莺琼盆地高温高压井地层温度计算方法研究与应用

南海西部海域莺琼盆地地质环境非常复杂,地层温度分布范围较广,最高地层温度超过240℃。目前探井地质设计时地温计算沿用的方法大多是利用最大测井温度或完井测试温度计算的地温梯度来预测井底温度,存在较大的局限性和误差。为了降低井底温度的预测误差,优化勘探开发地质设计,对随钻测量温度和电缆测井温度的影响因素进行了分析,利用外推法建立了地层温度的计算模型,与测试所得的静止温度基本一致。此外,利用外推法计算得到区域单井的井底温度数据,建立了莺琼盆地不同地质层组的地温梯度模型,同时,采用地质分层组地温梯度累加计算井底温度的方法,对单井井底温度进行预测,预测结果与测试静止温度误差较小。结果表明,利用外推法计算地层温度是正确且可行的,可以用于钻前井底地层温度的预测。

莺琼盆地特殊岩性识别方法研究及应用

随着南海西部勘探的不断深入,在目标靶区钻遇了低速泥岩类型的特殊岩性。这些特殊岩性在地震特征上大多呈现强亮点特征,与有利目标特征较为类似,因此在勘探过程中识别特殊岩性引起的的假亮点十分关键。常规的振幅分析方法对其识别几无作用。基于此,以低速泥岩研究为例,通过已钻井岩石物理规律,系统梳理储层与特殊岩性对应的特征,总结了低速泥岩的类型与形成机理,有效区分低速泥岩。

珠江口盆地与莺琼盆地油气运聚特征的差异性

已有的油气勘探成果表明,南海北部陆缘东部与西部的油气运聚特征具有很大的差异。通过总结前人对东、西部油气运聚规律的成果和认识,以东部的珠江口盆地与西部的莺—琼盆地为例,分析对比了东、西部油气运聚模式的差异性。东部表现为:油气垂向运移与侧向运移相互配合,动力为水动力及浮力,后期断层的活动性对油气运聚成藏起关键作用;西部表现为:底辟带作为油气垂向运移的主要通道,不整合面以及砂岩疏导层作为油气侧向运移通道,主要驱动力为高压活动流体;流体底辟和后期断层的活动性分别对天然气的聚集和保存起关键作用。通过油气运聚差异性的对比分析,结合南海北部陆缘的沉积特征以及构造运动背景分析,结论认为:这种差异性实质就是运聚过程中环境的差异,即东部为常压环境,西部为超压环境,形成原因是北部陆缘东部珠江口盆地受东沙运动影响,发育的一系列张扭性NW向断裂对超压层系起卸压作用,西部受东沙运动影响弱而容易形成超压环境。

莺琼盆地高温高压井水基钻井液技术

中国南海莺琼盆地具有温度梯度高、地层压力高、安全密度窗口窄的特点,在高温高压状态下经常出现钻井液流变性控制困难、井漏、电测遇阻和储层污染等问题。根据该区块地层的特点,通过大量的室内研究,在聚磺体系的基础上,引入甲酸钾作为抑制剂,优选了磺化材料及抗温聚合物,在提高抑制性的同时,有效地降低了体系的活度,通过加重剂的优化,改善钻井液的流变性,同时使其具有低的高温高压失水,密度2.4 g/cm3的体系抗温可达200℃。现场应用结果表明,该钻井液体系具有良好的抗温性和流变性,高温高压失水低,泥饼质量好,电测结果显示,该钻井液体系具有良好的储层保护效果。

莺琼盆地中新统海相烃源岩地球化学特征及生烃潜力评价

通过有机碳测定、岩石热解分析、显微组分定量分析、饱和烃色谱、色谱-质谱等实验分析,对莺琼盆地中新统海相烃源岩的地球化学特征进行了研究,探讨了不同层位烃源岩的生烃潜力。结果表明:莺琼盆地中新统海相烃源岩有机质丰度总体较低,大部分烃源岩为中等烃源岩,有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主,有机质热演化主要处于成熟阶段。烃源岩显微组分组成具有富含镜质组、壳质组+腐泥组次之、贫含惰性组的特征。烃源岩沉积环境主要为弱氧化-弱还原环境,具有陆生高等植物和低等水生生物生源混合输入的特征。莺歌海盆地梅山组烃源岩综合评价为中等烃源岩,生烃潜力相对较好,三亚组烃源岩综合评价为较差—中等烃源岩,具有一定的生烃潜力。琼东南盆地梅山组和三亚组烃源岩综合评价为中等烃源岩,具有相当的生烃潜力。

莺琼盆地高温超压成烃作用及成藏贡献

莺琼盆地是一个年轻的新生代盆地,高温超压是该盆地的特点,盆地平均地温梯度高达4～5℃/100 m(明显高于世界各时代沉积盆地的3.0℃/100 m,Waples,1980;Wood),盆地下第三系源岩普遍发育强烈超压。高温高压的地质背景,使得其海相源岩赋存的有机质演化及成烃作用有着独特特点。

莺琼盆地岩石弹性物性规律之研究

利用岩芯实验室测试数据、全波列数据和地震资料对莺琼盆地岩石的弹性和物性进行了详尽地分析和研究,为多波地震资料的应用打下了坚实的基础。

莺琼盆地高温超压成烃作用及成藏贡献

沉积盆地实际上是一个低温热化学反应器,因此地层中所发生的各种化学过程遵循化学动力学。温度是沉积盆地中所发生的大部分演化过程的主要动力,而压力亦是控制盆地充填物质的化学动力学行为的重要因素。成烃机理研究认为,在一定地质条件下,干酪根热降解生烃主要受温度、时间、压力和介质环境等因素共同控制。其中,温度是油气生成的主导因素并与时间可相互补偿,高温能促使有机质的热演化;压力的影响比较复杂,在一定的条件下,超压能抑制有机质的演化。莺琼盆地处于高温高压的地质背景,温压条件对其油气藏的形成有着独特的贡献。

莺琼盆地高温超压成烃作用及成藏贡献

沉积盆地实际上是一个低温热化学反应器 ,因此地层中所发生的各种化学过程遵循化学动力学。温度是沉积盆地中所发生的大部分演化过程的主要动力 ,而压力亦是控制盆地充填物质的化学动力学行为的重要因素。成烃机理研究认为 ,在一定地质条件下 ,干酪根热降解生烃主要受温度、时间、压力和介质环境等因素共同控制。其中 ,温度是油气生成的主导因素并与时间可相互补偿 ,高温能促使有机质的热演化 ;压力的影响比较复杂 ,在一定的条件下 ,超压能抑制有机质的演化。莺琼盆地处于高温高压的地质背景 。

莺琼盆地高温高压钻井工程风险定量评价方法

南海莺琼盆地具有温度高、压力高、压力台阶多、安全密度窗口窄等地质特性,钻井施工过程中工程风险事件发生概率较高、处理难度大,严重制约了高效、安全钻井。传统钻井工程风险评价结果多为定性或半定量,无法满足南海莺琼盆地高风险钻井施工作业的安全要求。本文建立了一套钻井工程风险定量评价方法,首先对地层压力和钻井液当量循环密度(ECD)的不确定性进行了分析,得到了地层压力和ECD的概率分布;在此基础上,基于广义应力与强度干涉可靠度理论推导了风险评价模型。莺琼盆地高温高压探井实例分析结果表明,本文提出的钻井工程风险评价模型计算得到的钻井风险概率结果与现场实际发生风险相吻合,可为该地区高温高压探井钻井安全作业提供指导。

莺琼盆地抗高温高密度水基钻井液

莺琼盆地地温梯度高,压力系数大,安全密度窗口窄,抗高温高密度钻井液技术是其高温高压地层钻井面临的主要技术难题之一。对该区块现用水基钻井液进行性能分析,通过对钻井液性能进行优化,构建了莺琼盆地高温高压段水基钻井液。该钻井液体系在200℃热滚16 h后的黏度为39 mPa·s,动切力为7 Pa,高温高压(200℃、3 MPa)沉降因子为0.512,高温高压滤失量为8.6 mL,高温高压砂床滤失量为14.4 mL,在4 MPa被CO2污染后黏度为43 mPa·s,动切力为9 Pa,API滤失量为4.5 mL,高温高压滤失量为13.6 mL。研究结果表明,该体系的流变性、沉降稳定性、高温高压滤失性、封堵性及抗酸性气体CO2污染性能均优于莺琼盆地现有高温高压段水基钻井液体系。

莺琼盆地高温高压窄安全密度窗口钻井关键技术

南海莺琼盆地高温高压井安全密度窗口极窄,部分井甚至无窗口,钻进过程中溢流、井漏、喷漏同层等复杂情况频发,多口井被迫提前完钻甚至报废。为解决窄安全密度窗口引起的钻井问题,经过多年的实践与摸索,通过优化套管下深拓宽安全密度窗口、薄弱地层挤水泥提高地层承压能力、使用小尺寸钻具显著降低循环压耗、优选抗高温弹性堵漏材料对诱导裂缝进行堵漏、使用纳米防漏隔离液及锰矿粉高密度水泥浆应对窄安全密度窗口固井漏失与压稳问题,形成一套针对高温高压窄安全密度窗口的钻井技术及配套工艺,详细探讨了各项技术原理及现场应用效果。南海西部莺琼盆地十几口高温高压探井的应用结果表明,该技术有效应对了井底温度高达212℃、地层压力系数超过2.30、窄安全密度窗口仅为0.04等恶劣井况,钻井复杂情况发生率得到显著降低,为类似窄安全密度窗口钻井提供借鉴。

莺琼盆地钻井井壁稳定性定量风险评价

南海莺琼盆地前期作业实践表明,钻井施工过程中工程风险事件发生概率较高,处理难度大,井壁失稳问题尤其突出,严重制约了安全高效钻井。针对这一问题,文中开展了莺琼盆地钻井井壁稳定性分析:首先,建立井壁稳定性计算模型输入地质力学参数不确定性的量化表征方法,得到地质力学参数概率分布;然后,生成符合各参数概率分布特征的随机数,并将其代入压力当量密度定量计算模型,得到压力当量密度预测结果,进而通过正态信息扩散估计得到地层坍塌及破裂压力当量密度概率分布;最后,基于定量风险评价方法实现对地层井壁稳定性的定量评价与分析。实例分析表明,基于该方法得到的风险评价结果与实际风险发生情况相吻合,说明该方法可进行有效风险预测,有助于保障安全高效钻井作业。

莺琼盆地高温高密度水基钻井液流变性调控方法

南海莺琼盆地高温高压地层钻井安全密度窗口窄,对钻井液流变性要求苛刻,而高密度钻井液因固相含量高其流变性调控难度大,因此研究高密度钻井液流变性的影响因素和调控方法对确保该地区高温高压钻井安全至关重要。提出通过控制钻井液处理剂液相黏度来调节水基高温高密度钻井液流变性新方法,并通过毛细管黏度法评价莺琼盆地两套高温高压水基钻井液体系的流变性能及液相黏度,对高密度水基钻井液流变性影响因素进行评价和分析。结果表明,钻井液的液相黏度和固相含量是影响高密度钻井液的关键因素,钻井液体系的液相黏度由处理剂液相黏度决定,而固相含量主要由加重材料的品质决定。进一步评价结果表明,磺化类降失水剂液相黏度最低,其次为改性天然高分子降失水剂,合成类的聚合物型降失水剂液相黏度最高;钻井液在相同组成和密度条件下,重晶石品质越高,即密度越高,粒径越小,所配制的高密度钻井液流变性越优。研究结果表明选择低液相黏度处理剂、低剂量膨润土和优质重晶石是高密度水基钻井液流变性调控的主要技术手段。

莺琼盆地重点区带深层储层岩石力学参数求取及意义

莺琼盆地中新统是油气勘探开发的重点层系,但海上区块深层储层取心极少,岩石力学参数研究较为薄弱。针对这种现状,文章基于声波全波列测井曲线,计算岩石动态力学参数;利用全岩矿物、物性分析以及压汞实验资料,分析岩石力学参数的影响因素。结果表明:研究区中新统储层杨氏模量介于20~50 GPa之间,泊松比介于0.1~0.35之间,内摩擦角介于20°~35°之间,抗张强度介于5~30 MPa之间。横向上,同一层位各岩石力学参数之间具有非均一性;垂向上,岩石力学参数与埋深呈弱正相关性。影响因素分析表明,岩石孔隙度、粘土矿物含量、脆性矿物含量以及孔隙半径影响岩石力学参数大小。研究成果一方面为该区地应力场模拟、储层裂缝评价以及目的层压裂优化设计提供了可靠的基础数据;另一方面,为衔接深部储层地质参数与地质力学参数评价提供了理论依据。

莺琼盆地天然气中CO_2的成因及气源综合判识

在以往研究及近期所获新的地质地化资料的基础上 ,重点对CO2 成因及气源进行了较深入系统的研究 ,进一步剖析和确证了莺歌海盆地浅层气藏富CO2 气的壳源型无机成因和极少量的壳幔过渡型混合成因 ,且这种富CO2 气的成因类型完全不同于中国东部及东南亚地区的火山幔源成因的CO2 气。富CO2 气的气源主要来自沉积巨厚的上新—中新统海相含钙砂泥岩。琼东南盆地天然气中CO2

莺琼盆地高温超压地层钻前压力预测面临的问题与对策

南海莺琼盆地的中深层普遍具有高温超压特征,基于近几年的研究成果,将总结出的地层孔隙压力预测模型应用到目标井的钻前压力预测时准确率一直较高。但是,在2013年的探井钻探时又遇到了新的问题,即钻前预测压力和实钻计算压力都与实际测试压力存在较大误差,高温超压地层压力预测技术遇到了新的挑战。为此,依据DF1-A、DF13-B、LS13-C井3口井钻后的压力计算结果,分析了误差产生的原因。结果认为问题主要出在对储层连通性、流体性质、断层封堵性以及卸压通道等方面的认识不足。进而提出了该区地层孔隙压力预测的改进方法,即在以往压力预测模型的基础上,结合砂体展布和断层分析结果,考虑压力传递作用,并确定压力传递点来进行钻前压力预测。将此方法应用于LS13-D井,计算的地层压力系数为1.936,与实际测压点吻合程度非常高,证实了改进后的预测压力方法的有效性和准确性。

南海北部莺琼盆地浮游有孔虫年代地层研究

南海北部莺琼盆地记录了渐新世以来数千至上万米的海相地层,作者依据研究区钻井中获得的丰富的浮游有孔虫等微体古生物资料,结合ODP184航次、2004年国际地质年代表等国内外几十年以来的研究成果,重新厘定莺琼盆地24个浮游有孔虫分带,讨论了渐新世以来崖城组、陵水组、三亚组、梅山组、莺歌海组和乐东组的时代归属。

南海莺琼盆地高温高压井堵漏技术

南海西部莺琼盆地地质条件复杂,井底温度和压力高,钻进目的层过程中井漏频发。为解决井漏问题,在分析发生井漏主要原因的基础上,提出了将耐高温刚性堵漏材料和耐高温弹性堵漏材料相结合的思路。在钻井液中添加耐高温刚性堵漏材料DXD和耐高温弹性石墨堵漏材料TXD配制成堵漏浆,DXD在诱导裂缝中架桥,TXD在压差作用下充填于诱导裂缝剩余孔隙中,防止诱导缝进一步开启扩大,封堵诱导裂缝,提高地层承压能力。室内性能评价表明,堵漏浆密度最高可达2.40 kg/L,抗温能力可达200℃。堵漏浆在莺琼盆地多口高温高压井进行了应用,堵漏效果较好,堵漏成功率由采用常规堵漏技术的30%左右提高到了80%以上。这表明,该堵漏浆可以封堵莺琼盆地目的层的诱导裂缝,提高地层的承压能力和堵漏成功率,解决井漏频发的问题.

莺琼盆地超高温高压气井测试技术

南海莺琼盆地超高温高压气井井底温度接近200℃,地层压力系数超过2.3,且部分井CO_2含量高。超高温高压气井测试作业面临测试管柱设计复杂、高密度测试液易沉降、测试管柱及封隔器受力复杂、测试管柱失效风险高等一系列难题。为此,研究了超高温高压气井测试技术。该技术使用RD旁通试压阀有效解决了管柱密封性检验与管柱插入之间的矛盾,同时,使用选择性测试阀解决了测试工具响应问题;使用超细重晶石加重测试液,合理控制测试液pH值,显著提高了高密度测试液的沉降稳定性及抗CO_2污染性;通过模拟计算,分析封隔器受力及管柱伸缩量,有效降低了测试管柱失效风险。该技术在南海莺琼盆地3口超高温高压气井测试作业中进行了应用,成功率为100%,无事故发生,为海上超高温高压气井的安全测试提供了技术支持。