Roles of gypsum/salt-bearing sequence in hydrocarbon accumulation and storage

Gypsum/salt beds are widely developed in petroliferous basins across the world.Most basins with gypsum/salt beds have been proven to host abundant hydrocarbon resources.Previous studies on the effects of gypsum/salt beds on hydrocarbon reservoirs primarily focused on their excellent sealing property as cap rocks.However,an increasing number of exploration discoveries have shown that gypsum/salt beds have the potential to promote the formation of high-quality source rocks and hydrocarbon reservoirs.Gypsum/salt beds influence the generation,preservation and accumulation of hydrocarbons.Based on the systematic analysis of the generation of hydrocarbons in global gypsum/saltbearing sequences,the study discussed the control of gypsum/salt beds on play elements,and explore the relationship between the development of gypsum/salt beds and global large-and medium-scale hydrocarbon reservoirs.Furthermore,we analyzed the correlation between typical gypsum/saltbearing sequences and their hydrocarbon generation potentials in China.In-depth analysis shows three patterns in terms of the spatial superimposition of gypsum/salt beds and source rocks,that is,postsalt pattern,inter-salt pattern and pre-salt pattern.Among others,the source rocks of the inter-salt pattern are widely developed in salt basins and of great potential for hydrocarbon exploration.

一种具有“盐响应”特性的两性离子聚合物增黏降滤失剂

随着深层、超深层及非常规油气开采的不断深入,钻井过程中盐污染已成为水基钻井液在极端盐度和高温条件下面临的严峻挑战,盐污染会导致钻井液流变性和滤失性能的急速恶化。为避免上述问题发生,通过自由基聚合反应研发了一种具有“盐响应”特性的两性离子聚合物增黏降滤失剂(PAMN),并利用红外光谱分析(FT-IR)、核磁共振氢谱分析(1H-NMR)、热重分析(TGA)、分子模拟技术(MS)、扫描电镜(SEM)及钻井液流变和滤失分析等实验方法,表征了PAMN的分子结构、热稳定性及增黏降滤失性能,并揭示了PAMN的“盐响应”机理。研究结果表明:①合成的PAMN热降解温度高达285℃,PAMN分子链在饱和盐水中的均方位移、扩散系数及回转半径远大于其在纯水中,其回转半径分别为12.5Å和3.8Å;②当氯化钠含量为0时,PAMN分子链内或分子链间正负离子基团通过静电吸引力形成空间网络形态而卷曲成类球状结构,随着氯化钠含量增加,其分子链逐渐转变为溶解性更好的柔性链状结构,对氯化钠表现出正响应性;③PAMN可将饱和盐水钻井液表观黏度增加542.9%,滤失量从194 mL降低至4.8 mL,具有良好的增黏和降滤失性能。结论认为,PAMN的研发成功从根本上实现了传统钻井液处理剂从“抗盐”到“盐响应”的转变,该产品在含盐膏的深层、超深层油气开发工程中具有广阔的应用前景。

下川东震旦系气井复杂处理技术实践与认识——以YT1井为例

为了安全有效开发四川盆地下川东地区震旦系气藏,保障川渝地区天然气能源的有效接替,需对震旦系气井的开发难点进行研究,解决易发生的故障复杂。以中国石油西南油气田公司重点探井YT1井为研究对象,分析了该井面临的地层多压力系统、压力系统窗口大、井漏严重、井壁易缩径等地质难点,从井身结构、堵漏技术、防溢流技术、防塌技术等方面开展复杂处理技术研究。研究结果表明:①优化井身结构为五开非标结构,能有效封隔必封点;②大井眼段下侏罗统自流井组—上二叠统龙潭组综合应用随钻堵漏、复合堵漏、水泥堵漏技术,可有效提升堵漏成功率,降低复杂时率;③241.3 mm井眼奥陶系十字铺组—上寒武统洗象池组优化钻具组合,综合治理溢、漏、塌等复杂,可有效提升作业效率。结论认为:①沙溪庙—凉高山地层采用空气/雾化钻进未发生故障复杂,防漏、提速效果显著;②龙潭组—下寒武统筇竹寺组地层优选“水力振荡器+复合钻头+MWD定向”技术,23趟钻完成3150.94 m长段膏盐层井段定向作业;③190 mm井眼开展185 mm双向微扩眼器试验,解决了长段膏盐层缩径问题,三次扩眼后下套管顺利到位;④通过复杂防控技术集成应用,YT1井复杂时率降低至17.47%,避免了恶性卡钻;⑤推广应用下川东地区震旦系气藏复杂防控技术对川渝地区后续震旦系气藏深井技术研究具有指导意义。

济阳坳陷东营凹陷古近系红层—膏盐层沉积特征及模式

济阳坳陷东营凹陷古近系孔店组一段—沙河街组四段下亚段(Ek1-Es4x)沉积时期发育了规模巨大的红层—膏盐层沉积。通过对红层—膏盐层沉积构造、碎屑颗粒粒度和沉积物垂向叠加样式等分析,表明红层沉积具有水上沉积作用和水下沉积作用共存、重力流沉积作用与牵引流沉积作用并存的特征。红层—膏盐层在盆地的不同位置具有明显不同的垂向叠加样式。通过地球化学特征分析和泥岩颜色分析,结合前人研究表明,红层—膏盐层沉积时期沉积环境以干旱为主,呈现干湿频繁交替的特征。气候相对潮湿时期,湖盆盐度较低,以沉积砂泥岩为主;气候干旱时期,湖盆盐度高,以沉积膏盐岩为主。红层—膏盐层沉积早中期为低水位振荡性湖泊,沉积晚期为高水位振荡性湖泊,两者沉积作用存在较为明显的差别。

盐穴储气库溶腔收缩规律分析

盐穴储气库在运行过程中溶腔周围的盐层受到地层压力和溶腔内压的多重作用而产生应力变化。由于盐层具有蠕变特性,并且溶腔内压力始终小于周围岩层的地层压力,因此溶腔周围盐层会产生指向溶腔内部的位移而导致溶腔收缩,从而引发储气库单腔库容和工作气量的变化。溶腔的收缩可以通过盐层蠕变测试结合数值模拟进行预测。通过对国内某盐穴储气库实际岩石力学参数测定和溶腔运行模拟预测发现,溶腔建成初期有一个短暂的快速收敛阶段,后期收敛速度较为平稳并有逐步减缓的趋势。运行10年,溶腔的体积缩小逾8%,对应的储气库库容和工作气量也将减少8%以上。因此在盐穴储气库运行的初期,必须密切注意溶腔蠕变,制定合理的运行参数,确保溶腔快速收缩阶段的溶腔稳定。在中后期必须新建溶腔,以弥补因溶腔收缩而减少的库容量及工作气量。

西部新区复杂地层钻井液技术

塔里木盆地、准噶尔盆地和河西走廊地区等42个新勘探区块,总面积为220000 km2。这些区块由于构造运动剧烈,断层多,地层倾角大,易井斜。三叠系地层疏松易垮塌,并存在大段含不等径砾石或砾石夹层,钻井过程中极易出现井斜、漏失、井壁垮塌和卡钻等复杂事故;由于井壁垮塌严重,造成井径扩大,极易发生埋钻具事故,严重影响了钻井速度,致使钻井周期长,套管磨损严重。为了更好地满足钻井工程的需要,在分析西部新区地质结构特点的基础上,对巨厚砾石层和大段盐膏层井段钻井液技术难点进行了论述,提出了钻井液体系选择及钻井液性能推荐数据以及钻井液技术处理要点与措施,最后,还对钻井液技术管理与研发方向提出了意见和建议。

深井盐膏及盐水地层固井隔离液体系研究

目前国内深井多钻遇盐膏和盐水地层,常用隔离液体系抗温和抗盐能力较差,温度超过100℃时,在低浓度盐作用下体系失稳沉降严重,易造成固井施工复杂,注替安全隐患极大。选用一种多糖聚合物作为高温抗盐悬浮稳定剂,辅以耐盐的降失水剂及流型调节剂,研制了一套高温抗盐隔离液体系。该体系在钠盐、钙盐和镁盐溶液中均能保持稳定的性能;使用温度可达140℃;具有较好的密度调控能力,在1.3～2.4g/cm3可调;且与常规钻井液、水泥浆具有较好的相容性。该套体系有望应用在深井超深井及盐膏地层、复合盐岩层和盐水地层固井注水泥作业中。

深层盐膏岩蠕变特性研究及其在钻井中的应用

由于盐膏层易发生蠕变,钻井过程中易发生井眼闭合、卡钻等井下事故和复杂情况。为此,通过盐膏岩蠕变试验研究,分析了深井盐膏层三维蠕变压力,建立了蠕动方程及钻井液密度图谱,结合对盐膏层溶解规律的研究,从力学和化学两方面提出了确定钻井液密度的方法,并优选出了适合塔河油田盐膏层钻井的聚磺硅酸盐欠饱和盐水钻井液体系。研究成果在30多口井盐膏层钻井中得到了成功应用。

塔河油田深井穿盐膏层钻井液技术

深井盐膏层钻井施工风险极大,常会引起卡钻和套管损坏,影响安全钻井。通过对塔河油田深井盐膏层矿物组分、理化特征等进行综合分析,阐明井壁失稳的主要原因,为选择钻井液体系提供理论基础;对适应于该段的钻井液体系和现场维护处理技术进行了探索,提出了欠饱和盐水钻井液技术方案,并在T913井、TK827井、TK1106井进行了现场应用。结果表明,井下复杂大幅度降低,钻井周期大幅度缩短,经济效益较好。

无机盐和有机盐对盐膏层溶解性的影响

在盐膏层使用盐水钻井液时,必然涉及到石膏在盐水中的溶解性问题。研究了钻井液中常用可溶性盐对石膏溶解性的影响。实验结果表明,在常用加量范围内,氯化钾、氯化镁和有机盐对石膏溶解性有促进作用,而氯化钙和硫酸钠因同离子效应对石膏的溶解性有抑制作用;在同等加量条件下,氯化钙比硫酸钠的抑制程度更强。硅酸钠会导致石膏向硅酸钙沉淀的转化,而且模数越大,这种转化越彻底。盐类对石膏溶解性影响主要受盐效应和同离子效应控制。为抑制盐膏层的溶解,可在饱和或欠饱和盐水钻井液中加入氯化钙或硫酸钠。

东营凹陷沙四下亚段沉积环境特征及沉积充填模式

沉积盆地中沉积环境特征控制了砂体沉积成因类型及盆地沉积充填模式。通过对东营凹陷丰深2井、官112井及梁120井沙四下亚段泥质沉积物系统取样,进行全岩X衍射分析和常量及微量地球化学元素分析,在此基础上对东营凹陷沙四下亚段古气候和古盐度指标进行分析。结果表明,古气候指标Rb/Sr比值与石英+长石含量、Cr元素含量及P元素含量呈正比,含量增加反映了气候相对潮湿,与古盐度指标碳酸盐+硫酸盐含量呈反比,其含量增加反映了气候相对干旱。东营凹陷沙四下亚段沉积时期气候干湿交替频繁,气候潮湿时期相对湖平面上升,湖水盐度降低;气候干旱时期相对湖平面下降,湖水盐度升高,使得此时期湖泊呈现为高频振荡性盐湖特征。气候潮湿时期以沉积碎屑沉积物为主,包括冲积扇、浅水型三角洲、滨湖滩坝及近岸水下扇沉积,由于湖水盐度较低,洼陷带主要沉积泥岩、灰质泥岩、含膏泥岩和少量泥质膏岩;气候干旱时期相对湖平面下降,湖泊水体盐度升高,洼陷带以沉积膏盐岩为特征,垂向上具有含膏泥岩、泥质膏岩、膏岩和盐岩的演化序列,平面上表现为由湖泊边缘向湖泊中心发育灰质泥岩、含膏泥岩、泥质膏岩、膏岩和盐岩的环带状结构特征。

多套复合盐层的地应力确定方法

在库车坳陷古近系多套复合盐层的钻井工程设计当中,通常以上覆岩层压力作为最大水平地应力。现场资料调查表明,以此为依据所设计的套管,常常不能满足该地层套管的抗外挤强度要求。为了解决套管抗外挤强度问题,通过实验测试得到该研究区块多套复合盐层上、下泥岩地层的地应力值及中间每一层复合盐层的岩石力学参数,并以此作为边界条件,建立了多套复合盐层及上、下泥岩层地应力计算的有限元分析模型,运用数值模拟方法,反演得到每一层复合盐层的地应力场。采用该方法对库车坳陷某地区多套复合盐层的地应力场进行分析,结果表明,中间盐层的水平地应力最高,其上、下的膏盐岩含泥岩层、泥岩含膏盐岩层、泥岩层的水平地应力依次降低。所建立的分析模型,为该地区井壁稳定及套管安全设计工作奠定了基础。

舞阳盐湖盆地地层压力特征与成因机理探讨

本文针对舞阳陆相盐湖盆地盐泥互层的地层结构特殊性 ,从盆地内异常流体压力分布特征出发 ,结合盆地埋藏史和热演化史 ,分析探讨其形成机理。压力计算结果表明盐湖盆地内异常流体压力可分为浅、中、深 3套压力封闭体系 :浅层为渐变过渡中等异常高压体系 ;中间盐泥间互发育段为多套低异常高压体系 ;深部为突变高异常压力体系。异常压力的形成主要与快速沉降造成不均衡压实引起的非渗透性岩层中流体不能排泄出的欠压实作用有关 ,还与水热增压。

断陷盆地深层膏盐层系砂砾岩体细分层方法

利用地质、钻井、测井、三维地震等资料,以民丰地区沙四下亚段为研究对象,提出了膏盐层系砂砾岩体细分层的方法:依据膏盐层期次划分砂砾岩体期次;采用电阻率和声波测井曲线即ΔlgR方法对膏盐层的内部旋回进行划分,进一步细分砂砾岩体亚期;运用加入遗传算法的BP神经网络方法判别砂砾岩体岩性,结合地震奇异性分析,划分扇体内幕。研究表明,加入遗传算法的BP神经网络方法可以对单井的砂砾岩体内幕进行划分,时频谱斜率的奇异性剖面中砂砾岩体包络线内的每个页状体都对应着一组扇体,可以利用其实现砂砾岩体横向的细致划分。民丰地区沙四下亚段的砂砾岩体分为3期、6个亚期、14个砂组,并可进一步细分小层,为勘探开发研究提供分层依据。

抗温抗盐钻井液体系研究及现场应用

为解决资阳-东峰场区块高温盐膏层钻井难题,研制出了抗温200℃、密度1.5 g/cm3抗温抗盐钻井液体系,进行了沉降稳定性、抗污染性、润滑抑制性等评价,并在ZY1井现场应用。应用情况表明,该体系在ZY1井顺利钻完近1 200 m高温井段,钻井液流变滤失、润滑抑制性能良好;应用井段无任何复杂事故,节约钻井成本,现场应用取得良好效果。

伊朗雅达F7井盐膏层钻井液技术

伊朗雅达F7井是中石化部署在Kushk地区北部脊背构造的一口重点预探直井,Gachsaran地层(1 027～1 408 m井段)含有大量石膏层和盐层,膏岩含量为80%,易造成溶、塌、缩、卡、喷、漏等井下复杂情况。针对以上地层特点,该井三开采用了饱和盐水钻井液。室内和现场应用结果表明,应用的钻井液具有良好的流变性能和较强的携岩能力,稳定井壁效果好,抗盐膏及油气污染能力强,高温稳定性突出,满足了钻井施工的需要,保证了该井安全、优快钻进。

高密度饱和盐-稀硅酸盐钻井液技术

塔里木盆地巴楚地区寒武系地层组成复杂 ,盐岩、膏泥岩及裂缝性灰岩往往出现在同一裸眼井段 ,且地层压力高 ,在该地层钻进极易导致钻井液性能恶化 ,发生井下复杂情况。为有效解决这一技术难题 ,在对饱和盐 -稀硅酸盐作用机理研究的基础上 ,研制出一种适合复合盐膏层钻进的高密度饱和盐稀硅酸盐钻井液配方。室内试验和现场应用证明 ,该钻井液具有良好的抑制性能 ,能有效降低盐岩和石膏的溶解 ;具有较好的流变性、滤失性、抗温性能和抗盐及石膏污染的能力。现场应用的欠饱和盐稀硅酸盐钻井液 ,很好地解决了巴楚地区复合盐膏层中潜在的复杂情况 。

四川地区膏盐层对套管的影响分析

四川地区膏盐层广泛分布 ,膏盐层蠕变挤毁套管的客观条件是存在的。但是实钻资料表明 ,四川地区膏盐层套管挤毁现象需要满足一定条件才会发生。根据实钻资料和盐岩蠕变实验数据 ,利用相关分析方法 ,就四川地区膏盐层对套管的影响问题进行研究 ,指出大厚度、高纯度盐岩和非均布地应力以及不当的工程措施是蠕变挤毁套管的基本条件。分析结果为解决套管挤毁问题提供了良好的基础。

盐水钻井液配制方法对其性能的影响

随着钻井技术的发展,深井、超深井钻遇复杂地层的情况越来越多,对钻井液性能提出了越来越高的要求。通过对盐水钻井液的配制方法进行理论分析和对比,并结合现场应用,利用已有抗盐材料,基于预水化对钻井液性能影响机理及预水化时间的长短对钻井液性能的影响进行了研究。试验得出,预水化对钻井液的性能起着至关重要的作用,且随预水化时间的变化,钻井液性能产生不同的变化趋势,根据钻井液要求的侧重点不同,为配制不同性能指标的钻井液提供实践指导和理论依据。

塔河油田盐上裸眼承压堵漏技术

为开发塔河油田石炭系巴楚组盐膏层以下的油气藏,采用盐上裸眼与盐层同层揭开的方案,由于存在裂缝性地层或渗漏性地层的漏失,同时地层压力复杂,因此承压堵漏技术成为关键技术之一。介绍了塔河油田盐上井段地层岩性特征,分析了漏失类型及区域分布特征,描述了塔河油田盐层井堵漏技术现状,分析了先前堵漏技术的经验教训,提出了针对不同漏失特征地层优选堵漏材料类型、粒径、浓度、配比,并优化出了2种典型的堵漏配方,配合相应的对策和施工作业措施,明显提高了一次堵漏成功率。实践表明,塔河油田盐上井段长裸眼采用承压堵漏技术是可行的,根据具体情况制定的承压堵漏技术,明显缩短了施工时间,满足了盐层钻井施工要求。