

沙罐坪氣田是1980年開始鉆探工作，先后完鉆29口井，鄰近的測井、地質(zhì)錄井等資料比較完善，加上對沙罐田構(gòu)造從事過三維地震勘探，Guan010-X1井飛四段以上的地層，地震資料與實(shí)鉆地層深度相符，錄井實(shí)鉆時(shí)的地質(zhì)分層在嘉二3亞段、嘉二2亞段、嘉二1亞段、嘉一段、飛四段地層的底界深度與測井及地震資料的深度基本上是一致的，如錄井飛四段的底界深度為3 082.0m，測井為3 088.0m，地震設(shè)計(jì)深度為3 083.0m，三者比較吻合，這給現(xiàn)場技術(shù)人員對飛四段下部地層的劃分帶來了誤導(dǎo)，認(rèn)為飛三～飛一段的底界深度與設(shè)計(jì)的誤差應(yīng)該不大；但飛四段以下的長興組、龍?zhí)督M、茅口組、梁山組和石碳系地層在物探資料上反映出與實(shí)鉆地層存在較大的誤差。

3.1.2 現(xiàn)場技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)欠缺，巖性鑒別不夠細(xì)致

巖性鑒別時(shí)發(fā)現(xiàn)有深色含硅質(zhì)和碳質(zhì)成分的巖性，對這些非飛三～飛一段地層的巖性特征未引起對地層的懷疑，以致誤將這些龍?zhí)督M底部的巖屑當(dāng)成了飛三～飛一段底部的巖屑。由于對飛仙關(guān)組、長興組、龍?zhí)督M等地層的巖屑鑒別不夠細(xì)致，錄井技術(shù)人員未能發(fā)現(xiàn)龍?zhí)督M地層中出現(xiàn)的鋁土質(zhì)泥巖這一標(biāo)志性巖性。圖3圓圈中巖屑色彩為黑色，顏色最深的部分。

圖3 飛仙關(guān)組、長興組、龍?zhí)督M等地層巖石外觀色彩的變化

3.2 吸取的教訓(xùn)

3.2.1 地質(zhì)錄井工程師過多地依賴于地質(zhì)設(shè)計(jì)中的地層深度設(shè)計(jì)

經(jīng)過電測資料、巖屑查對，地層巖性、電性的組合特征清楚，測井曲線的組合形態(tài)和地質(zhì)錄井的對比性較好，只是因斷層、地層產(chǎn)狀、鉆井軌跡等不同而在厚度上有一定的差異。巖屑分層除長興組底界分層難度較大外，其余各地層界線基本清楚?，F(xiàn)場的地質(zhì)工程師過多依賴地震資料的地質(zhì)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致當(dāng)?shù)卣鹳Y料預(yù)測出的地層深度與實(shí)鉆地層深度有較大差別時(shí)出現(xiàn)地層分層失誤。

3.2.2 生產(chǎn)管理工作不到位，失去了多次糾正錯(cuò)誤的機(jī)會

Guan010-X1井下完244.5mm的套管后，有關(guān)部門曾兩次派人上井進(jìn)行安全檢查和錄井設(shè)備維修，但未對現(xiàn)場錄井資料、砂樣進(jìn)行核查。當(dāng)鉆達(dá)3 940.0m時(shí)，有關(guān)部門曾派專人上井核查巖屑分層情況，但進(jìn)行巖性鑒定、地層對比不夠深入，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)地層異常。

3.2.3 錄井技術(shù)管理水平有待提高，加強(qiáng)對復(fù)雜地層的處理能力

Guan010-X1井位于四川盆地川東南中隆高陡構(gòu)造區(qū)的沙罐坪氣田上，為溫泉北井背斜西南端斷下盤的斷鼻構(gòu)造，東鄰羅頂寨向斜，是一口典型的三高氣井，地質(zhì)情況比較復(fù)雜，斷層發(fā)育。特別是陽底構(gòu)造層，三維地震資料反映出大大小小的斷層就有33條之多。該井又靠近大巴山前緣，處于多組構(gòu)造組系的交匯地帶，構(gòu)造應(yīng)力的作用是多方向、多層次的，斷層的走向不一致，這種井應(yīng)安排綜合錄井隊(duì)去施工，暴露出油公司的項(xiàng)目建設(shè)單位和相關(guān)管理部門對復(fù)雜地層鉆井和高壓氣井的管理不規(guī)范。隨著勘探開發(fā)工作量的增加，錄井隊(duì)伍擴(kuò)張較快，熟練的錄井工程師顯得不夠，有不少的大班小班錄井人員走上了錄井隊(duì)長和關(guān)鍵的技術(shù)崗位，缺少相應(yīng)的技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)等級的進(jìn)級機(jī)制、管理辦法和技術(shù)認(rèn)定措施，導(dǎo)致一些新人員從事關(guān)鍵技術(shù)崗位后，顯得對復(fù)雜地層的處理能力和區(qū)域性的地質(zhì)構(gòu)造認(rèn)識能力也跟不上。

3.2.4 技術(shù)支撐難以全面掌握現(xiàn)場的地質(zhì)情況，增加了后勤技術(shù)部門的管理難度

由于Guan010-X1井沒有上綜合錄井儀，井位處于偏僻的山地帶，又沒有遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)，不能對井場的巖屑進(jìn)行實(shí)物照相上傳基地，形成技術(shù)支撐，只能通過電話匯報(bào)，給后勤的技術(shù)支撐帶來了一定的難度。

3.2.5 抓好地質(zhì)錄井技術(shù)管理工作，有助于加強(qiáng)鉆井過程中的井下井控安全

Guan010-X1井在飛3到龍?zhí)?，茅口組地層分層出現(xiàn)失誤后，及時(shí)地得到了校正，搞清了地層深度的真實(shí)情況，調(diào)整了鉆井工程設(shè)計(jì)。本井在月鉆井隊(duì)鉆入石碳系地層后，發(fā)生井漏，梁山組漏失泥漿701m3，石碳系地層漏失207 m3，在有關(guān)職能部門和領(lǐng)導(dǎo)的高度重視下，積極地進(jìn)行了搶險(xiǎn)工作，控制了井漏失返鉆井工程事故，避免了井噴事故的發(fā)生。由于地層壓力系統(tǒng)變化較大，鉆井泥漿比重是按高壓地層進(jìn)行設(shè)計(jì)的，當(dāng)從高壓力系統(tǒng)突然鉆遇低壓力系統(tǒng)的地層后，在井筒底部的泥漿柱壓力遠(yuǎn)大于地層壓力，就可能導(dǎo)致鉆具遇卡，同時(shí)把低壓力系統(tǒng)的地層壓破壓漏，若低壓力系統(tǒng)地層是儲層時(shí)，天然氣就會通過壓裂地層流入井筒中，產(chǎn)生又漏又噴現(xiàn)象，所以，地質(zhì)分層工作與鉆井工程事故和井控管理工作相關(guān)聯(lián)，加強(qiáng)錄井技術(shù)的管理工作，需把地質(zhì)錄井分層和鉆井工程預(yù)報(bào)聯(lián)系在一起，作為井下井控安全的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。

4 加強(qiáng)錄井技術(shù)管理，保障安全生產(chǎn)

為了提高錄井質(zhì)量，取全取準(zhǔn)各項(xiàng)地質(zhì)資料，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油、氣、水、漏顯示，做好地質(zhì)、工程預(yù)報(bào)，真正起到“鉆井眼睛”的作用，避免各種錄井質(zhì)量事故的發(fā)生，應(yīng)加強(qiáng)錄井技術(shù)管理，保障安全生產(chǎn)。

1）錄井技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)的積累，提高對復(fù)雜地質(zhì)情況的認(rèn)識和處理能力。錄井中加強(qiáng)對地層橫向變化的分析以及了解鉆井工藝等因素對地層厚度的影響。對地層的巖性特征要充分認(rèn)識和把握，仔細(xì)進(jìn)行巖屑鑒別，確保分層準(zhǔn)確可靠。

2）強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)工作，提高地質(zhì)技術(shù)水平。

3）保障錄井信息的及時(shí)匯報(bào)和通訊的暢通。

4）加大技術(shù)支撐力度，強(qiáng)化技術(shù)管理職責(zé)，對現(xiàn)場資料進(jìn)行階段性的全面檢查，避免走形式。

5）積極應(yīng)用錄井新技術(shù)，提高錄井質(zhì)量。

地質(zhì)分層工作是加強(qiáng)井控技術(shù)管理中不可缺少的一部分，對未鉆入地層的技術(shù)分析評價(jià)工作也是油氣田勘探開發(fā)中的重要環(huán)節(jié)。

地質(zhì)分層工作，不僅關(guān)系著地質(zhì)工程師分析出地層巖性，找準(zhǔn)地層層位，跟蹤地質(zhì)目標(biāo)，還關(guān)系著實(shí)鉆過程中鉆井井眼軌跡的控制，關(guān)系著鉆井工程能否鉆遇目標(biāo)靶區(qū)，同時(shí)，當(dāng)裸眼井段鉆遇高低壓差別較大地層時(shí)，鉆井過程中會生生井漏或井涌的現(xiàn)象，涉及井控安全，因此，地質(zhì)分層工作在實(shí)鉆井過程中具有重要意義。

［1］王允誠，孔金祥，李海軍.氣藏地質(zhì)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006.

［2］梁業(yè)勤.儲層綜合評價(jià)配套技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1999.

［3］姚超.中國含油氣構(gòu)造樣式［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2004.

［4］袁士義.裂縫性油藏開發(fā)技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2004.

［5］雍世和.測井資料綜合解釋與數(shù)字處理［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1982.

In drilling process of well Guan010-X1，it is found that there is a big error between the geologic stratification and the forma?tion depth predicted by seismic data.The formation depth was accurately determined using wireline logging curves and the lithologic characters of the geologic mud-logging，the causes leading to the stratification failure of well Guan010-X1 are analyzed by comparing with the formation of a adjacent well，and the importance of geological stratification in the process of drilling is pointed out.

geology；stratification；logging；mud logging；seism；lithology

路萍

2016-06-30

熊永立（1966-），男，高級工程師，主要從事物探、測井和錄井專業(yè)技術(shù)管理工作。