開發歷程
中石化勘探南方分公司從2006年開始,以蒼溪縣作為主戰場,進行了大面積的二維和三維地震勘探,部署了一批探井。
2007年元壩側井取得重大油氣突破,由此拉開元壩氣田大規模勘探序幕。
2010年以來,中石化實施了勘探開發一體化機制,在海相和陸相中淺層的多個層系均取得重大油氣突破,創造了多項我國石油工程新記錄,形成了立體勘探新局面。
截止2010年末已獲天然氣三級地質儲量8000多億立方米。
目前,元壩氣田共實施鑽井51口,僅在蒼溪縣境內已布井36口,其中完鑽19口、正鑽進9口、鑽前5口、測試井3口。共有7口井,9個測試層測試產量超百萬方,其中還有兩口井的日產量在200萬方。
最近完鑽的元壩122井,側井最深,達到7480米,地底溫度高達140攝氏度以上,開採難度極高。
從今年8月底起,元壩氣田已開始建設開發,部分氣井開始採氣,到年底日產可達1000萬立方米以上。
建設
一期
2013年末建成年產17億立方米淨化氣生產能力。
二期
2015年末再新建17億立方米的年產能力,兩期總體建成34億立方米的年生產能力,省內“氣緊”的狀況將有望得到極大緩解。
地質特點
元壩地區鑽遇地層自上而下為:白奎系的劍門關組、侏羅系的蓬萊鎮組、遂寧組、沙溪廟組、千佛崖組、自流井組,三疊系的須家河組、雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關組、二疊系的長興組、吳家坪組、茅口組、棲霞組。
其中二疊系須家河組州勻奎系劍門關組地層為陸相沉積,岩性以砂、泥質岩性為主,總厚度約4900.00m,二疊系雷口坡組及以下地層為海相沉積,岩性以碳酸鹽岩為主。
鑽探實踐表明,該地區存在多套壓力系,且相差懸殊,最高的地層壓力係數達到2.13,最低的地層壓力係數低於1.25,井底溫度高,該地區井深一般為6800.00—7200.00m,井底溫度155—165℃。
技術難點
相差懸殊
從元壩地區實鑽情況來看,縱向壓力分布為常壓—高壓一常壓。
1、千佛崖組及其以上地層為常壓地層,千佛崖組及部分下沙溪廟組地層有氣層。
2、自流井—須家河組地層中有高壓低滲裂縫型氣藏,地層壓力當量密度視窗窄,漏、涌時有同層,井下複雜問題多。
3、嘉陵江組地層目前未鑽遇較好氣層,但部分井鑽遇高壓鹽水層。飛仙關組和長興組地層同為一個常壓壓力系統,以溶孔性氣層為主,且可鑽性好。
分布複雜
由實鑽資料得知,元壩地區地質剖面上複雜地層較多,劍門關組地層多存在裂縫性漏層,個別井上部有微出水層,海相鹽膏層不會對鑽井工作造成較大影響,在嘉陵江組地層多井鑽遇高壓鹽水層,對鑽井速度造成了一定影響,但影響該地區鑽井速度的複雜地層主要有:
1、上沙溪廟組地層上部的微出水層,其承壓不高,鑽井液密度超過1.90kg/L時易漏。
2、上沙溪廟組地層底部存在垮塌層,空氣鑽井難以實施。
3、自流井組—須家河組複雜地層有3個特點:油氣藏多為裂縫性氣藏,具有高壓低滲的特點,壓力視窗窄,壓井時易出現噴、漏同存。自流井組與須家河組地層的砂礫岩層可鑽性極差,機械鑽速低、易發生井下故障。泥岩段不穩定,易出現掉塊卡鑽。
4、地層岩性研磨性強,可鑽性差,統計表明,元壩地區地層可鑽性級別在5—8級之間,陸相砂岩地層多為矽質膠結,岩性緻密,硬度大,研磨性強,可鑽性極差。儘管上部大尺寸井眼套用了氣體鑽井技術鑽進,海相地層套用了複合鑽進技術,但元壩3井、元壩5井全井平均機械鑽速均不到1.40m/h。雖然最高的元壩12
井機械鑽速達到2.13m/h,但平均機械鑽速總體上還是偏低。
抗高溫
由於元壩區塊以飛仙關和長興組地層為目的層的井均為超深井,井底溫度最高達到160℃以上,鑽井液在高溫高壓下性能不穩定,致使性能維護難度加大。鑽井液抗高溫問題是一大難題,既要解決抗高溫性,又要調整好其流變性。
故障頻發
元壩地區井下複雜情況與故障頻發,在完成井中,平均井下複雜情況和故障時效高達11.02%。除元壩1井、元壩12井外,各井均在千佛崖組一須家河組井段鑽遇了高壓層,共發生溢流6次。壓井後,安全密度視窗窄小,漏噴共存,施工難度加大,鑽進效率及機械鑽速降低,鑽井周期增加。目前共發生鑽井複雜事故19次,損失時間290d。
該地區的井下複雜情況和故障主要分為以下幾類:
1、鑽具與鑽頭故障:空氣鑽井過程中易發生卡鑽和斷鑽具故障,鑽進須家河組地層時易發生鑽頭與卡鑽故障。統計顯示,該類故障累計損失時間占該地區故障總時間的57.69%。
2、溢流、井漏:由於地層壓力分布規律性差,溢流、井漏頻繁發生,不僅損失了大量的施工時間、還損失了大量鑽井液,造成了巨大經濟損失。
3、轉換為鑽井液鑽井時的複雜情況:氣體鑽井轉換鑽井液鑽井後,鑽進自流井組—須家河組地層時,易出現井下複雜情況。
4、固井複雜情況與故障:該地區的地層承壓能力難以準確掌握,井溫高,固井施工難度大,在固井時易發生漏失,固井返速度低,固井質量差,固井複雜情況頻發。
井身結構
元壩區塊目前採用的井身結構是:508.0mm導管下深為200m,建立井口,第一次開鑽339.7mm表層套管下深為2000m左右,封隔侏羅系遂寧組及以上地層,第二次開鑽273.1mm技術套管下深為4500m左右,儘量封隔須家河組及以上不穩定地層,第三次開鑽下193.7mm套管封隔嘉陵江組及以上地層(不揭開飛仙關組三段儲層),先懸掛,後回接再進行第四次開鑽,第四次開鑽下人146.1mm尾管完井。
情況總結
綜合元壩氣田情況可以看出,其氣藏埋藏深,地底溫度高,岩石耐磨性強,造成鑽井周期長,鑽速低,鑽具、套管在高溫高壓下長時間使用,必然會導致磨損問題的出現,需套用各種防磨技術。