易破碎漏失地層鉆探工藝關(guān)鍵技術(shù)探究

　　[摘 要]國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)討論和研究較多的是水平段鉆井過(guò)程中工程復(fù)雜、技術(shù)措施以及鉆井液配方的優(yōu)化和應(yīng)用情況，對(duì)進(jìn)入水平段之前上部井段復(fù)雜情況分析和研究較少。本文主要闡述了鉆井過(guò)程頻繁出現(xiàn)的復(fù)雜情況：大段泥巖段經(jīng)常出現(xiàn)鉆頭泥包現(xiàn)象；部分地層層理發(fā)育，易發(fā)生力學(xué)坍塌，上部裸眼井段垮塌，出現(xiàn)卡鉆；裂縫發(fā)育較好，地層連通性強(qiáng)，易發(fā)生井下漏失；蠕變地層鉆井造成井徑擴(kuò)大；泥巖污染。對(duì)以上情況進(jìn)行實(shí)例分析，同時(shí)從鉆井液方面提出了預(yù)防及解決措施，減少因鉆井液維護(hù)處理不當(dāng)而引起的復(fù)雜情況，為鉆井盡可能地減少?gòu)?fù)雜，為優(yōu)質(zhì)、高效、低成本鉆井提供技術(shù)參考。
　　[關(guān)鍵詞]破碎漏失；蠕變地層；井徑擴(kuò)大；井壁失穩(wěn)；井下漏失；鉆井液
　　中圖分類號(hào)：S295 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0185-01
　　破碎地層鉆探一直是令鉆探同行頭痛的難題。在大段泥巖段鉆井鉆頭被泥包；部分地層層理發(fā)育，易發(fā)生力學(xué)坍塌，上部裸眼井段垮塌，出現(xiàn)卡鉆；裂縫發(fā)育較好，地層連通性強(qiáng)，易發(fā)生井下漏失；在蠕變地層鉆井易造成井徑擴(kuò)大；泥巖污染，同時(shí)提出了鉆井液維護(hù)處理存在的難題以及解決措施。根據(jù)鉆井遇到的復(fù)雜情況進(jìn)行分析和實(shí)踐應(yīng)用，對(duì)水基鉆井液配方進(jìn)行優(yōu)化，加深對(duì)地層的認(rèn)識(shí)，盡可能在鉆井設(shè)計(jì)時(shí)更有針對(duì)性地提出建議與措施，減小復(fù)雜情況出現(xiàn)的頻率，為優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的鉆井提供一定技術(shù)參考。
　　1 工程概況
　　研究區(qū)域構(gòu)造位置位于盆地與高原結(jié)合部，古坳中隆低陡構(gòu)造區(qū)與褶皺帶之間，北受褶皺沖斷帶西延影響，南受褶皺帶演化控制，其構(gòu)造特征集二者于一體的構(gòu)造復(fù)合體。根據(jù)區(qū)塊多平臺(tái)已鉆井實(shí)際情況，在鉆井過(guò)程中時(shí)常出現(xiàn)鉆頭泥包、卡鉆、井壁垮塌、井下漏失、井徑擴(kuò)大、泥巖污染等復(fù)雜情況，這與地層變化情況、鉆井工程參數(shù)、鉆井液維護(hù)處理情況均有一定關(guān)系，導(dǎo)致了鉆井難度的增加，延長(zhǎng)了鉆井周期，增加了鉆井成本，
　　2 井下復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)分析與對(duì)策
　　鉆井過(guò)程中復(fù)雜情況可歸為井壁失穩(wěn)、井下漏失以及鉆井液污染3大類。
　　1）鉆頭泥包。在泥巖段鉆井過(guò)程中，若鉆井液抑制能力弱，流變性差，快速鉆進(jìn)時(shí)易發(fā)生鉆頭泥包現(xiàn)象。
　　2）卡鉆。在鉆井過(guò)程中發(fā)生較多的是井塌卡鉆、壓差卡鉆和砂橋卡鉆，卡鉆程度各異，輕微的卡鉆可通過(guò)主動(dòng)劃眼的方式解決掉，嚴(yán)重時(shí)易造成井眼報(bào)廢、填井側(cè)鉆。A井使用聚合物鉆井液復(fù)合鉆進(jìn)至井深1769.90m，上下拉劃井壁，發(fā)現(xiàn)懸重770↑870kN，遇卡100kN，扭矩8.9↑17.0kN·m，采用循環(huán)間斷上提下放活動(dòng)鉆具，出口返出大量掉塊，未解卡，之后采用泡酸的方式解卡。A井用密度1.30g/cm3鉆井液鉆至井深3447.17m上提
　　鉆具時(shí)遇卡，經(jīng)處理未解卡，自井深2150m側(cè)鉆。3）井壁垮塌。上部為灰黑色頁(yè)巖、黑色碳質(zhì)頁(yè)巖以及泥巖；而古生界的鋁土質(zhì)泥頁(yè)巖為裂縫、層理發(fā)育地層，易垮塌，鉆進(jìn)中鉆具碰撞、鉆井液沖刷也易引發(fā)掉塊垮塌。特別是在同一裸眼井段不同地層壓力系數(shù)下，當(dāng)鉆井液密度控制不好波動(dòng)范圍大，就容易發(fā)生井壁失穩(wěn)出現(xiàn)井壁垮塌。如地層壓力系數(shù)發(fā)生變化，平臺(tái)井中多次在該段發(fā)生垮塌，返出掉塊尺寸大、數(shù)量多，上提密度均未能很好得以解決。4）井下漏失。各層系均發(fā)生過(guò)井下漏失，且地理位置不同，漏失情況各異。地層部分位于構(gòu)造的主體部位，漏失通道以溶洞和大裂縫為主，開(kāi)啟性裂縫和承壓能力較低是地層漏失的主要特點(diǎn)。漏失類型為裂縫性漏失和溶洞性漏失，漏失通道以溶蝕孔洞、大裂縫為主。惡性漏失和大溶洞置換性漏失、堵漏難度大是飛仙關(guān)組地層漏失的主要特點(diǎn)。易漏層段在某些鉆井區(qū)塊屬于裂縫性漏失，過(guò)提高鉆井液密度又易導(dǎo)致下部井段井漏，是一個(gè)鉆井對(duì)立難題。5）井徑擴(kuò)大。長(zhǎng)寧地區(qū)嘉陵江組地層垂厚約500～550m，特別是石膏、石膏夾膏質(zhì)云巖為主，具有明顯的塑性蠕變能力。采用聚合物鉆井液、聚合物無(wú)固相鉆井液在該地層鉆進(jìn)時(shí)，井眼直徑變大，易形成大肚子，巖屑返出率低，鉆進(jìn)過(guò)程中易造成卡鉆，起鉆作業(yè)時(shí)易造成下鉆遇阻。平臺(tái)兩口井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)表明，在井深778～891m的地層鉆井過(guò)程中，井眼擴(kuò)大率較大，部分井段出現(xiàn)大肚子，起下鉆阻卡嚴(yán)重。6）泥巖污染。區(qū)塊主要泥巖段，在鉆進(jìn)過(guò)程中，泥頁(yè)巖會(huì)發(fā)生水化滲透現(xiàn)象，井壁與鉆井液接觸后吸水膨脹、分散，該段平均鉆時(shí)為2～3min/m，巖屑返出量大，若鉆井液抑制能力差，很容易水化造漿，導(dǎo)致鉆井液膨
　　潤(rùn)土含量迅速上升，膨潤(rùn)土含量增加，引起鉆井液的表觀黏度、塑性黏度、切力上漲，濾失量增加，攜巖能力差，同時(shí)嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致鉆井泵壓上漲，影響鉆井施工。
　　3 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策
　　根據(jù)以上所述工程地質(zhì)特點(diǎn)，在鉆進(jìn)過(guò)程中的鉆井液維護(hù)處理具有以下施工難點(diǎn)。①鉆井易造成鉆井液石膏污染，井眼尺寸擴(kuò)大，因裂縫發(fā)育井下漏失的可能性較大。②大段泥巖鉆進(jìn)，易造成鉆井液巖屑污染，黏度和切力、濾失量難以控制，同時(shí)具有鉆頭泥包，井壁失穩(wěn)，卡鉆等風(fēng)險(xiǎn)，層二段～一段裂縫發(fā)育較好，井漏次數(shù)較頻繁，堵漏成功率低。③層理發(fā)育地層易發(fā)生區(qū)域垮塌，有卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，鉆井液流變性及濾失量難以控制。④地層含硫化氫，地層壓力系數(shù)變化，存在井壁失穩(wěn)、防硫、防噴、防漏等技術(shù)難題。1）地層鉆進(jìn)可加入磺化類處理劑，提高鉆井液的抗膏鹽污染能力，保證鉆井液性能的穩(wěn)定。提前對(duì)鉆井液進(jìn)行預(yù)處理，在體系中加入一定量的Ca0，保持鉆井液中Ca2+含量為300^-400mg/L，利用“同離子”效應(yīng)，盡可能減小石膏層在鉆井液浸泡時(shí)發(fā)生溶解，避免對(duì)鉆井液性能造成不利影響。使用化學(xué)處理劑，即純堿或者小蘇打。鈣侵發(fā)生后，pH值在可控范圍內(nèi)一般使用純堿進(jìn)行處理，如果pH值較高可使用小蘇打，Ca2十+OH-+HC03-—CaC03+H2O。將井漿提前轉(zhuǎn)化為KCl-聚合物鉆井液鉆進(jìn)，維持體系中大分子包被劑的濃度在一定范圍內(nèi)，提高鉆井液的抑制能力。2）大段泥巖段鉆進(jìn)時(shí)，保證體系中KC1的加量在7%以上含量為30000mg/L左右，保持足夠的抑制能力，防止地層的水化膨脹、垮塌。加入封堵類處理劑，如瀝青，提高井壁穩(wěn)定性。為防止泥巖分散膨脹，控制劣質(zhì)土相含量，采用聚合物強(qiáng)包被抑制劑與KCl結(jié)合使用，抑制地層的水化膨脹，防止垮塌。利用PAC-LV控制鉆井液濾失量，提高泥餅的致密性和韌性，保持井眼穩(wěn)定�？刂坪勉@井液的pH值為8.0^-9.0，過(guò)高的pH值會(huì)促進(jìn)泥巖水化分散。嚴(yán)格使用固控設(shè)備，振動(dòng)篩、一體機(jī)、離心機(jī)，保證鉆井液達(dá)到凈化要求。3）要預(yù)防井壁失穩(wěn)，①控制好鉆井液密度，在井下正常的情況下盡量走設(shè)計(jì)高限，通過(guò)鉆井液的液柱壓力支撐井壁，平衡地層應(yīng)力，避免地應(yīng)力釋放造成井壁失穩(wěn)、導(dǎo)致井壁垮塌；②鉆進(jìn)該層位之前加入防塌類鉆井液處理劑如：瀝青、超細(xì)鈣、FRH，F(xiàn)K-10等，改善泥餅質(zhì)量；4）要預(yù)防井壁失穩(wěn)，使用低濾失量、高礦化度和適當(dāng)粘度的防塌鉆井液，在破碎易塌地層適當(dāng)提高鉆井液密度；避免鉆頭泥包和抽吸作用引起的井壁坍塌。卡鉆的預(yù)防措施主要是調(diào)節(jié)好鉆井液性能，提高鉆井液的潤(rùn)滑性能，降低泥餅的茹附系數(shù)，有效防止壓差卡鉆。
　　根據(jù)以上不同地層復(fù)雜情況，由鉆井現(xiàn)場(chǎng)多口井實(shí)踐推薦鉆井液優(yōu)化配方如下：（3%^-4%）膨潤(rùn)土漿+（0.1%-0.2%）NaOH+（0.2%-0.5%）聚合物包被抑制劑+（0.2%-0.4%）流型控制劑+（3%-4%）磺化類處理劑+（1.0%-1.5%）聚合物降濾失劑+（5%-7%）無(wú)機(jī)鹽抑制劑+（l%-3%）胺基抑制劑+（2%-4%）防塌潤(rùn)滑劑+（0.3%-0.5%）CaO+（0.5%-1%）除硫劑+重晶石。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 陳勝，余可芝，邱文發(fā)，等.預(yù)防PDC鉆頭泥包的鉆井液工藝技術(shù)[[J].鉆井液與完井液，2016，30（1）：38-40.

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