（矿产普查与勘探专业论文）通南巴地区气藏地质特征及完井管柱优化研究设计.pdf

通南巴地区气藏地质特征及完井管柱优化研究设计 作者简介：雷炜，男，1 9 8 1 年5 月生，2 0 0 3 年从师于施泽迸教授，于2 0 0 6 年7 月毕业于成都理工大学矿产普查与勘探专业。 中文摘要 通南巴构造位于四川盆地川东北褶皱带的东北段，为一大型背斜，初步估算 区带天然气总资源量约5 5 0 1 1 0 ”m ，有着良好的油气资源前景。但由于该地区 勘探开发尚处于初期，有针对性的开展该地区的完井管柱研究工作还较少，未形 成一套完善的完井管柱优化设计技术，给该地区的完井管柱设计带来了一定的难 度，制约了该地区勘探开发的进程。 本文作者通过对通南巴地区的地质特征进行总结，对该地区的勘探开发主 要目的层飞仙关三段及嘉陵江二段的地层特征、构造特征、储层特征及气藏特征 进行了分析，认为高温高压、含酸性腐蚀气体为目标层位的主要特点。 通过对勘探现状的分析，提出了完井测试、完井生产管柱分别应用的原则， 以适应于目前的勘探开发的要求。同时通过管柱敏感性分析及广泛调研对比，确 立了通南巴地区合理的管柱尺寸，初步筛选了抗腐管材、特殊螺纹、封隔器及配 套工具。 基于大量计算，对完井管柱的强度进行了校核，包括：抗拉、抗内压、抗 外挤强度及三轴应力分析，并对管柱的变形进行了初步的分析，提出了管柱变形 过程中伸缩短节的重要性，并选择已获工业产能的河坝1 井进行了管柱强度校正 及管柱变形的模拟计算、分析。 通过对完井管柱设计各单位的总结归纳，提出了通南巴地区完井管柱的优 化设计方法及流程，将为后续设计工作的开展及该地区的安全勘探开发提供有力 的保障。 关键词：通南巴地区；完井管柱；优化设计；力学分析；形变分析 t h e g e o l o g yf e a t u r eo ft o n gn a n b a a e r aa n dt h ec o m p l e t ec l i m b m a j o r i z a t i o ns t u d yd e s g i n i n t r o d u c t i o no ft h ea u t h o r l e iw e i ，w a sb o mo nm a y1 3 ，1 9 8 1 u n d e rt h e g u i d a n c eo fp r o f s h iz e j i n ，h ew a sg r a d u a t e df r o mc o l l e g eo fe n e r g ya tc h e n g d u u n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g yo nj u n e2 0 0 6 a b s t r a c t t e c t o n i co ft o n gn a n b ai sl o c a t e di nn o r t h e a s tp a r to fn o r t h e a s tf o l d e dz o n ei n s i c h u a n i ti sal a r g es c a l ea n t i c l i n e a c c o r d i n gt oi n i t i a le s t i m a t e ，i tc o n t a i n sa l m o s t 5 5 01n a t u r a lg a sa n dh a sg o o dp r o s p e c t d u et ot h ee x p l o r a t i o nh e r ej u s tb e g i n n i n g a n df e ww o r k sa b o u tw e l lc o m p e t i t i o nh a v eb e e nc a r r i e do u ti nt h i sa r e a ，w eh a v e n o tf o r mas e to ft e c h n i q u eo fw e l lc o m p e t i t i o nm a j o r i z a t i o nd e s i g n ，i tb r i n g si n s o m ed i f f i c u l tf o rw e l lc o m p e t i t i o nd e s i g na n dr e s t r i c t st h ep r o g r e s so fe x p l o r a t i o n a n dd e v e l o p m e n ti nt h i sa r e a ， t h r o u g hs u m m i n gu pt h eg e o l o g yf e a t u r eo ft h i sa r e a ，t h ea u t h o ra n a l y s e st h e m a i na i mo fe x p l o r a t i o na b o u ts 扛a t a 、s t r u c t u r e 、r e s e r v o i ro ft 1 f 3a n dt j 2 。b yt h i s a n a l y s i s w et l l i n kh i g ht e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r e 、e r o d eg a st h a tc o n t a i nh 2 s a r e t h e m a i nc h a r a c t e r so f a i ms t r a t a t h r o u g ha n a l y s i sa b o u te x p l o r a t i o na c t u a l i t y , w eb r i n gf o r w a r dt h er u l e so nw e l l c o m p l e t i o nt e s ta n de a c ha p p l i c a t i o n t h e s er u l e sa r ea d a p tt ot h er e q u i r e m e n to f c u r r e n t e x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n t a tt h es a m et i m e ，b ya n a l y s i s o fw e l l c o m p i e t i o ns e n s i t i v i t ya n dw i d er e s e a r c hc o n t r a s ts t u d y , w ee s t a b l i s ht h em o s ts u i t a b l e t u b u l a rc h a p i t e rs i z e ，a n di n i t i a l l ys e l e c ta n t i e r o d em a t e r i a l 、p a r t i c u l a r l ys c r e w t h r e a d 、p a c k e ra n dc o r r e l a t i v et o o l s a c c o r d i n gt om u l t i p l ec a l c u l a t i o n ，a d j u s t i n gt ot h es f f e n g t ho fw e l lc o m p l e t i o n i t c o n t a i n sr e s i s td r a u g h t 、r e s i s ti n n e rp r e s s u r e 、r e s i s to u t s i d ep r e s s u r ea n dt h r e et r i a x i a l s t r e s sa n a l y s i s 。i ta l s oi n i t i a l l ya n a l y s i st h ed e f o r mo fw e l lc o m p l e t i o na n db r i n g f o r w a r dt h ei m p o r t a n c eo f i t sf l e x a n dw ea l s oc h o o s eh e b a 1w e l lt h a th a si n d u s t r i a l p r o d u c tt oa d j u s ti n t e n s i t yt u b u l a rc h a p i t e ra n dt oa n a l y s i sd e f o r m a t i o ns i m u l a t i o n t h r o u g hs u m m i n gu pt h ee a c hu n i to fw e l lc o m p l e t i o n ，t h ea u t h o rb 血培o u tt h e m a j o r i z a t i o nd e s i g na n dp r o c e d u r e o fw e l lc o m p l e t i o n i ts e t ag o o dg u a r a n t e ef o r l a t e re x p l o r a t i o nw o r ki nt h i sa r e a k e y w o r d s ：t o n gn a n b aa r e a ；w e l lc o m p l e t i o n ；m a j o r i z a t i o nd e s i g n ；m e c h a n i c s a n a l y s i s ；d e f o r m a t i o na n a l y s i s i i 第l 章引言 第1 章引言 川东北区块的油气勘探始于上个世纪五十年代，至今经历了半个多世纪， 在这五十余年里，重点开展了地面地质调查、构造详查、构造细测、各类地震勘 探及浅、中、深井、超深井钻井勘探工作。它是中石化西南分公司长期从事油气 勘探的重点地区，其中通南巴为川东北区块中的重点勘探区块。 川东北地区主要海相碳酸盐岩地层，同时含一定量的膏岩井段，其地层压力 梯度、岩性、储层特征差异决定了套管层次结构及完井管柱、井下工具使用的差 异性。高温、高压地层及含h 2 s 、c o ：、地层水等流体特性对完井管柱的腐蚀性不 容忽视。含h ：s 和c o ：腐蚀性气体、高温、高压的气田在国内、外也并不多见， 可供借鉴的成功经验不是很多，还未有一套适应于通南巴地区的完井优化设计体 系。 因此确立通南巴地区合理的完井管柱是相当重要的，这样才能保证该地区 勘探和开发的顺利进行。 1 1 国内外现状 世界高含h 。s 、c 0 。的气田主要分布在美国、法国、加拿大、前苏联、德国等 国家或地区，其中高含硫气田最多的是加拿大，我国也是拥有高含硫气田的少数 国家之一。 目前世界上已发现的高含硫气藏虽为数不多，但其储量却不可忽略，尤其是 在一次性能源越来越少的情况下，开发利用这部分开采难度较大的资源具有十分 重要的现实意义。在高含h ：s 、c o ：气田开采过程中会遇到比一般气田开发更多和 更复杂的问题，由于h ：s 和c o ，具有十分强的腐蚀性，在完井管柱的设计上，考 虑的情况更为复杂，都需采用一些特殊的防范措施。美国、法国、加拿大、前苏 联、德国等多年来均已在开发利用高含硫天然气方面积累了相当丰富的经验。 国内含硫量最高的当属华北赵兰庄油田伴生气，其含硫量一般都在4 0 6 0 ，最高达9 2 ，并伴有较高的c o 。含量。其次是四川部分气田，如川东卧龙河 卧6 3 井气体中h ：s 含量高达3 0 。近期中石油西南油气田分公司又发现了h ：s 含量达1 0 1 7 且c o 。含量达5 8 的渡口河、铁山坡和罗家寨等气田。西南 油气田分公司己将这些高含硫气田作为西气东输的气源之一。 通过对国内外含h 。s 、c o 。气井的调研，主要现状为： 1 1 1 、采用金属密封系统 金属密封系统是密封领域的一项先进工艺技术。在高温、高压、高产、高含 成都理工大学硕士学位论文 硫深井中，从井下装置、油管、套管、直至井口装置都广泛采用金属对金属的密 封技术。 1 1 2 、完井管柱结构 完井投产管柱结构特点：( 1 ) 完井管柱大都采用低合金钢；( 2 ) 井下油管柱 坐( 插) 在封隔器上，此封隔器能保持油、套管环形空间充满含缓蚀剂的液体( 如 柴油等) ，从而隔离了套管内壁和油管外壁与h 。s 、c o 。的直接接触，使油、套管 得到了充分的保护；( 3 ) 井下工具、油管、套管，直至井口装置广泛采用金属对 金属的密封技术；( 4 ) 完井管柱安装有缓蚀剂或硫溶剂的注入( 或热油循环) 通 道，能满足连续或定期注入缓蚀剂( 或硫溶剂) 的要求。 i 1 3 、油、套管的应力设计 含硫气井对油、套管的腐蚀损坏相当严重，为了设计含硫气井的套管和油管， 美国埃克森公司研究出了一种叫做v o nm i s e s 的管柱设计法，使管柱更能适应含 硫气井的井下受载情况，收到了良好效果。 1 1 4 、生产油管的选择 1 、选择方法 油管的选择，除要考虑油管的抗拉、抗内压、抗外挤强度外，对高含硫气田 的气井，还要从腐蚀角度考虑油管的内径、金属材质和扣型。 对大产量气井，冲蚀的作用是不可忽视的。在冲蚀和腐蚀双重作用较强的 井内，选择合适的油管内径非常重要。因此，冲蚀速度的计算和合适的油管内径 计算对减缓腐蚀是个关键性的因素。 2 、金属材质 高含酸性气的气井完井油管材质选择，美国按美国防腐工程师协会于1 9 7 5 年制定的n a c em r o 卜7 5 标准进行选材，多年来未发生过硫化物应力开裂。 国外高含硫气田所采用的材质举例如表卜1 所示。 3 、扣型选择 对高温、高压、高含酸性气体的气井，世界各国都在开发特殊螺纹连接的油、 套管，以满足连接强度、抗磨损及气密性等方面的要求。应用较广、生产量较大 的主要有：v a m 、b d s 、n s c c 、n k 系列、f o x 、h yd r i l 等特扣管材。其中v a m 扣 开发较早、应用量较大。日本生产的气密性较好的v a m 、n s c c 、f o x 、n k 一3 s b 等 特扣管材在我国高压气井收到较好的效果。 第1 章引言 表卜1国外高含硫气田油管所采用的材质 气田名称油管材质 f o o t h i l i s 气e h ( 加拿大)l 一8 0 、k 一5 5 b e a r b e r r y 气田( 加拿大) c 一7 5 l a c q 气田( 法国)a p s i o m 4 、c h r o m e s e o 、v a n a d j u m 、n 8 0 还原钢 t h o m a s v i l l e 气田( 美国)s o o 一9 5 、m p 3 5 n 、h a s t e l l o yc 一2 7 b b l a c kc r e e k 气田( 美国) s o o 一9 5 、c 一7 5 、j - 一5 5 塔斯卡卢萨t r e n d 气藏( 美国) 1 3 c r 钢 南奥尔登气田( 德国) a p i 标准5 a c c 1 5 钢级 k a y b o b s o u t h 气田( 加拿大)a i s i 一1 0 4 0 、a s t m a 3 5 1 一c a l 5 、含c r l 2 不锈钢 4 、延长油管柱寿命的方法 国外在开发高含硫气田时，对延长油管柱使用寿命主要考虑以下几点： 选用硬度均匀、含碳量低的油管： 使用硬度不超过h r c 2 2 的低碳合金钢或硬度不超过h r c 3 5 的有色合金 ( n i c r ，n i c r c o ，n i c r m o c o ) ： 不使用缓蚀剂的井，考虑使用n i _ c r 合金、n i c r m o 合金： 选择经过热处理消除了残余应力的油管。 5 、完井的井下工具及其配套设备 国外高含硫气井的生产管串基本上采用封隔器加缓蚀( 硫溶) 剂，注柴油或 热油循环的办法对气井油、套管进行防腐、防硫堵及防水化物形成。 适用于高含硫气田的封隔器及完井配套设备如滑套、座放短节、井下安全阀、 油管伸缩器、堵塞器、磨铣延伸管等，主要有美国b a k e r 公司、w e a t h e r f o o d 公 司和h a l l i b u r t o n 公司生产的产品。 1 2 通南巴地区完井管柱研究存在的主要问题 目前，通南巴地区的勘探虽然已经开展了近半个世纪，但对高温、高压、 含硫气井的完井管柱设计并未形成一套成熟的技术，主要是借鉴国内外相关资料 进行选择，但仍然存在以下问题： ( 1 ) 管柱材质选择困难 国外抗腐蚀材质的选择通常是根据n a c e 进行选择，对于含硫腐蚀，通常是 选择高含铬锰合金钢，其价格极为昂贵，对于勘探井来说，投资风险极大。而对 于经济性油管，具有着多样性，性能测试手段缺乏等原因，因此选择其他经济性 成都理工大学硕士学位论文 油管时，难度较大。 ( 2 ) 扣型的确定 对于高温高压气井，通常采用特殊螺纹，目前市场常使用的螺纹数目较多， 性能各异。随着国产螺纹的生产，使成本大大降低，但仍需要准确的对其进行评 价。从安全、经济、高效综合考虑选择何种螺纹，是目前需要解决的问题之一。 ( 3 ) 封隔器及配套工具选型困难 对于该类气藏，国内外的经验是采用永久式封隔器完井，但对于该地区的 勘探井，若直接下入永久式封隔器完井，若产层未获工业产能，投资风险过大， 并且后期修井作业施工困难，因此，选择合理的完井方案及配套工具具有重要的 现实意义。 ( 4 ) 管柱力学分析薄弱 目前分公司针对深超深、高温高压气井的管柱力学分析技术还比较薄弱， 无法对现场提供有效的技术支持，如何完善管柱力学分析，对现场施工及管柱设 计都有着指导性价值。 1 3 研究内容 本项目的研究任务为：针对通南巴地区储层特征、地层流体特征和储层改 造及气井生产的需要，通过对该地区地质特征和岩石物性的研究，确定气藏合 理的完井管柱。 该研究的关键技术为 1 、管柱各参数优选技术 2 、管柱相关力学分析方法 内容包括以下几点： 1 、完井管柱优选 1 ) 管柱的尺寸分析 2 ) 管柱的材质分析 3 ) 管柱扣型分析 4 ) 管柱结构设计 2 、完井管串计算和强度校核 1 ) 完井管柱受力分析 2 ) 温度剖面建立及管柱热应力分析 3 ) 完井管柱强度校核 4 ) 管柱变形及位移分析 4 第1 章引言 1 4 研究路线及主要成果 1 4 1 技术路线 为了实现上述研究内容和研究目的，本次研究从川东北储层地质特征资料 入手，根据研究总体思路制定出川东北地区完井管柱研究及优化设计的技术思路 和技术中路线见图1 1 。 图1 _ 1 论文技术路线图 1 4 2 论文的主要成果 ( 1 ) 确立适应于通南巴地区的完井管柱优选技术，优选出相应的管材、尺 寸、螺纹、封隔器等相关参数，以适应于该地区完井作业的进行； ( 2 ) 确定适应于超深、高温、高压、含封隔器或复合管柱的力学分析方法； ( 3 ) 形成该地区相应的优化设计技术，为该地区的完井设计提供有利的指 导意义。 成都理工大学硕士学位论文 第2 章气藏地质特征 2 1 区域概括 2 1 1 、地理及区域构造位置 通南巴及周边地区主要包括通南巴地区石油天然气勘查区块、南江、宁强、 西乡油气勘查区块和巴中油气勘查区块等广大地区( 图2 - 1 ) 。 图2 - 1通南巴、南江j 西多宁强、巴中登记区块及地理位置示意图 l 、通南巴地区 通南巴地区横跨四川省通江、南江、巴中三县区域，区块登记情况见表2 1 。 表2 1 通南巴、南江一西乡一宁强、巴中区块登记情况表 勘查面积 区块名称极值坐标 ( 胁2 ) 经度：1 0 6 0 3 3 0 0 ”1 0 7 。2 2 0 0 ” 四川盆地通南巴地区石油天然气勘查 2 9 1 9 0 l 纬度：3 1 。5 4 0 0 ”，3 2 。2 0 0 0 ” 经度：1 0 6 。0 i 一1 0 7 。3 0 川i 、陕四川盆地南江区块油气勘查 4 6 5 3 3 7 5 纬度：3 2 0 1 0 3 2 0 3 4 经度：1 0 5 0 4 5 | - 1 0 6 。4 2 川i 、陕四川盆地宁强区块油气勘查2 0 2 2 6 5 4 纬度：3 2 。3 4 r - 3 2 0 5 1 4 经度：1 0 7 0 2 1 1 0 7 0 5 3 7 陕西省四川盆地西乡区块油气勘查 1 5 4 82 7 4 纬度：3 2 0 3 4 3 2 。5 3 经度：1 0 5 。5 i i l 0 7 。0 3 四j i 省四川盆地苍溪一巴中区块油气勘查 3 2 3 0 2 6 5 纬度：3 1 。4 27 3 2 。0 0 工区属中低山区，地面海拔4 0 0 1 3 0 0 m 左右，总体地势偏陡，相对高差 1 0 0 5 0 0 m ，气候温暖潮湿，年平均气温1 3 4 ，最低气温可达5 3 ，最高气 第2 章气藏地质特征 温为4 1 3 ，常有春雨、夏旱、秋涝、冬干的气候特征。全区物产丰富，乡村 公路纵横交错，交通便利，有利于气田的勘探开发。 区域构造上位于四川盆地川东北褶皱带的东北段，介于米仓山冲断构造带和 大巴山弧形冲断构造带的构造叠合区，其西北为米仓山前缘构造带，东南为川中 平缓构造带。构造带走向由南向北呈北东向至北北东向，为一大型背斜，构造闭 合面积9 0 4 5 k m 2 ，闭合高度1 8 0 0 2 0 0 0 m ，由西南往东北划分为三个次级构造： 南阳场断背斜构造、涪阳坝断块构造和黑池梁断背斜构造( 图2 2 ) 。 图2 - 2 通南巴地区区域构造位置示意图图 2 、南江、宁强、西乡油气勘查区块 该区块行政区划属于四川省南江县、陕西省宁强县、西乡县( 表卜1 、图卜1 ) 。 区块内地势北高南低，海拔一般在1 0 0 0 m 以上，河谷地带一般在7 0 0 9 0 0 m ，部 分地方尚有原始森林存在。区内河流发育，属于汉江和嘉陵江水系，切割很深， 多形成高山峡谷。区内气候温和，四季分明，交通较为发达。 区域构造位于四川盆地北缘，归属于扬子板块的西北缘。其北侧为秦岭造山 带南缘的米仓山冲断构造带，东北侧为大巴山前缘推覆构造带，西北侧为龙门山 断褶带。整个工区在古生代早中三叠世时为上扬子地台沉积的一部分，在中、 新生代时为米仓山一大巴山的前陆盆地区域( 图卜2 ) 。 3 、巴中勘查区块 该区块位于通南巴区块的西南，南江区块的南部。该区块整体埋藏深，构造 变形弱，地层产状平缓，处于川北凹陷与川中隆起的过渡带，区块内地表出露侏 罗系上统一白垩系地层，发育又花丛等地面构造。 成都理工大学硕士学位论文 2 1 2 、勘探简况 川东北地区的油气勘探工作始于二十世纪五十年代，重点开展过地面地质调 查、构造详查、构造细测、各类地震勘探及浅、中、深、超深钻井勘探工作。 2 0 0 3 、2 0 0 4 年在南江区块完成3 条区域侦察测线及3 4 条地震测线、一次覆 盖剖面总长1 2 6 6 ，2 6 5 k m 的二维地震测线。 到目前为止全区共完成二维地震测线9 9 条，次覆盖3 1 4 3 3 4 3 k a n ，满覆盖 2 8 3 9 0 2 8 k m ，测网基本达到1 2 k r n x 2 k r n 的详查程度，三维地震8 8 4 8 k m 2 。通 南巴构造带目前完钻7 口井，其中海相碳酸盐岩探井3 口( 河坝1 、川涪8 2 、川 巴8 8 ) ，总进尺2 5 2 6 2 0 7 m 。 经过5 0 余年的勘探，进行了大量的地质、地球物理、地球化学勘探，并且 进行了大量的钻探工作，不断有所发现。截止目前，通南巴构造带已完钻井7 口，正钻井1 口：通南巴周边的宁强地区已完钻井3 口，南江地区2 口，巴中地 区2 口。获工业油气流井2 口( 川涪8 2 、河坝1 井) 。 2 2 区域地质特征 2 2 1 、地层特征 根据地表露头及钻井揭示，川东北地区下古生界地层较为完整，仅缺失志留 系上统( 表2 - 2 ) 。上古生界缺失了泥盆系全部及石炭系大部，仅残留中石炭统黄 龙组；二叠系齐全。中生界三叠系、侏罗系保留较全，下白垩统保留较好，上白 垩统缺失。新生界几乎没有沉积地层保留。 表2 2 通南巴一南江地区地层简表 段厚度资料 系统组岩性概述岩相特征 ( 代号) f m l来源 中下剑门浅湖与 白垩系 k i 0 - - 1 6 0 0 棕红色泥岩与灰白色岩屑硅石石英砂岩 统关组河流相 蓬莱棕灰、棕红色泥岩与棕灰、紫砂色长石岩屑砂浅湖与 地表 上统 h p 0 1 0 0 0 镇组岩河流相资料 浅湖与 侏遂铷j z s n2 6 0 - 4 1 0棕红色泥岩央细粒屑砂岩 滨湖 雠1 5 0 0 棕紫色泥岩与灰、嵌绿色财屑长石石英砂岩浅湖与川涪8 2 庙组 j 2 s 1 9 5 0 河流相井、川 罗 中统 下懈棕紫色泥岩夹细粒长石岩屑砂岩顶有黑色页湖泊与 巴8 8 庙组 j 岱 2 5 0 4 8 0 岩河流相 井、i 千佛绿灰色泥岩与浅灰色细冲粒岩屑砂岩夹黑色浅湖与 涪1 9 0 系 j z q 2 6 0 5 0 0 崖组页岩滨湖相 井、河 自流灰色灰绿色泥岩夹岩屑砂岩及黑色页岩、顶有湖相与 坝l 下统j 2 5 0 - 4 5 0 井、扁 井组介壳获岩河沼相 = 须家中上部黑色页岩夹岩屑砂岩，下部灰白色岩屑湖相与 i 井、 k 3 1 0 - - - - 4 5 0 龙4 井 河组 砂岩夹黑色页岩河流相 中统 l ， 7 1 4 0 深灰色云岩夹硬石膏及灰岩潮坪 综台资 叠雷 t 2 ，1 5 0 2 6 0深灰色灰岩夹硬石膏灰岩 浅滩、潮坪 料 口 t 2 产 ( ：0 2 3 0 深灰色云岩与硬石膏互层潮坪 第2 章气藏地质特征 坡 t z l 。 6 0 1 3 0 硬石膏夹云岩投砂屑灰岩，底为”绿豆岩” 潮坪 系组 上部硬石膏，下部云岩克鲕或砂屑云岩( 局部高 t t 5 3 7 1 2 0 度剥蚀1 嘉 t 一7 4 叫 上部硬石膏及岩盐，下部云岩夹鲕或粒屑云岩 陵 t ， l o o i 舶 敏岩央硬石膏及砂屑扶岩 台地蒸发相 江 t 2 舻咖 硬石膏与云岩及砂屑云岩互层 组 t l ，1 苫p 砌深灰色灰岩夹紫灰色藏岩 下统 t 一8 0 1 6 0灰色泥质灰岩、灰紫色云岩与碗石膏 灰、深灰、紫灰色微晶灰岩、深灰色亮晶砂屑 飞仙 t ， 1 3 4 l5 7 鲕粒灰岩夹绿灰色含泥微晶灰岩 开阔台地相 关组 灰、绿灰、紫灰色泥质灰岩、含泥灰岩间夹灰 t y 3 0 0 5 0 8 色微晶灰岩 tl ，l1 0 2 1 7 0深灰、绿灰色泥品灰岩夹泥质灰岩 长兴组 p 2 c 1 6 _ 删灰色生物灰岩、硅质泥页岩，或具溶孔云岩丌阔台地拥 一 上统 昊家台地、台盆 河坝 一 坪组 p 2 w 麓瑚 灰色燧石灰岩古燧石层，底为黑色页岩 l 井、 ( 淘1 、扁l 叠茅口组p l m h 旷锄 深灰色生屑微晶灰岩，含泥扶岩，顶有硅质 开阔台地相 井、龙 下统 栖霞组 p j q 7 l 5 。 卜部为浅灰色生屑灰岩，下部为深灰色微晶灰 4 井及 系 开阔台地相 岩夹生屑扶岩，黑色页岩 区域 粱山组 p l o 3 0黑色页岩夹砂岩滨海相地层 灰色角砾亮晶介棘屑灰岩，深灰色含粉砂微晶 厚度 石炭系上统黄龙组c 2 h0 - 4 0残余骨眉灰岩，含白云质泥岩、含粉砂泥岩，局限台地相 资料 泥岩 通南巴及南江地区发育巨厚的沉积地层，累计厚度6 0 0 0 1 2 0 0 0 m ，与邻区 地层可对比。区内沉积基底为元古界火地垭群变质岩及花岗岩，从震旦系陡山沱 组至中生界中三叠统雷口坡组为海相地层，受地壳抬升作用的影响，其间缺失上 寒武统、下奥陶统、上志留统、泥盆系、下石炭统及雷口坡组上部地层；中三叠 世后期为陆相地层沉积。通南巴构造带背斜轴部出露最老地层为上侏罗统蓬莱镇 组，向斜最新地层为下白垩统剑门关组地层。 受构造运动影响，地层间发育较多不整合面，在海相地层中，志留系与石炭 系、石炭系与二叠系、上、下二叠统之间皆为平行不整合接触关系，分别是加里 东运动、云南运动和东吴运动等影响的结果。晚三叠世末期的印支运动，四川盆 地整体抬升成陆，古特提斯海海水彻底退出扬子地台，接受以陆相碎屑岩为主的 湖泊一三角洲一河流沉积。 该区主要含气层位为下三叠统嘉陵江组二段、飞仙关组三段和上二叠统长兴 组。河坝1 井钻探揭示，嘉二段为砂屑滩白云岩储层：飞三段为台地边缘相，上 部为灰岩，下部为鲕粒灰岩和灰岩，鲕粒灰岩为含气储层；长兴组为礁滩相白云 岩储层。 2 2 2 、构造特征 通南巴构造带总体为一大型n e e 转n e 向的隆凹格局，北部为池溪向斜， 中部为通南巴背斜构造带，南部为通江一巴中向斜。是印支一早燕山幕于盆地北 部中生代拗陷中褶皱隆起的大型n e 向构造带，喜山期受大巴山推覆带的影响， 9 成都理二| _ ：大学硕七学位论文 在n e 向构造带叠加了n w 向背斜和断裂。 该构造带为多期次、多方向构造叠加而成，使构造带受到了不同程度的干扰 与改造。构造带轴长9 0 1 0 0 k m ，闭合面积9 3 7 7 3 8 k m 2 ，闭合幅度1 8 0 0 2 0 0 0 m ， 背斜两翼基本对称，总体为北翼缓，南翼陡。被n w 向断裂分割形成三段：西 段为南阳场断鼻构造，中段为涪阳坝断块构造，东段为黑池梁断鼻构造。主要高 点有元覃、仁和场、狮子坪、河坝场、母家梁、新场坝、邱家坪、马路背、草庙 子、山坪里等f 图2 - 3 1 。 图2 - 3 通南巴背斜构造带分段平面图 纵向上，由于地层剖面中存在雷口坡组至嘉陵江组膏盐岩，断层和构造形态 往往在膏盐层中发生滑脱和消减，构造形变在纵向上表现出不协调性，以主滑脱 层( 雷口坡组至嘉陵江组膏盐岩) 为界，分为上、下构造形变层，两个断裂系统。 2 2 3 、储层特征 通南巴地区发育的主要储层有：上二叠统长兴组礁滩白云岩储层、下三叠统 飞仙关组三段鲕粒滩储层、下三叠统嘉陵江组二段砂屑滩储层以及陆相的须家河 组二段砂岩储层、侏罗系大安寨段介屑灰岩及千佛崖组砂岩储层。 1 、长兴组储层特征 目前，已在通南巴工区北部( 通江铁场河) 与川东地区( 达县宣汉樊哙) 发现了 大规模的台地边缘生物礁滩组合。礁滩一白云岩储层分布较广，黄龙场生物礁已 获工业气流，盘龙洞发现生物礁古油藏，黑池梁断鼻构造也位于礁滩发育有利带 上，有多条地震剖面上预测有礁滩异常，预测的白云岩储层发育区异常面积大， 为重要的储集层系。 ( 1 ) 区域沉积相展布 第2 章气藏地质特征 二叠纪开始，地壳全面下降，除北侧大巴山古陆，西侧康滇古陆和东侧江南 古陆呈岛链或孤岛露出水面外，上扬子古陆全部被淹没，广泛的海侵使下二叠统 覆盖在石炭系等不同地层时代之上。早二叠世末，受东吴运动的影响，盆地再度 露出水面遭受剥蚀，造成二叠系上、下统之间的沉积间断。晚二叠世海水再次入 侵，与早二叠世相比，古陆范围扩大，特别是在早二叠世以岛链形式出现的康滇 古陆这时已连成一体，它对晚二叠世早期的海盆面貌和沉积相分布起到了重要的 控制作用，表现出自西而东逐渐由陆向海过渡。晚二叠世后期，海侵规模达到了 最高潮，除川i 西南外，以长兴组为代表的浅海碳酸盐岩广泛分布，并且沿龙门山、 大巴山和江南古陆前缘，还有半深海相的硅泥质沉积( 大隆组) 。晚二叠世的沉积 相带自西南向东北，由陆相一陆海过渡相一浅海相一半深海相( 图2 4 ) 。 图2 4四i i 盆地晚二叠世长兴期岩相古地理图 ( 引自中国石油志四川油气区石油地质编写组。石油工业出版社1 9 8 9 ：p 5 9 ) ( 2 ) 长兴组礁滩相特征 前期进行的地表调查已经在通南巴工区西北部( 南江铁场河) 与川东地区 ( 达县宣汉樊哙) 发现了大规模的台地边缘生物礁滩组合。 长兴组生物礁主要发育在台地边缘相，即台地向盆地过渡的斜坡地带的线 状礁( 如宣汉樊哙盘龙洞、羊古洞生物礁、南江铁场河生物礁) ，台地内部某些地 方发育点礁( 如黄龙4 井生物礁) 。礁体外型多呈丘状隆起，岩性与围岩具明显差 异。单个礁体纵向上具有礁基( 微晶灰岩或砂屑灰岩) 一礁核( 礁灰岩) 一礁盖( 自 云岩) 的特征，礁盖白云岩是由于白云岩化形成的，部分礁核也被白云岩化。对 于台地边缘礁来说，由于长兴组生物礁多是在高水位体系域( h s t ) 形成的，横向 上沉积物具有向深水迁移的特征( 这是重要的预测依据) ，并可能有多个礁体发 成都理工大学硕二 学位论文 育。 礁体纵向上岩性变化具有以下特征：礁核( 礁灰岩) 一礁盖( 白云岩) 一滩( 砂 屑灰岩) 一台地( 微晶灰岩) 一潮坪( 白云岩) 。礁体横向上的沉积物岩性变化有以 下特征，即由台地相的微晶灰岩一台地边缘相的礁滩灰岩一深水相的泥页岩和硅 质岩。长兴组生物礁发育两套高孔隙度的白云岩，一套是生物礁顶部潮坪相白云 岩：另一套是生物礁礁盖白云岩。由已知几个长兴组台地边缘礁沉积模式图可知 ( 图2 5 、2 6 ) ，在台地边缘礁滩顶部都发育有厚层高孔隙白云岩，而白云岩向 台地或盆地却过渡为灰岩。长兴组生物礁白云岩主要受控于台地边缘礁滩的展布 形态。 图2 - 5宣汉樊哙地区长兴组生物礁沉积相剖面图( 地表露头绘制) 图2 6四川南江铁场河地区长兴组生物礁沉积相剖面图( 地表露头绘制) ( 3 ) 长兴组物性特征 由羊古洞、盘龙洞样品统计分析结果和测井解释结果可知：生物礁礁基砂屑 灰岩的物性普遍较差，岩性致密( 0 = 1 8 5 ，k = o 0 0 4 8 1 0 um 2 ) ：而礁核( 礁灰 岩) 的大部分样品物性较差( 0 = 2 3 2 ，k = o 0 0 2 6 t o 。1um 2 ) ，部分样品具有较高 的孔隙度和渗透率。而礁盖( 白云岩) 和潮坪相白云岩样品的物性普遍较好 ( 0 = 7 9 9 ，k = i 4 3 6 1 0 。um 2 ) ( 表2 3 ) 。 第2 章气藏地质特征 表2 - 3 长兴组储层岩性、物性特征表 位置樊哙盘龙洞樊哙羊古洞通江铁场河、椒树塘 礁 岩性 白云岩及鲕粒白云岩白云岩、微细晶白云岩溶白云岩、残余生屑灰 后 半自形一自形晶蚀灰岩及残余鲕粒灰岩 浅 孔隙类型晶间孔、晶间溶7 l 为主 晶间孔、晶间溶孔为主7 l 缝较发育 滩 物 o5 8 3 18 0 5 平均60 5 性k0 i - 5 5 i 0 4 u m 2 0i - 1 7 1 7 x i 0 - s l l m 2 ol i o - s u r i l 2 生物礁扶岩为主，全部白 岩性礁灰岩礁灰岩 云化 礁 溶孔、溶洞为主，晶间溶粒内溶孔为主，晶间、粒晶间孔缝f 被方解石 核 孔隙类型 缝次之问溶孔次之，充填) 为主 物 o25 5 2o 2 0 性 k0i 1 1 0 一u m 20 1 i 1 0 。u m 201 1 i o - 3 p m 2 以砾屑( 生物碎屑) 灰岩为 岩性颗粒灰岩为主白云化生屑灰岩 主，局部白云化 礁 局部为晶粒白云岩， 基 孔隙类型粒内溶孔、溶缝构造张性缝发育 晶间孔发育 物 02 5 5 20 2 0 性 k0 i - l i 0 3 m 2 0 i - 1 x 1 0 3 l l m 2 0 i - 1 2 1 2 - 6 6 2 101 一o2 50 2 5 0 0 0 2 l1 0 202 00 2 4 0 0 2 4 大7 l 中粗喉中孔细喉 孔隙结构类型大孔粗中喉微孔微喉 中孔中粗喉小孔细喉 储层评价好至极好中等至较好较差差 i 类储集岩特征 孔隙度1 2 ，喉道半径中值( r 。) 1 0 um 。河坝1 井未见此类储层。 i i 类储集岩特征 孔隙度介于6 1 2 ，渗透率介于o 2 5 1 o l o 。“m 2 ，喉道中值0 2 1 o u m 之间；岩性主要为溶孔鲕粒白云岩i 类储层的储集空间以各种溶蚀孔隙为主， 孔隙分选好，分布均匀。孔隙度在6 以上，储层类型为大孔中粗喉型。 此类储层一般具有较低的门槛压力和中值压力，其门槛压力一般在1 m p a 以 下，中值压力一般在5 m p a 以下，最大进汞饱和度一般在9 0 左右。 i i i 类储集岩特征 孔隙度介于2 6 ，渗透率介于0 0 2 o 2 5x1 0 1t am 2 ，岩性主要为鲕粒溶 孔灰岩；喉道中值0 0 2 4 0 2 ur n 之间；孔隙结构为中孔细喉和小孔细喉型组 合。毛管压力曲线显示出中一细歪度，分选中等一差，储集性中等至较差。 分类评价结果：河坝1 井飞三段的储层多属于i i 类和类储层( 表2 6 ) 。 表2 - 6 河坝1 井飞仙关组三段储层分类评价表 孔隙度渗透率 门槛压力最中值压力中 深度岩石类型大孔吼半径值半径 最大进汞储层 ( )( 1 0 3 p m 2 )饱和度( )评价 ( m p a t m )( m p a j l a m ) 4 9 7 0 8灰色溶孔鲕粒灰岩3 8 50 0 0 91 1 9 0 6 2 93 7 8 3 00 26 48 7 4 9 7 l3灰色溶孔鲕粒灰岩3 9 9 1 7 5 1 1 i 06 7 2 42 4 00 37 52 9 4 9 7 1 8灰色溶孔鲕粒灰岩3 o0 o l4 5 9 0 1 62 50 4 00 37 2 3 9 4 9 7 2 3灰色溶孔鲕粒灰岩7 0 10 1 3 407 5 17 9 6 00 98 08 2i i 4 9 7 4 1灰色溶孔鲕粒灰岩4 4 1 00 1 41 2 i 0 6 21 64 0 0 4 6 8 72 8 4 9 7 4 3灰色溶孔鲕粒灰岩7 3 20 0 2 80 7 6 09 97 0 2 ，0 1 1 8 75 l i i ( 3 ) 飞仙关组储层主要成岩作用 河坝l 井飞仙关组三段储层的岩石类型为灰色溶孔鲕粒灰岩，储层的发育主 要受控于两个因素，一是粗结构的滩相沉积，二是晚期( 即与油气运移匹配的时 期) 的溶蚀改造作用。本区飞仙关组三段沉积时，虽总体上表现为海侵，但在短 时间内仍表现为频繁的海水升降，使得此时期沉积的绝大多数滩相沉积物普遍经 历了早期的暴露和溶蚀，形成各种粒内溶孔、铸模孔，甚至溶洞：少部分夹在泥 晶灰岩中的薄层鲕粒砂属灰岩( 8 0 1 0 1 m 3 d 8 0 5 0 1 0 4 m 3 d 3 0 0 的油气混合井中使用。 第4 章完井管柱的优选 减少局部 集中提高 扭矩的能 主密封部位 ( 仅适台酒雷) 图4 1 6b g 螺纹结构示意图 4 3 4 2 小结 根据各螺纹特点，对其螺纹形式、密封特征进行了分析统计( 见表4 1 6 ) ， 结合西安管材检验中心作的评价试验( 见表4 1 7 ) 结果分析认为，在抗压、 耐弯曲、密封效果上，y a m 扣性能最佳。n t 、f o x 、b g 、t p 螺纹也能达到施工要 求。但由于v a m 螺纹加工较为昂贵，定货周期困难且较长，因此可选择其它高性 能螺纹代替。 根据目前各类扣型使用情况，特殊螺纹粘扣现象比较严重，在川西深井的 使用中发现高强度p 11 0 级别钢材的粘扣严重，5 0 0 0 m 管柱在起下一次过程中便 会出现5 0 0 m ! 的坏扣油管，分析认为原因可能为：虽然特殊螺纹抗粘扣能力 较强，但对于深井拉力较大的情况下仍待提高；施工过程中上、下扣扭矩把握 不严。 因此，若对于测试管柱，应考虑到由于施工及转层上试要求而会多次起下 管柱，对螺纹的抗粘扣性便提出了更高的要求。根据目前各地使用情况，结合通 南巴地质特征，筛选出了n t 、b g 、t p 螺纹做为优选结构。 若为完井生产管柱，则可采用高性能的v a m 、f o x 、n k 一3 s b 螺纹。 表4 1 6 特殊螺纹扣密封结构及应用 s m v a ms m t mn s c tb gt p 螺纹形式偏梯形偏梯形改进偏梯形偏梯形偏梯形 3 。承载面3 。承载面3 。承载面3 。承载面3 。承载面 螺纹特点 1 0 。装配面1 0 。装配面1 0 。装配面1 0 。装配面1 0 。装配面 主密封 光滑曲面圆周曲面光滑三径曲面光滑曲面光滑曲面 第一密封面 斜端面后台肩面 扭矩台肩部反向台肩面 第二密封面无 无端面肩面 能承受较大的极限承载能力和 应用情况 轴向载荷不粘 能承受较大的已达到接头与管 轴向载荷体等强度设计+ 复合承载能力达 扣，便于修复到较高水平 成都理工大学硕士学位论文 表4 1 7 部分特殊丝扣评价试验结果 公司名称特殊丝扣尺寸( m l t l )气密性失效破坏弯曲下密封 住友s m t m8 89 优秀优秀优秀 日本钢管n k k 3 s b 8 8 9优秀优秀 优秀 世特佳s i d e r c a s e c8 8 9 优秀优秀优秀 良好良好 新日铁n t n s c t8 8 9 优秀 ( 一根泄漏)( 一根泄漏) s m v a mr a m8 8 9 优秀优秀优秀 4 4 封隔器及配套工具优化选型 对含有腐蚀性气体、高温高压、高产的气井，完井时一般都选用封隔器完井。 封隔器完井使用的封隔器类型分为可取式封隔器和永久式封隔器。采用封隔器完 井管柱有以下优点： 1 、封隔器以上油层套管内壁和油管的外壁都被封隔，不会受到腐蚀性气体 的的腐蚀； 2 、封隔器以上的油层套管不会承受很高的内压差和外挤压差； 3 、部分常规完井不能顺利完成的井可用封隔器完井管柱进行完井。 封隔器及配件的选择原则：根据防腐要求选择封隔器；根据地层压力温度选 择封隔器；根据完井工艺选择封隔器及