西北油田塔中地區(qū)奧陶系輝綠巖侵入體特征的初步認(rèn)識

郝偉

(中石化西北油田分公司,新疆巴音郭楞蒙古自治州　841600)

西北油田塔中地區(qū)奧陶系輝綠巖侵入體特征的初步認(rèn)識

郝偉

(中石化西北油田分公司,新疆巴音郭楞蒙古自治州841600)

塔中地區(qū)多口井在奧陶系出現(xiàn)輝綠巖侵入體,由于該侵入體埋藏均在5000米以下,且厚度等變化較大,通過地震資料很難預(yù)測較為準(zhǔn)確埋深或厚度,這對地質(zhì)錄井的施工造成一定的困難。由于侵入體本身的特點,常常會伴隨出現(xiàn)遇阻、井漏等工程問題。本文針對塔河油田塔中地區(qū)所遇到的輝綠巖侵入體實鉆情況進(jìn)行綜合分析對比,我們得出本地區(qū)奧陶系輝綠巖侵入體的一般特征和共性,為工區(qū)再次遇到這種情況的井的施工提供參考性依據(jù)。

西北油田塔中地區(qū)侵入體輝綠巖電性特征工程影響

塔中地區(qū)位于塔里木盆地中部的沙漠腹地，橫跨卡塔克隆起、古城墟隆起、順托果勒低隆起、塘古孜巴斯坳陷、阿瓦提斷陷5個盆地一級構(gòu)造單元，擁有裂縫溶洞型碳酸鹽巖凝析油氣藏、天然氣藏，其油氣藏具有埋藏深、儲層嚴(yán)重非均質(zhì)、油水分布規(guī)律性差等特點，是塔里木盆地古生界碳酸鹽巖層系重要的油氣富集區(qū)帶。塔中地區(qū)勘探程度低，地質(zhì)情況復(fù)雜，鉆井施工難度大。針對工區(qū)探井的特殊性，在該區(qū)塊曾運用空氣鉆井技術(shù)、自由水基鉆井液技術(shù)、垂直鉆井系統(tǒng)、垂直地震剖面測井技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，本文針對外圍區(qū)塊出現(xiàn)的特殊地層巖性(奧陶系輝綠巖侵入體)展開論述，并通過現(xiàn)場資料的對比，得出對塔中地區(qū)奧陶系輝綠巖侵入體特征的初步認(rèn)識。

1　塔河油田塔中地區(qū)構(gòu)造背景

中石化塔中地區(qū)登記礦權(quán)區(qū)塊8個，經(jīng)過五大演化階段，發(fā)育四期斷裂，形成三大斷裂系統(tǒng)(見表1):塔中地區(qū)斷裂樣式以發(fā)育基底卷入、蓋層滑脫為主;其次走滑斷裂，張性斷裂欠發(fā)育?？v向上，塔中地區(qū)大部分?jǐn)嗔巡磺懈钅嗯柘?、石炭系及以上地層，主要切割奧陶系及以下地層，反映加里東中期～早海西期為主要的斷裂發(fā)育活動期。二疊紀(jì)進(jìn)入了以陸相為主的沉積環(huán)境，晚海西期，本區(qū)發(fā)生了大規(guī)模的火山噴發(fā)及巖漿侵入，火山巖發(fā)育。

圖1　輝綠巖和石英輝綠巖結(jié)構(gòu)對比

圖2　順2井與順北1井綜合測井曲線對比圖

2　侵入巖(輝綠巖)形成機(jī)理與產(chǎn)狀

火成巖是由巖漿直接凝固而成。酸度和堿度是火成巖分類的重要化學(xué)成分依據(jù)，酸度即指SiO2含量。根據(jù)SiO2重量百分?jǐn)?shù)，通常將火成巖分為四大類:超基性(SiO2＜45%)，基性(SiO245～52%)，中性(SiO252～65%)，酸性(SiO2＞65%)。輝綠巖主要由輝石和基性長石(與輝長巖成分相當(dāng)?shù)臏\成巖類)組成，含少量橄欖石、黑云母、石英、磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦等?；孕遍L石常蝕變?yōu)殁c長石、黝簾石、綠簾石和高嶺石;輝石常蝕變?yōu)榫G泥石、角閃石和碳酸鹽類礦物。因綠泥石的顏色而整體常呈灰綠色。它為深源玄武質(zhì)巖漿向地殼淺部侵入結(jié)晶形成，常呈巖脈、巖墻、巖床或充填于玄武巖火山口中的巖株狀產(chǎn)出。按次要礦物的不同，可分為橄欖輝綠巖、石英輝綠巖等。輝綠巖是礦物成分相當(dāng)于輝長巖的基性淺成巖。顯晶質(zhì)，細(xì)-中粒，暗灰-灰黑色，常具輝綠結(jié)構(gòu)或次輝綠結(jié)構(gòu)。即由輝石和斜長石組成，其不同點是呈細(xì)粒結(jié)構(gòu)或呈輝綠結(jié)構(gòu)。所謂輝綠結(jié)構(gòu)，是由自形－半自形的長條形斜長石(肉眼觀察時呈細(xì)針狀)構(gòu)成網(wǎng)格狀骨架(如圖1所示)，在骨架空隙中充填著大致等粒的輝石顆粒。輝綠巖是一種分布很廣的基性侵入巖;常呈巖墻、巖脈、巖床或巖盤產(chǎn)出，它既可以單獨產(chǎn)出，也可以同輝長巖、基性噴出巖共生。

3　塔中地區(qū)奧陶系輝綠巖侵入體

目前，塔中地區(qū)有5口井實鉆有輝綠巖侵入體，且侵入體均出現(xiàn)在奧陶系上統(tǒng)。

3.1分布與埋深

各井分布與埋深情況見表2所示:

圖3　部分井深鉆時變化趨勢圖

表1　塔中地區(qū)地層演化

表2　奧陶系輝綠巖侵入體分布與埋深情況

表3　順北1井輝綠巖段漏失情況統(tǒng)計

表4　側(cè)鉆段、原直井段及設(shè)計預(yù)測對比表

3.2電性特征對比

順2井和順北1井的綜合測井對比圖(如圖2所示)，GR降低與RD、RS升高相對應(yīng)，CAL明顯變大，CNL和AC有較小波動。該綜合測井項目包括GR(自然伽馬)、CAL(井徑)、SP(自然電位)、RD(深雙側(cè)向電阻率)、RS(淺雙側(cè)向電阻率)、RILD(深感應(yīng)電阻率)、RILM(中感應(yīng)電阻率)、RFOC(微球電阻率)、AC(聲波時差)和CNL(補償中子)。

4　輝綠巖侵入體對工程影響

4.1中101井扭矩異常

2012年3月7日11:37，鉆進(jìn)井段5422.73-5423.17m，扭矩由9.2↗12.2KN.M，其它參數(shù)無明顯變化，地層層位:O31，巖性:灰黑色輝綠巖，根據(jù)扭矩變化及鉆時判斷為地層原因造成的。

4.2順北1井鉆時異常

順北1井(側(cè)鉆)于井深6 91 2m揭開奧陶系輝綠巖侵入體，6912m-6938.85m巖性主要為灰綠色輝綠巖，鉆時在主要40-75m in/m，但6938.85m后鉆時突然變慢，至6941m鉆時慢且逐漸增大，詳見圖3。3月19日鉆進(jìn)至井深6941m，鉆壓回壓很慢，鉆進(jìn)時扭矩平穩(wěn)(8.1-8.3KN.M)，打稠塞基本無掉塊返出。鉆進(jìn)時，試驗多種參數(shù):高鉆壓、低轉(zhuǎn)速;低鉆壓，高轉(zhuǎn)速，對機(jī)械鉆速影響不大。錄井撈取巖屑觀察分析，從6940m開始，巖屑較雜:輝綠巖占約60-65%，蝕變凝灰?guī)r占25-35%，燧石占約5%。

原因分析:從鉆進(jìn)參數(shù)保持不變，鉆時突然增加分析，工程參數(shù)及泥漿體系不是主要原因。主要是由于目前地層中含有堅硬致密的燧石礫形成一個類似于結(jié)核的物質(zhì)，這是造成目前鉆時偏慢的主要原因。

4.3阿東1井卡鉆情況

阿東1井是部署在塔里木盆地阿瓦提斷陷東南斜坡上的一口風(fēng)險探井，2013年5月10日8:37下鉆至7404.81m(起鉆前井深7421.09m)，08:57接頂驅(qū)開泵劃眼至井深7417.88m后遇阻，大鉤負(fù)荷由2500.10↗2604.30KN，立壓由21.27↗22.27MPa，扭矩由4.66↗8.2KN.M，09:00憋停頂驅(qū)，卡鉆?？ㄣ@井深:7421.09m;鉆頭位置:7414.59m;層位:奧陶系上統(tǒng)卻爾卻克組(O3qr);巖性:灰黑色輝綠巖。

現(xiàn)場原因分析:(1)地層影響:灰黑色輝綠巖出現(xiàn)坍塌;(2)井斜影響:井斜偏大(爆炸松扣后測多點，測深7336.75m，井斜7.13°)。

4.4順北1井井漏情況

順北1井在輝綠巖侵入體共發(fā)生5次井漏，累計漏失量109.11m3(見表3)。

井漏分析:通過本井實鉆對奧陶系輝綠巖侵入體的鉆探摸索:可知本井區(qū)泥盆系和志留系地層承壓能力較低，地層破裂壓力在1.60g/cm3左右，如果利用上提密度來抑制輝綠巖侵入體的應(yīng)力垮塌，需對泥盆系至志留系進(jìn)行承壓堵漏。

5　侵入體區(qū)域展布不一

············

順北1井所處井區(qū)探勘程度較低，奧陶系無鄰井實鉆資料對比。根據(jù)T70(奧陶系上統(tǒng)桑塔木組)地震反射波顯示:共發(fā)育有29條逆斷層，這些斷層多斷開桑塔木內(nèi)部，向上延伸至志留系，少數(shù)延伸至石炭系，但向下延伸性差，該井側(cè)鉆段侵入體地層與原直井及設(shè)計對比表(見表4)。

(1)設(shè)計侵入體情況:原設(shè)計7003m揭開火成巖侵入體，侵入體井段7003-7133m，段長130m;調(diào)整設(shè)計侵入體井段6905.59-6985. 59m，段長80m。(2)原直井實鉆侵入體情況:原直井于井深6898m揭開火成巖侵入體(巖性淺灰色蝕變凝灰?guī)r)，由于實鉆與設(shè)計誤差較大，二次預(yù)測將侵入體厚度由130米調(diào)整約70米。后因井下復(fù)雜僅鉆進(jìn)至井深6943.68m(揭開侵入體45.68m)，未揭穿侵入體。(3)側(cè)鉆段實鉆侵入體情況:本井側(cè)鉆段于井深6905m揭開火成巖侵入體(巖性淺灰色蝕變凝灰?guī)r)，鉆至井深6945m后出現(xiàn)灰色泥巖，至6956m均為泥巖、含灰質(zhì)泥巖。(4)根據(jù)多點數(shù)據(jù)，本井側(cè)鉆段最大井斜4.4°，井深6895m，垂深6894.09m，斜深與垂深相差約1m，方位344.78，位移11.22m，以此推測井底位移與原直井僅相差約10m。但巖性及侵入體厚度與原直井差異較大。

(1)塔中地區(qū)奧陶系輝綠巖侵入體鉆井過程中存在巖石硬脆、可鉆性差，易發(fā)生井斜、井漏和卡鉆等技術(shù)難點，已成為塔河油田塔中地區(qū)鉆井保質(zhì)量、提時效的瓶頸層段;(2)塔中地區(qū)輝綠巖侵入體目前均出現(xiàn)在奧陶系上統(tǒng)，且埋深一般都在五千米以下，輝綠巖侵入體區(qū)域展布不一、難預(yù)測，厚度跨越較大，目前遇到的多在20米到42米之間;(3)進(jìn)入輝綠巖段深、淺雙側(cè)向電阻率逐步升高，自然伽馬逐漸降低，對應(yīng)較好，井徑擴(kuò)大明顯(輝綠巖屬于硬脆性地層，巖石致密、堅硬，成巖性較好，易垮塌產(chǎn)生掉塊);(4)針對該地層易發(fā)生卡鉆、井漏等工程復(fù)雜情況，施工難度較大，在鉆進(jìn)過程中應(yīng)盡量少的提拉該段的井壁，或靜止循環(huán)沖刷井壁造成“大肚子”或“冰糖葫蘆”，結(jié)合部分井的施工經(jīng)驗，可以考慮對輝綠巖進(jìn)行“專打?qū)７狻?，采用高比重鉆井液密度能較好抑制侵入體的應(yīng)力釋放;或?qū)⑸喜康貙颖∪醵危嗅槍π缘倪M(jìn)行堵漏作業(yè)，有望取得較好堵漏效果，從而快速安全地穿過侵入體。

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