中江高廟區(qū)塊水平井鉆井復(fù)雜情況預(yù)防與處理

梁戰(zhàn)明，梁 坤

（中石化西南石油工程有限公司四川鉆井分公司，四川德陽 618000）

中江高廟區(qū)塊水平井鉆井復(fù)雜情況預(yù)防與處理

梁戰(zhàn)明，梁 坤

（中石化西南石油工程有限公司四川鉆井分公司，四川德陽 618000）

目前中江高廟區(qū)塊沙溪廟組水平井施工，已經(jīng)基本解決區(qū)域性井壁垮塌，但是隨著二開制井身結(jié)構(gòu)的全面推廣，出現(xiàn)了起下鉆遇阻、鉆頭泥包、斜井段摩阻異常高等問題。針對(duì)中江高廟區(qū)塊沙溪廟組二開制水平井施工難點(diǎn)，從地層特征入手，以實(shí)鉆參數(shù)和鉆井液性能為依據(jù)，分析了引起復(fù)雜情況的原因，發(fā)現(xiàn)鉆井液性能維護(hù)不能滿足鉆井需要，且斜井段鍵槽是引發(fā)水平井復(fù)雜情況的主要原因，提出了針對(duì)性的預(yù)防與處理措施，為今后在該地區(qū)的鉆井施工提供技術(shù)保障。

水平井；鉆井情況；預(yù)防；處理

1 地層特征

1.1 中江沙溪廟組地層特征

（1）中江地區(qū)巖石強(qiáng)度較大、非均質(zhì)性強(qiáng)，且砂巖強(qiáng)度明顯高于泥巖。縱向上：巖石強(qiáng)度隨深度增加呈增大趨勢；平面上：巖石強(qiáng)度存在一定差異性，構(gòu)造北部川江566等處于強(qiáng)度相對(duì)低值區(qū)，中江13井一帶處于強(qiáng)度相對(duì)高值區(qū)，巖石強(qiáng)度分布與實(shí)鉆地層垮塌狀況存在一定對(duì)應(yīng)性[1]。

（2）地層孔隙壓力縱向上：主體呈常壓-高壓-異常高壓遞增特征，蓬萊鎮(zhèn)組以淺主體為常壓型-微高壓型，地壓系數(shù)1.00～1.46；遂寧組地層孔隙壓力主體表現(xiàn)為高壓型，地壓系數(shù)1.25～1.74；沙溪廟組地層表現(xiàn)為高壓-異常高壓型，地壓系數(shù)最高可達(dá)1.91；平面上：分布存在一定差異性，構(gòu)造自北向南存在由高-低-增高-低-增高的微起伏變化趨勢。

（3）中江地區(qū)各井各層位縱橫向上地應(yīng)力方位發(fā)生一定偏轉(zhuǎn)，但主體而言，該區(qū)最小水平主應(yīng)力方位近南北向，最大水平主應(yīng)力方位近東西向。

（4）地層坍塌壓力縱向上：隨地層加深遞增；平面上：分布不均，存在一定差異。具體見表1。

表1 中江地區(qū)地層坍塌壓力

1.2 高廟子沙溪廟組地層特征

（1）儲(chǔ)層巖石強(qiáng)度較大，非均質(zhì)性較強(qiáng)，砂巖強(qiáng)度較泥巖高。

（2）地層孔隙壓力縱向：由淺至深主體呈常壓-高壓-異常高壓型遞增特征。地表至蓬萊鎮(zhèn)組中上部地層主體為常壓型—微高壓型，地壓系數(shù)1.00～1.47；遂寧組表現(xiàn)為高壓型，地壓系數(shù)1.33～1.60；沙溪廟組地層孔隙壓力表現(xiàn)為高壓-異常高壓型，地壓系數(shù)1.39～1.84；平面：分布存在一定差異性。構(gòu)造北部的高廟2井地層孔隙壓力在區(qū)域上相對(duì)較低，構(gòu)造南部的高廟3井區(qū)相對(duì)較高[2]。

（3）地層坍塌壓力：縱向上，自上而下呈低-增高-高變化趨勢，泥巖坍塌壓力平均高于砂巖。區(qū)域上，蓬萊鎮(zhèn)組：構(gòu)造北翼的高廟2井區(qū)地層坍塌壓力比構(gòu)造南翼的高廟3和東部的高廟4偏低；遂寧組：構(gòu)造南翼的高廟3井地層坍塌壓力較構(gòu)造北翼及東部的高廟4偏高；沙溪廟組：構(gòu)造東部的高廟4地層坍塌壓力比構(gòu)造北翼偏西的高廟2高、南翼的高廟3井高見表2。

表2 高廟子地區(qū)地層坍塌壓力

（4）地層破裂壓力：整體較高，施工壓破地層的可能性較低；但是，針對(duì)裂縫發(fā)育段的地層破裂壓力目前預(yù)測難度較大，應(yīng)用中應(yīng)酌情考慮斷層裂縫的影響。

2 井下復(fù)雜情況分析

中江高廟地區(qū)采用二開制水平井井身結(jié)構(gòu)（一開采用φ311.15mm鉆頭鉆至上沙頂部，下入φ244.5mm套管封隔蓬萊鎮(zhèn)組及遂寧組的淺氣層與易垮塌井段，二開使用φ215.9mm鉆頭鉆達(dá)目的層，下入φ139.7mm尾管完井），近三年來區(qū)域性垮塌問題未再大面積發(fā)生，但隨鉆速的提升，90%以上的施工井均會(huì)發(fā)生起下鉆遇阻、斜井段、水平段施工摩阻異常等井下復(fù)雜情況[3]。

2.1 一開井段

Φ311.15mm井眼鉆遇地層為劍門關(guān)、蓬萊鎮(zhèn)、遂寧組、上沙溪廟組。施工參數(shù)：鉆壓40～120kN，轉(zhuǎn)速80～110r/min，排量42～58L/s，泵壓6～18MPa，平均機(jī)械鉆速8～15m/h。鉆井液基本配方：聚合物鉆井液：坂土漿+0.2%～0.3%兩性離子包被劑+0.2%～0.4%兩性離子降黏劑+0.5%～0.8%聚合物降濾失劑；鉀石灰鉆井液：聚合物鉆井液+0.6%～1%聚合物降濾失劑+3%～5%氯化鉀+0.4%～0.6%生石灰+1%～2%瀝青類防塌劑。

該井段發(fā)生的復(fù)雜情況主要為起下鉆遇阻、長段劃眼或倒劃眼，劃眼時(shí)返出物多為巖屑、泥團(tuán)夾少量掉塊。原因如下：①從施工參數(shù)分析，鉆井排量基本維持在42～58L/s，使用Φ139.7mm鉆桿，環(huán)空返速為0.69～0.95m/s，基本滿足攜沙要求，但達(dá)不到?jīng)_刷井壁要求。②井眼大，鉆井液維護(hù)處理不及時(shí)，攜沙、抑制性能未達(dá)到要求。容易在泥巖層段形成黏附性極強(qiáng)的井壁，在滲透性較好的砂巖層段因正壓差形成虛厚泥餅，高鉆速情況下水化成泥團(tuán)的鉆屑黏附于井壁導(dǎo)致井徑縮小。③快鉆時(shí)砂泥巖互層易形成螺旋式齒狀井壁，引發(fā)井內(nèi)阻卡。

2.2 二開井段

Φ215.9 mm井眼鉆遇地層為上、下沙溪廟組，已鉆井發(fā)生的復(fù)雜情況主要為斜井段起下鉆遇阻，劃眼時(shí)返出物多為巖屑，夾少量掉塊。斜井段起下鉆遇阻多發(fā)生在斜井段施工完成后，隨施工時(shí)間的增加，劃眼時(shí)間和劃眼井段也增長，劃眼時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)憋停頂驅(qū)或憋停螺桿現(xiàn)象，返出物為巖屑和泥巖、砂巖掉塊，掉塊大多存在部分磨圓現(xiàn)象。原因如下：①上、下沙交界面不穩(wěn)，鉆具碰撞產(chǎn)生的掉塊造成起下鉆遇阻。②長時(shí)間施工，鉆具在斜井段拉刮井壁、旋轉(zhuǎn)時(shí)磨損井壁形成鍵槽，扶正器、鉆頭或鉆桿接頭部分進(jìn)入鍵槽造成遇阻，劃眼時(shí)鍵槽被部分破壞形成掉塊，最終造成劃眼時(shí)憋卡。

3 預(yù)防措施及對(duì)策

1）根據(jù)鉆井進(jìn)度調(diào)整鉆井液維護(hù)力度，開鉆前配置好設(shè)備許可范圍內(nèi)最大量的備用鉆井液，鉆速快時(shí)根據(jù)鉆速加大鉆井液處理劑加量，若發(fā)現(xiàn)鉆井液處理跟不上進(jìn)度時(shí)，適當(dāng)控制進(jìn)度或加密短程起下鉆密度、加長短程起下鉆時(shí)進(jìn)入老井眼井段。

2）開鉆前對(duì)檢查維護(hù)好固控設(shè)備，保證設(shè)備正常工作，最大能力做好固控工作，防止鉆井液中無用固相和坂土含量增加，造成鉆井液性能差。

3）一開鉆井過程中滿足鉆井排量不低于42L/s，檢修鉆井液泵時(shí)搞短程起下鉆或循環(huán)，避免單泵鉆井導(dǎo)致排量不足、鉆屑黏附井壁。

4）進(jìn)入水平段施工后，采用旋轉(zhuǎn)下放鉆具，避免形成鍵槽，降低鉆具碰撞井壁形成掉塊幾率。

5）發(fā)現(xiàn)阻卡后，控制阻卡處理力度，做到精細(xì)操作，防止卡死或鉆頭泥包，從而降低復(fù)雜情況處理時(shí)間。

4 結(jié)論

通過探索和現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，逐漸掌握了中江高廟區(qū)塊井的一些特點(diǎn)和施工經(jīng)驗(yàn)，采取上述預(yù)防和處理措施，有效降低鉆井復(fù)雜情況發(fā)生幾率和處理時(shí)間，為今后川西地區(qū)的提速增效奠定了良好基礎(chǔ)。由此可見，加強(qiáng)鉆井信息統(tǒng)計(jì)，通過科學(xué)研究，提出有效的針對(duì)性措施，可以預(yù)防和緩解復(fù)雜情況的發(fā)生。

[1] 蔣恕.頁巖氣開發(fā)地質(zhì)理論創(chuàng)新與鉆完井技術(shù)進(jìn)步[J].石油鉆探技術(shù)，2011，39（3）：17-23.

[2] 邵飛，王國慶.川西中江、高廟區(qū)塊優(yōu)快鉆井技術(shù)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2016，（5）：97-99.

[3] 郭莉霞.豐谷及高廟子構(gòu)造井壁穩(wěn)定性研究[D].成都：成都理工大學(xué)，2012.

P r e v e n t i o n a n d T r e a t me n t o f H o r i z o n t a l We l l D r i l l i n g C o mp l e x i n Z h o n g j i a n g G a o mi a o B l o c k

Liang Zhan-ming，Liang Kun

At present，the horizontal well construction of Shaximiao Formation in Zhonggao Gaomiao block has basically solved the collapse of regional borehole wall，but with the comprehensive promotion of the two open well structure，Paragraph friction abnormal high problem has become a speed blocker.Based on the characteristics of drilling and the performance of drilling fl uid，this paper analyzes the causes of the complicated situation and fi nds out the performance of the drilling fl uid.In this paper，Which can not meet the needs of drilling and the keyway in the inclined section is the main reason for the complicated situation of the horizontal well，and puts forward the targeted prevention and treatment measures to provide technical support for drilling construction in the area.

horizontal well；drilling situation；prevention；treatment

TE242

B

1003-6490（2017）08-0240-02

2017-06-06

梁戰(zhàn)明（1969—），男，湖南祁陽人，工程師，主要研究方向?yàn)槭豌@井。