塔里木盆地盐膏层分析和钻井危害解决措施

塔里木盆地盐膏层分析和钻井危害

解决措施

第一章 绪论

第一节 盐膏层成因、分布及特征

中国大陆钻探发现的盐膏层分布范围广泛，塔里木、中原油田、江汉油田、华北油田、吉林油田、辽河油田和胜利油田等都曾有钻遇盐膏层时发生卡钻、套管挤毁，甚至油井报废的恶性事故报道。从目前资料统计来看，盐膏层主要分布在第三系，石炭系和寒武系地层，分属泻湖陆相沉积和滨海相沉积。中原油田东濮凹陷北部的文留、濮城和卫城地区的下第三系沙河街组为泻湖陆相沉积，其整个北部遍及四套复合盐膏层S1、S3、S3和S3，埋深2000—6000米，层厚度少则10米，多则1000米，累计厚度1000—1800米，已探明的盐膏层面积达1779km。江汉油田潜江凹陷第三系潜江组也属泻湖陆相沉积，盐层分布面积达2000km，累计厚度1800米以上，埋深700—5040米，地质储量7900多亿吨。华北油田荆丘地区第三系2750—3000米有大段盐膏层。从盐层分布看，塔里木油田盐膏层的类型最全，有泻湖陆相沉积的第三系盐膏层，也有滨海相沉积的石灰系和寒武系盐膏层，深度不一，从盆地边缘局部地区出露头到深至6000米都有分布。因此，本文以塔里木油田为例，说明盐膏层的成因、分布及特征。

22234一、塔里木盆地第三系复合盐层的成因及特征

塔里木盆地第三系是喜山期盆地快速沉降沉积下来的一套地层，分布遍及全盆地，厚度巨大，最厚达11300米(喀什凹陷)，最薄250米(巴楚隆起)。其埋深一般为50—300米，局部可达1000一3000米(叶城——和田凹陷)，盆地边缘局部地区出露地表。根据沉积特征，塔里木盆地的第三系下部的沉积环境属于河流一盐湖体系的沉积，可大致划分为：

冲积扇，主要发育于库车坳陷北部背斜带及提尔根地区。沉积物主要为砂砾、砂的快速堆积。

湖泊相：可进一步细分为几个亚相。沙泥坪亚相：主要发育于牙哈一东河塘一英买力l号构造带，沉积物以泥质为主，夹少量粉砂、泥质粉砂沉积。盐泥坪亚相：英买7构造带

较发育，沉积物以泥质为主，有少量盐、盐泥、膏、膏泥的沉积。盐盘亚相：在羊塔克一英买力一南喀一带发育，主要是盐和石膏沉积交互的韵律层。另外，受喜山造山运动的影响，使盐层段受到强烈的挤压，大小断层多，构造应力大，盐膏层厚薄和倾角多变，形成水平、倾斜及破碎的盐、膏、泥混杂体。

复合盐层是盐湖沉积的产物，基本物质多数是碎屑颗粒、晶块及化学沉淀的晶体。盐岩和石膏通过化学和机械的作用改变碎屑岩或团块的结构并充填在碎屑或团块之中，形成盐膏泥的混合物。

复合盐层段主要分布在塔里木盆地西部和塔北隆起的库车凹陷，分布范围广，埋藏深，其埋藏深度—般在2440—5570米。根据表1.1统计，复合盐层比较集中的地区主要南喀—羊塔克一英买力构传带以及山前构造带。从图1.1也可知，其下部的盐岩、膏泥及石膏段地层向西南方向(南喀l井)增厚，向东南方向(英9井)超覆。

表1.1 第三系复合盐层井段简表

井号 牙哈1 东秋5 南喀1 齐满1 顶界m 底界m 段长m 3846 452 1606 2440 4280 1840 3990 4940 950 4390 5442 102 英901 3968 4703 73 井号 顶界m 底界m 段长m DWl 玉东201 克拉2 克拉201 克拉203 克拉204 2578 4245 1675 4490 4576 8 3090 3502 412 2808 3701 792 311 3701 550 羊4 羊2 4813 407 22 394 羊5 羊101 YM30 099 240 141 5095 29 200 427 067 未完 英12 4017 4719 702 玛参1 群5 2042 4000 2148 106 419 19 英8 360 5012 1452 亚肯3 5279 5574 29 本1 480 227 42

对塔里木盆地第三系复合盐层的认识是从南喀l井开始的。以后又相继在9个构造11口井中钻遇这套盐层。塔里木盆地的第三系复合盐层，在不同构造上具有不同的性质，根据岩性特征可分为四种主类型。

第一种类复合盐层主要分布在英买力构造和买盖提斜坡构造。石膏主要分布在该段的上部及下部，中部主要为膏质泥岩。泥岩层厚一般3.5—11.5米，石膏层厚一般2—4米，石膏为灰白色，质较纯，纤维状，具丝绢光泽。膏质泥岩为棕色棕红色，石膏呈斑点、斑

块状不均匀分布，裂缝、微缝较发育。石膏在沉积过程中受高温高压的作用，发生脱水反应，井眼钻井前具有硬石膏的性质，井眼钻开后，硬石膏吸水膨胀，导致井眼缩径，夹杂在泥页岩中，充填在泥页岩裂中的硬石膏吸水膨胀后，导致井壁剥落、掉块或垮塌，钻遇这类盐层比较典型的井有两口：英买12井和英买901井。

第二种类型复合盐层，以盐岩、石膏、膏泥岩、泥膏岩为主，中间夹薄层泥岩、泥质粉砂岩。这类盐层主要分布在英买力构造西部和亚肯断裂带。盐岩存在于该段的上、中部，石膏、膏泥岩、泥膏岩交互沉积于全井段。在砂泥岩的孔洞、裂隙中充填白色盐和石膏。盐岩为白色或灰白色结晶盐，具玻璃光泽，个别染有泥色，含少量石膏和泥质成份，厚度—般在1—4米，最厚可达35米(英买8井)。石膏、膏泥岩、泥膏岩岩性与第—类型盐层相同。这种类型的盐层除了具有第—种类型盐层的特点外，还具有岩盐层蠕变缩径，盐溶后井壁垮塌等特征，特别是在深井、高温条件下岩盐层的蠕变速率可高到立即闭合卡死钻头的程度(亚肯3井)。钻遇此类型盐层的井有英买8井、亚肯3井、齐满1井、牙哈1井。 第三种类型复合盐层，以盐岩、含盐膏软泥岩、石膏岩、膏泥岩为主，中间夹薄层泥岩、泥质粉砂岩。这类盐层主要分布在羊塔克构造带、南喀拉玉尔滚构造、东秋立塔克构造。盐层成厚薄不等层分布于全井段，单层最大厚度70米(南喀1井)。软泥岩存在于盐层、膏层或膏泥岩层中间，厚2—6米，单层最大厚度为31米，其主成分为褐色泥岩，含盐膏、欠压实、含水量大、强度低、可钻性好和易塑性流动等特点。当泥浆液柱压力不能平衡其蠕变时极易造成缩径卡钻。盐岩、石膏岩和膏泥岩的待征与第一类型、第二类型盐层相同。这类复合盐层还普遍受构造应力不断层的影响，其钻井难度很大。目前钻遇这类盐层的井有南喀1井、东秋5井、羊塔克l井。

第四种类型的复合盐层，以石膏岩、膏泥岩为主，中间夹薄层软泥岩。这类盐层目前仅在群5井的下第三系4000—4195米钻遇。

二、塔里木盆地石炭系盐膏层的成因及特征

塔里木盆地石炭系属于滨海相沉积。早石炭系，海浸开始，因陆源碎屑供给充足，延时甚长，沉积了一套堤坝砂岩(陆地边缘坝相)，即东河砂岩段，尔后，继续浸入，但深度较浅，有的生物生长繁衍，生物碎屑灰岩和白云岩，生物与瓣鳃类、腕足类和藻类为主，在玛参l井取出的岩芯中局部见生物堆积层，保存完好，继后，地壳抬升，海水退出，由于陆源物质供应较少，沉积了下泥岩段下部的棕褐、紫红色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩。海退后，

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