套损形成原因及防护_朱琦.pdf
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1、 化学工程与装备 2023 年 第 7 期 92 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 7 月 套损形成原因及防护 套损形成原因及防护 朱 琦(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江 大庆 163400)摘 要:摘 要:针对 A 区套损较为严峻的形势,对油田正常生产形成了新的挑战。本文立足套损地质学成因和工程学原理,应用多臂井径资料、生产动态资料,明确了嫩二标志层的岩石特性、以及地应力的分布特征是套损发生的主要原因。偏 I 层段存在的上窜条件,是诱发套损的直接原因。通过优化注入方案,普查固井质量,为套损防控提供思路和方法。关键词:关键词:套损;防护 根
2、据萨北开发区套损发生层位大致可将套损发生层位分成三类:嫩二标志层套损以及其他目的层套损等。本文将主要认识和分析前两类套损层位的发生原因及对套损防护的思考。1 从地质发育角度认识套损发生的原因 1 从地质发育角度认识套损发生的原因 1.1 嫩二组标志层套损及形成原因 松辽盆地为大型淡水湖盆沉积,总面积逾 28.7104Km2,历经了断陷坳陷反转 3 个不同的演化过程。嫩二段底部时期盆地水体范围达到最大,生物化石丰富,由于稳定的沉积环境,水平层理发育,化石在地层中顺层展布1。嫩二段底层的这种特定沉积环境与沉积特征构成松辽盆地分布范围最广、易识别的标志层之一,岩性主要为灰色-灰黑色块状泥岩,夹薄层的
3、油页岩,水平层理较为发育,岩石中富含丰富生物化石。1.1.1 岩心观察与描述 根据嫩二段底部标志层的特征,将嫩二段底部岩石可分为 3 个部分,即标志层之上段标、志层段和标志层之下段。通过观察对比发现:3 段岩石岩性均为块状泥岩,但在岩石矿物含量、油页岩夹层比例和产状等方面都有明显的区别。表 1 嫩二底矿物成分含量表 表 1 嫩二底矿物成分含量表 类别 标志层之上 标志层 标志层之下 粘土矿物 50%60%45%55%60%70%泥砂屑 30%40%20%40%10%20%炭化植物屑 1%1%微量 介壳屑 1%2%5%2%泥晶方解石 较少 较少 表 2 嫩二底粘土矿物相对含量 表 2 嫩二底粘土
4、矿物相对含量 类别 标志层之上 标志层 标志层之下 蒙脱石 无 无 无 伊蒙混层(I/S)80%85%75%85%83%混层比(I/S)60%70%40%50%55%伊利石(I)14%18%15%20%15%高岭石(K)1%1%1%嫩二段底部岩石中,不论是标志层还是非标志层,均不含纯蒙脱石。标志层相比较非标志层,无论是粘土矿物总量以及 I/S 含量都比较低,这就说明了,即使伊蒙混层矿物遇水会发生一定的膨胀(远小于蒙脱石的膨胀率),标志层泥岩的膨胀程度也远远低于非标志层(表 1)(表 2)。1.1.2 嫩二段套损地质原因总结 综合岩心观察描述、镜下鉴定与矿物成分测试总结得出:嫩二段底部标志层具有
5、硬岩性薄弱面的特性,嫩二段底部标志层遇水不蠕变、不膨胀,而且抗水化,这样当岩石受到剪切应力加载时,就会沿标志层的化石薄弱面进行应力剪DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.07.098 朱 琦:套损形成原因及防护 93 切,使得套管发生形变破坏。由于岩石不蠕变不膨胀,且是岩性薄弱面,化石层破裂开启后水侵范围很容易进一步的扩大,最终形成成片套损。从水侵区的新井或补充井的自然电位曲线或声波变密度曲线上的变化也可以印证水侵的存在。1.2 油层部位套损及形成原因 非油层段套损与油层段套损有很大的区别,非油层段套损多发生在某一个层位上的剪切错断或剪切形变,嫩二底标志层上的套损主要发生在
6、具有化石层的岩性层位上;而油层段套损主要以剪切变形段的形式出现,可能有多个剪切变形段伴生,随着剪切作用的进一步加重,薄弱面会逐渐演变成剪切变形直至错断。1.2.1 油层段套损层位 由套损实际发生情况统计结果可以看出,萨北开发区油层部位套损主要分布于萨 I 组,萨 II 组和葡 I 组次之。萨I 组套损井数占全部套损井数的 23%。发生在泥岩层位的井数占油层部位套损井数比例的 60%。而发生在砂岩层位的套损井,套损井段也表现出泥砂交互的特点。1.2.2 油层段套损程度 根据多臂井径测井成像解释资料,其中油层组的 11 口套损井的 20 个套变井段中有 13 个套变段长度大于 3 米,而标志层4口
7、套损井的7个套变段中只有1个套变段长度大于3 米。反映出油层组发生套损时更容易表现为以套损段的形势出现。根据油层组套损发生时,所受剪切力的由弱到强的顺序,可以将套损情况大体分为四类:轻剪变段、轻剪变点、重剪变段、重剪变点。1.2.3 沉积环境与沉积相对有层段套损的控制 油层段套损的地质成因是受沉积环境与沉积相控制的。以套损发生较为集中的萨一组为例,萨一组的沉积环境主要为滨湖-浅湖环境,沉积相主要为三角洲内前缘向三角洲外前缘转变,整体上呈现出水进旋回,三角洲的建设能力下降,水动力条件变弱,使得砂岩沉积不断变薄甚至尖灭,泥岩沉积则不断加厚。在大的水进旋回的背景下,观察其小层岩性特征,可以看出有砂泥
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