王4井區安全鉆井技術

曹文(中石化江漢石油工程有限公司鉆井一公司，湖北 潛江 433121)

0 引言

江漢盆地潛江凹陷是一個典型的內陸古鹽湖，王場構造位于潛江凹陷北部，蚌湖生油深洼東側，為一長軸高陡背斜，構造閉合高度1 300 m，閉合面積50 km2，王4區塊位于王場構造東部區塊，其潛江組為一套鹽韻律夾砂、泥巖地層，以鹽韻律為特征。縱向上由160個Ⅲ級鹽韻律組成，每個韻律厚10～50 m不等，韻律上部為鹽巖段，下部為鈣芒硝質白云巖，泥質白云巖等。

1 施工難點分析

王4區塊為典型的鹽丘上升地層引發褶皺隆起形成的背斜構造，構造高部位油氣富集。受構造和斷裂運動的影響，該區塊裂縫、鹽層發育，加上經過幾十年的采、注，鹽膏層、泥巖層塑性蠕動，地下有天然的裂縫，也有人為誘發性裂縫，高壓與虧空并存，地層壓力混亂。

1.1 王4井區地質難點

(1)上部平原組礫石發育，廣華寺組沙泥巖互層，成巖性差，地層疏松，易水化膨脹，引起縮徑阻卡，礫石層、流沙層易井漏、堵水眼。(2)荊河鎮至潛一段交界面瀝青層發育，且由于瀝青的物性受溫度影響大，在瀝青返出地面溫度降低后流動性變差，易發生卡鉆。(3)潛江組目的層溢流、井漏、溢漏同存及鹽層卡鉆等問題處理難度大。

1.2 王4井區故障復雜發生規律

如表1所示，王4井區2016—2018年共施工26口井，出現故障復雜16口，占比61.54%，損失時間1 594.5 h，故障復 雜時效14.16%，發生的故障復雜有如下五個規律：

表1 2016-2018年王4井區施工井統計數據

(1)故障復雜類型基本為溢流、井漏、溢漏同存及出瀝青等，其中井漏復雜高發。

(2)故障復雜發生層位來看，潛江組1、3、4段為復雜高發井段。其中潛1段易發生井漏、溢漏同存、瀝青等，潛3段易發生井漏、溢流、溢漏同存、瀝青等；潛4段易發生井漏、溢流、溢漏同存等復雜情況。

(3)從故障復雜處理效率看，溢流及出瀝青單井處理時間相對較長，井漏單井處理時間次之，溢漏同存單井處理時間最短。

(4)從故障復雜發生區域看，溢漏復雜大部分發生在區域邊緣及斷層附近。結合前期施工的鉆井資料，在斷層線附近的井有王4斜-7-X井、王4斜-9-X井、王4斜-12-X井等，這些在斷層線附近施工的井，目的層發生溢、漏的可能性很大(2016—2018年施工上述井號的井8口，復雜井6口，占比75%)。

(5)確定王4井區故障復雜類型及性質。①漏失原因分析。王4井區井漏主要分為泥巖裂縫性漏失、鹽間非砂巖層裂縫性漏失、砂巖儲層滲透性、滲透—裂縫性漏失。泥巖裂縫性漏失：裂縫開口較小，橋塞堵漏劑易在井壁上形成堵塞，影響堵漏效果。鹽間非砂巖層裂縫性漏失：鹽間非砂巖層為主要油氣儲集層易出現漏失情況，且易發生置換引起溢流，堵漏難度大。砂巖儲層滲透性、滲透—裂縫性漏失：韻律型鹽層孔縫發育、連通性好，漏失幾率大，且多套漏層并存，防漏堵漏措施實施難度大。②溢流原因分析。王4井區溢流主要分為砂巖儲層鄰井注水引起高壓、韻律層的裂縫異常高壓。砂巖儲層鄰井注水引起高壓：井間壓裂、裂縫聯通，鄰井注水后，在壓力傳遞作用下，目的層鉆進中極易發生溢流現象。韻律層的裂縫異常高壓：鹽間非砂巖層油氣儲量巨大、分布面積廣、基質滲透率低、壓力較砂層高、可溶鹽含量高、裂縫分布難以預測。③溢漏同存原因分析。隨著王場油田進入注水開發后期，所注入的淡水已將地層泥巖和砂巖中的鹽膏溶解形成大的溶腔，如鉆遇大的鹽溶腔，往往造成大的漏失。④鹽膏層難點分析。鹽層的溶解不僅使鹽層段井眼擴大，而且使鹽膏層間砂泥巖地層井壁失去支撐而坍塌擴徑。最為嚴重的是鹽膏層段層間結構復雜，骨架對上覆巖層的支撐力弱，造成坍塌卡鉆。

2 技術對策

2.1 優化井身結構設計

針對王4井區地質情況，確定王4井區井身結構優化原則。(1)一開封隔上部廣華寺組易垮易漏地層及廣華寺組與荊河鎮組交界處疏松地層。(2)必須保留一層套管備用，一旦出現嚴重故障復雜，無法處理時，可以補下一層套管。該方案中，Ф339.7 mm表層套管下深500～600 m后，即解決了在發生溢流時上部井段地層垮塌問題。同時也具有一定的井控處理能力，在發生溢流后，井口壓力不超過5 MPa情況下，可以進行節流循環壓井。二開使用Ф215.9 mm鉆頭施工，如未發生溢流和嚴重井漏，可直接鉆至完鉆井深，下入Ф139.7 mm油層套管完井。如果發生溢流和嚴重井漏，可擴眼后下入Ф244.5 mm技術套管封隔。再使用Ф215.9 mm鉆頭繼續施工。

2.2 故障復雜預防處理技術

2.2.1 井漏處理

(1)漏速在5～50 m3/h。在泥漿中加入隨鉆暫堵劑盡可能多搶進尺，后用橋漿堵漏、水泥堵漏、可控凝膠堵漏效果明顯。(2)潛三段是主要漏失層，可采用水泥堵漏、橋漿堵漏或復合堵漏方法。(3)潛四段目的層漏失。采用隨鉆堵、橋漿堵、水泥堵(非產層)效果明顯。如果仍有少量漏失，可考慮加入隨鉆堵漏材料搶鉆完進尺后再做承壓堵漏。王4井區發生漏失，采用上述方法堵漏一次無效后，建議采用鹽水搶鉆至完鉆，隨后進行完井作業[1]。

2.2.2 溢流的處理

(1)發生溢流后及時關井觀察，節流循環，必要時提高鉆井液密度。(2)溢流嚴重關井泄壓，采取原油進站、鹽水回收等方法，泄壓至可控范圍內提高鉆井液密度恢復鉆進。漏溢同層是在壓井過程中發生井漏，安全密度窗口很窄，很難選擇合適密度。先堵漏后壓井，也可采用加重堵漏漿堵漏，如果漏溢嚴重可考慮補下技術套管。

2.2.3 瀝青層處理

根據返出的瀝青膠結情況選擇進一步步處理方法。(1)若瀝青層膠結較好，且層比較厚，采取“三三三”措施效果不理想，影響井下安全?？刹扇茹@方式避開，保證與瀝青層至少相距30 m的位移。(2)若瀝青層膠結較好，但瀝青層比較薄，或瀝青層膠結不好，有可能處于瀝青層邊緣。采取提高擴劃眼頻率，保持鉆井液循環，將瀝青重復破碎帶出的措施根據瀝青層膠結好壞及厚度，選擇直接處理或者側鉆。

2.2.4 鹽層處理

(1)控制鉆時在10 min/m左右，確保環空返速＞0.8 m/s。(2)鉆遇大段鹽層或塑性強的鹽層，接單根時方余保留1 m，方便處理鹽卡。(3)保證鉆井液的攜帶性及潤滑性，補充膠液必須為飽和鹽水。(4)接單根前劃眼兩次，做好準備工作，縮短接單根時間。(5)現場儲備清水，管線接至泥漿泵上水管線，可直接使用。如井下發生鹽卡，則立即倒換上水閘門，根據相關要求，注入適量清水，以便解卡。

3 現場施工及效果

2019—2020年在王4井區施工6口井，采用新的工藝技術后，故障復雜發生率及處理時效明顯降低，取得了良好的經濟及社會效益。相比同區塊2018年平均指標，2019—2020年王4井區六口井平均井深增加24.34%，平均機械鉆速提高4.89%，鉆完井周期縮短6.14%，故障復雜時效4.56%，降低67.80%，平均故障復雜發生率16.67%，降低72.91%，平均二開趟鉆數2.67趟，減少28.42%[2]。

4 結語

(1)為了給處理溢流和井漏創造有利的條件，防止上部地層的垮塌，避免工程復雜事故隨之發生，要優化井身結構，必須設計表層套管封住易垮塌的上部地層。(2)潛江組鹽膏層是在內陸鹽湖環境下沉積而成的，鹽巖發育，存在鹽巖韻律層，必須在鉆井作業中采用飽和鹽水鉆井液體系。(3)鉆進中發現井口有輕微溢流或鉆井液發生油、氣、水侵，采取小排量或節流循環錄取數據并除氣，切忌盲目加重，即使加重也要控制速度，否則易誘發井漏。(4)在保證漏層完全打開的前提下，發現一層封堵一層，防止漏層判斷不清，造成盲目堵漏。如果一次性堵不住，反復多次地對同一漏層堵漏，應盡快采用復合堵漏方法將漏層徹底堵死，避免長時間堵漏造成地層逐漸溶解導致裂縫尺寸變大，增加堵漏難度。