涪陵工區頁巖氣鉆井二開井段井壁失穩預防措施

邵廣興 張攀輝 王麗 常合磊（中石化中原石油工程有限公司鉆井一公司， 河南 濮陽 457000）

涪陵工區頁巖氣鉆井二開井段井壁失穩預防措施

邵廣興 張攀輝 王麗 常合磊（中石化中原石油工程有限公司鉆井一公司， 河南 濮陽 457000）

涪陵工區頁巖氣井二開井段主要為二疊系、石炭系和志留系，二開開鉆遇地層： 飛仙關下部地層、長興組、龍潭組、茅口組、棲霞組、梁山組、黃龍組、韓家店組、龍馬溪上部地層，二開地層易發生井壁失穩如：掉塊、井漏、井塌等問題，通過選用合理鉆井液體系氯化鉀聚合物體系對井壁的穩定性具有良好抑制作用，同時再配合使用聚銨抑制劑、硅甲基防塌劑、磺化瀝青、超細目碳酸鈣封堵材料等處理劑可以有效預防井壁失穩的情況發生。

鉆井液；防塌；封堵；抑制

井壁失穩常見于井漏、剝落掉塊、井塌等情況，通過對涪陵工區已經開發的井調研，上部龍潭、茅口、棲霞組都含有灰黑色碳質泥頁巖，易剝落掉塊，下部韓家店、小河壩易發生井漏。為后續鉆井施工帶來極大困難，找出合適的堵漏方法提高堵漏成功率是安全快速鉆井的瓶頸。

1　技術難點

鉆井過程技術難點有：①井壁不穩定。龍潭、茅口、棲霞組都含有灰黑色碳質泥頁巖，易剝落掉塊，下部韓家店、小河壩易發生井漏。②上部采用清水。不允許添加任何堵漏劑，防止因井漏而污染地下水源，鉆進過程經常發生惡性井漏而斷水等停，經常發生漏水不漏砂的情況，停泵易造成沉砂卡鉆。③潤滑性要求高。隨著井斜的不斷增大，鉆具與井壁接觸面積大，鉆具受重力和壓力作用貼近擠壓井壁，不柔順的井眼和質量較差的濾餅，也使摩阻增大，易引起粘附卡鉆，增大排量和發生井漏相互矛盾。

2　室內實驗

通過室內小型實驗確定封堵材料，增強鉆井液的封堵和潤滑性能，防止井壁坍塌；并且具有較低泥餅粘附系數，保證良好潤滑性能。1#鉆井液原漿性能，2#原漿+3%FT+3%QS-2鉆井液性能。通過表1可以看出鉆井液原漿加入3%FT+3%QS-2封堵材料后的性能，潤滑性能得到改善，泥餅質量得到改善，有利于預防井漏的發生。

表1　室內封堵實驗

通過室內實驗確定防塌劑加入后性能變化，3#原漿性能4#原漿+4%硅甲基防塌劑性能，表2結果可以看出加入硅甲基防塌劑后性能能夠滿足井下施工。

表2　室內防塌劑小型實驗

3　現場鉆井液措施

（1）二開上部井段 二開開鉆之前儲備充足的清水，在鉆進過程中及時補充消耗的清水，避免因井漏缺水而等停。

（2）二開下部井段 二開鉆至茅口組中部轉換為氯化鉀聚合物鉆井液，基礎配方為：

1%膨潤土+4%Na2CO3（土量）+1%LV-CMC+0.8%HP聚合+1%COP-LFL+5%KCl+0.3%聚銨抑制劑。注意：膨潤土漿水化充分后再加入KCL，切勿提前加入。

鉆至棲霞組后加入3%FT+3% QS-2封堵材料增加鉆井液封堵能力，每鉆進一定的進尺進行短起下，保證井眼暢通，進入韓家店組加入4%PZ-7防塌劑增強鉆井液抑制能力。鉆井液在維護處理過程中多以小型實驗為參考，處理劑充分水化后以膠液的形式細水長流補充維護。

4　結語

①采用氯化鉀聚合物鉆井液體系可以滿足二開井段安全施工。②通過小型實驗可以確定各種封堵劑和抑制劑的加量而不影響原漿的性能，又可以增強鉆井液的抑制和封堵能力。③通過焦頁23-1、焦頁23-2、焦頁23-3、焦頁54-2、焦頁54-3、焦頁25-2、焦頁25-3等井的安全順利的施工可以確定此鉆井液體系能夠滿足涪陵工區鉆井二開安全施工。

5　討論

目前針對井壁失穩的預防措施一般分為［1］：物理支撐、化學抑制和物理封堵等手段來避免井壁失穩的發生。

物理支撐在地層承壓能力比較強的情況下適當提高密度可以有效預防井壁的坍塌和剝落掉塊。

化學抑制通過加入抑制劑來抑制粘土的水化膨脹而造成井壁剝落掉塊的發生。

物理封堵通過加入粒徑不同的惰性材料對地層的微裂縫進行封堵，在近井壁地帶形成堅韌致密的泥餅，預防井漏的發生。

氯化鉀聚合物鉆井液體系具有良好的井壁抑制能力，氯化鉀中的鉀離子大小和粘土的六元環直徑大小相匹配，可以鑲嵌到粘土的六角環中從而降低了粘土的水化能力［2］，同時加入聚銨抑制劑利用其靜電引力、氫鍵作用、錨固作用及疏水作用協同提高鉆井液抑制性［3］，配合硅甲基防塌劑等處理劑相互協同增強了鉆井液的抑制能力。配合使用了FT、QS-2等封堵材料，磺化瀝青在井筒壓力的作用下進入地層提高了易碎地層的膠結性， QS-2可以對微裂縫進行封堵，二者的合理搭配提高了地層的承壓能力，延長了地層因應力釋放而發生坍塌的周期，也為因提高鉆井液密度增加物理支撐做了良好的預防工作。

［1］蔚寶華，王治中，等.泥頁巖地層井壁失穩理論研究及其進展［J］.鉆采工藝，2007，（30）16-20.

［2］鐘漢毅，黃維安，等.聚胺與氯化鉀抑制性的對比實驗研究［J］.西南石油大學學報，2012，（34）150-156.

［3］邱正松，鐘漢毅，等.新型聚胺頁巖抑制劑特性及作用機理［J］.石油學報，2011，（32）678-682.