摘 要：随着渤海油田勘探战略的转移和开发阶段的深化，越来越多的勘探井或生产井目的层向更深层 位过渡，对深层位地质认识迫在眉睫。然而，渤海油田地层复杂，识别潜山上覆地层岩性困难。在录井过程中，如何准确卡取潜山界面则成为认识老地层的前提和难点。通过对渤中X区块地层特征研究，提出了以常规录井方法为主，X射线衍射录井及薄片鉴定技术为辅，针对砂砾岩披覆潜山地层进行识别和卡取界面的技术方法。该方法在渤中X区块的成功应用，解决了识别潜山岩性和卡取潜山界面的难题，为后续深层录井积累了经验。关键词：砂砾岩；潜山界面；常规录井；X射线衍射；薄片鉴定
1 引言
渤海油田卡取潜山界面的原则是揭开花岗岩层不超过5m。如进入潜山过多，易造成井漏、溢流甚至井喷等工程事故；如没有进入潜山，则无法封固潜山上覆地层[1]。因此，准确卡取潜山界面是地质录井工作的重中之重。
鉴于此，地质工作者在现有常规录井技术的基础上，结合非常规录井方法，包括X射线衍射录井及井场薄片鉴定技术，形成了一套准确识别潜山岩性组合和划分潜山界面的录井方法，并通过对渤中X区块实钻应用，成功解决了砂砾岩披覆潜山地层界面卡取的难题。
2 砂砾岩披覆潜山特征
渤海X区块古潜山为太古界花岗岩，潜山界面以上依次发育平原组、明化镇组、馆陶组、东营组和沙河街组地层，局部区域发育孔店组地层。该区域孔店组发育大套厚层的砂砾岩，其岩性复杂之处在于源岩的复杂性，主要有花岗岩砾石，碎屑岩砾石，凝灰岩砾石及变质岩砾石等。由于部分砂砾岩与潜山岩石特征相似，造成了常规录井方法识别和卡取潜山界面的不准确性[2]。
3 潜山界面卡取方法
近些年，新的录井技术层出不穷，在新技术新方法研究成果的基础上，本文以国内各区块卡取潜山界面经验为依托，并结合渤海油田地层特征，形成了一套定性+定量的识别潜山界面方法。即以常规录井方法为主，X射线衍射录井及薄片鉴定技术为辅的砂砾岩披覆潜山界面识别方法。
3.1 卡取的方法
3.1.1 地层对比法
精细地层对比是卡取潜山界面的基本方法，贯穿卡潜山的全过程。通过区域地质资料和邻井剖面认识，了解潜山构造的轮廓、设计井所处构造位置，借鉴邻井地层和岩性情况，预测潜山界面深度和揭开潜山前地层的岩性特征。实钻过程中，对所钻井的剖面进行及时的地层对比，逐层落实区块标志层，实时随钻分析，对下部地层变化和潜山深度作出预测。选取的标志层越靠近潜山，越具备参考性[3]。
3.1.2 钻井工程参数法
经过不断摸索，钻井工程参数蕴藏着多方面的、可反应一定地质情况的信息。伴随地层岩性的变化，钻时，钻压及扭矩等参数均有响应特征。地层岩屑未返出井口前，钻井参数的变化是现场唯一一种可以对井下地层岩性发生变化进行预判的方法[6]。在渤海油田，一般砂泥岩剖面，砂岩可钻性好，工程参数表现为：钻时小，钻压小，扭矩大；泥岩可钻性差，工程参数表现为：钻时大，钻压大，扭矩小；对于潜山地层，埋深大岩性致密，则表现为钻时大，钻压高，扭矩高，易出现蹩钻、跳钻等现象[4]。因此，利用钻井参数的变化已成为卡取潜山界面最重要的方法之一。
3.1.3 岩屑录井法
岩屑录井是最直观的判断岩性变化的方法，通过岩屑中成分的变化，能够判断是否已经进入潜山，但钻井过程中岩屑返出不及时，必要时进行停钻循环，捞取岩屑进行判断。
一般在进入花岗岩潜山前会发育一套砂砾岩或含砾砂岩，其成分主要为石英，暗色矿物较少，砾石具有磨圆度，且大部分长石风化为高岭土；而潜山花岗岩岩屑棱角状明显，成分主要为石英和长石，黑云母明显增多。当钻遇到前者时，预示即将钻至潜山，要加强地质循环，两种岩屑的区别是卡取潜山界面的主要方法之一。另外，由于潜山裂缝、孔洞发育，会充填方解石、石英、黄铁矿等特殊矿物，也可作为判断是否进潜山的标志之一。
3.1.4 X射線衍射全岩法
X射线衍射全岩录井是通过仪器检测岩屑中矿物成分的含量，综合矿物组合识别岩性。在进入潜山时，矿物含量会出现突变，特别是上下岩性差别较大的情况下，矿物含量变化会出现明显的界面。该方法局限性在于选取样品的要求较高，可作为识别岩性和划分地层的辅助手段[5]。一般，潜山顶部为风化壳，风化壳铝土矿物相对富集，高岭石和伊利石成分含量较高，可作为进入潜山标志之一。
3.1.5 井场薄片鉴定法
井场岩性薄片鉴定是在现场用偏光显微镜来鉴定矿物种属、判断岩石类型，这是判断岩性最准确方法之一，但受人为因素及样品代表性的影响较大。花岗岩薄片在显微镜镜下观察可见长石和石英等矿物，具有典型花岗结构。
3.2 卡取的措施
①根据设计与邻井情况，结合本井的构造位置，选择区域性标志层和辅助标志层，由大到小逐级分析，最精确化地预测的潜山界面深度范围。
②随钻跟踪对比。根据现场已钻岩性组合和标志层，与邻井进行对比，每钻遇一个标志层，及时对预测潜山深度做出相应调整，越接近潜山，预测的结果越准。
③根据预测潜山深度范围提前100m开始进入卡潜山预警。密切关注正常砂泥岩钻压扭矩钻时等钻井参数特征，如遇钻时小于3m或其他参数异常即停钻循环，待岩屑返出井口，观察分析后再决定下步作业。对于钻井参数变化不明显，无法确定的地层岩性时，要进行加密循环，确定地层岩性变化规律，防止卡取潜山界面不准确。
④当钻遇至含砾砂岩层时，预示着即将进入潜山地层，若出现参数异常，特别是钻时明显增大，钻压变大，扭矩变大时，要立刻地质循环，待确定岩性后，结合参数确定潜山顶面深度决定是否中完。
⑤一旦发现异常，如发生钻具蹩跳、钻时加快、钻具放空、井涌、井喷、井漏、气全量明显增加等现象时，立即停钻循环，确定地层岩性，确定是否进山。
4 实例分析及应用效果
X-1井是部署于渤海X构造潜山的一口重点探井，根据地震资料分析，该区块在太古界潜山上部可能发育砂砾岩，预测潜山界面深度范围为3545.00m-3873.00m，预测范围广，难度大，为更精确地卡取潜山界面，增加了X射线衍射全岩分析和井场薄片鉴定技术。
①井深3566.50m之前，岩性为厚层泥岩，钻时、气体全量稳定；井深3566.50m以后，岩性为灰色含砾细砂岩，钻时逐渐增大，气测全量值升高（图1）。随钻进行地层对比和岩性判别，本段砂岩磨圆和分选较好，砾石成分主要为石英，具有河流相沉积特征，判断此界面未进潜山，但距离潜山界面很近，开始卡取潜山界面。
②3609.00m-3639.00m井段钻时比上部变大，钻压变化不大，扭矩明显增大，地质循环。通过岩屑观察为砂砾岩。但是X射线衍射全岩分析：石英含量明显减少，出现了白云母、榍石等花岗岩指示矿物。井场薄片鉴定：岩性为强黏土化花岗岩，成分主要为石英和黏土矿物，两种录井技术均判断为花岗岩（图1）。通过对岩性进行复查，判断砂岩颗粒具有磨圆度，砾石成分也是花岗岩和火山岩均有，成分不单一，确认是砂砾岩，未进潜山，继续钻进。3639.00m-3780.00m井段均为砂砾岩，成分混杂，砾石成分包括花岗岩砾、变质岩砾、火成岩砾及碎屑岩砾石，岩性未出现明显变化，继续钻进。
③3780.00m-3800.00m井段钻时比上部变大，钻压和扭矩变化不明显。通过岩屑观察：岩性为砂砾岩，砾石成分主要为石英，长石和花岗岩砾，岩屑较杂，粒度比上部明显变粗。X射线衍射全岩分析：石英和长石含量没有变化，其余矿物含量也无明显变化（图1）。井场薄片鉴定：部分岩屑定名为花岗岩，其余主要为砂砾岩，综合判断还未出现潜山风化壳，砾石成分不单一，岩性混杂，继续钻进。3800.00m-4039.00m井段钻井参数变化不明显，岩性粒度越来越大，越来越致密，岩性为砂砾岩，与上部地层相似，继续钻进。
④钻进至4039.0-4042.0m井段时钻时增大，钻压明显变小（由10t减小到4t），遂地质循环（图2）。通过岩屑观察：成分主要为高岭土和石英（图3），高岭土含量逐渐增加，在镜下观察可见少量石英晶体和晶簇（图4），裂缝发育。X射线衍射全岩分析：高岭石和伊利石的含量明显增加，黏土矿物含量明显增加，风化壳的代表矿物。井场薄片鉴定：岩性为花岗岩，成分主要为长石和石英，长石风化严重（图5、6）。最终地质录井综合判断已进入潜山风化壳，决定中完。
经测井证实，4039.00m井深处为潜山界面（图2），与录井判断界面深度一致，成功卡准了潜山界面。
5 结论
对于厚层砂砾岩披覆潜山，需要以常规录井方法结合X射线衍射录井及井场薄片鑒定技术进行判断。通过钻井参数变化，岩屑岩性的变化规律，初步判断岩性；通过X射线衍射录井矿物含量的变化，井场薄片鉴定镜下矿物的变化，可以准确进行定名，进一步确定潜山界面。由于这些参数在岩性发生变化时有明显的突变，因此可以准确识别潜山岩性和潜山界面。研究成果在渤海X区块取得了非常好的效果，对该地区的钻井工程安全和高效完成勘探任务起到非常重要作用。
参考文献：
[1]罗鹏，李战奎，苑仁国，等.渤海蓬莱X油田卡潜山技术方法[J].化工中间体，2015，8（11）：169-171.
[2]夏庆龙，周心怀，王昕，等.渤海蓬莱9-1大型复合油田地质特征与发现意义[J].石油学报，2013，34（z2）：15-23.
[3]杨驰.潜山油气藏及潜山界面卡取方法探讨[J].中国化工贸易，2014，6（10）：42.
[4]何国贤.应用录井参数综合判别岩性[J].海洋石油，2002，1（1）：19-23.
[5]杨锁卫，于旺，胡春文，等.南堡油田潜山录井方法研究与应用[J].录井工程，2013，24（2）：31-36.
作者简介：
第一作者：李战奎（1986- ），男，大学本科，2009年毕业于中国地质大学（北京）资源勘查工程专业，一直从事石油地质研究工作。