緬甸Inyashe-2井井塌情況分析與原因探討

陳忠華 耿 鐵 彭勝玉 孫 強(qiáng) 劉 剛 郝彬彬

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)研究院，河北三河 065201）

Inyashe-2 井位于欽敦次盆Yeyein 構(gòu)造的東緣火山島弧帶的Inyashe 構(gòu)造上，是緬甸C2 區(qū)塊的第2 口探井，2011 年曾經(jīng)在該區(qū)塊鉆過Inyashe-1 井。在區(qū)域背景和烴源方面，Inyashe-2 井與Inyashe-1 井都是處于欽敦次盆和睡寶次盆之間的中央島弧帶，烴源均來自于欽敦次盆的古新統(tǒng)和白堊系地層，但由于地處火山島弧的不同構(gòu)造位置，火山活動(dòng)的影響作用也有一定的差異性，導(dǎo)致構(gòu)造的類型和規(guī)模以及形成的時(shí)間等成藏要素方面會(huì)有所不同。區(qū)域研究表明［1-2］：上新統(tǒng)，中新統(tǒng)，漸新統(tǒng)，始新統(tǒng)，白堊系之間以及中新統(tǒng)內(nèi)部發(fā)育不震合面，形成白堊系—漸新統(tǒng)，中新—上新統(tǒng)兩套構(gòu)造層。Inyashe-2井為一口直井，在鉆井過程中，出現(xiàn)不同程度的井壁失穩(wěn)，造成起下鉆遇阻卡，井徑不規(guī)則，既影響鉆井速度，又影響固井質(zhì)量。基于巖石力學(xué)原理的井壁失穩(wěn)分析方法相對(duì)比較成熟［3-7］， 通過Inyashe-2井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與井徑數(shù)據(jù)、地層巖性及鉆井液性能評(píng)價(jià)等多種途徑深入分析了本井坍塌情況及特點(diǎn)，探討了其失穩(wěn)原因，為后續(xù)鉆進(jìn)控制井壁失穩(wěn)提供了 經(jīng)驗(yàn)。

1 緬甸Inyashe-2 井井壁失穩(wěn)概況

Inyashe-2 井一開?444.5 mm 井眼鉆用密度為1.1 g/cm3膨潤(rùn)土鉆井液，鉆井過程中，逐漸提高鉆井液密度至1.25 g/cm3，鉆至243 m 順利下入?339.7 mm 表層套管；二開?311.1 mm 井眼采用密度為1.40 g/cm3PDF-KCl/PLUS 鉆井液，鉆至1 257 m 中完，電測(cè)過程中，密度提高到1.63 g/cm3。二開井段出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的井壁坍塌及井徑擴(kuò)大率偏大情況。

1.1 井徑擴(kuò)大率

從圖1 與表1 可以看出：（1）Inyashe-2 井二開井段約1/3 井段井眼較規(guī)則，接近鉆頭直徑，約2/3井段井塌較嚴(yán)重，井徑變化大。（2）始新統(tǒng)上部大部分井段井徑較規(guī)則，中下部井段井塌嚴(yán)重；整個(gè)層段縮徑段僅0.6 m，僅占1.5%，擴(kuò)徑段占98.5%。全層段平均井徑擴(kuò)大率為15.95%。（3）白堊系頂部井徑擴(kuò)大，中部井塌嚴(yán)重，底部井眼較規(guī)則；整個(gè)層段縮徑段僅37.1 m，擴(kuò)徑段占98.5%。全層段平均井徑擴(kuò)大率為8.82%。

圖1 Inyashe-2 井二開井徑圖

表1 Inyashe-2 井井徑擴(kuò)大率與縮徑比

1.2 起下鉆阻卡情況

Inyashe-2 井二開?311.1 mm 井段鉆井過程發(fā)生嚴(yán)重起下鉆阻卡，具有以下特點(diǎn)：

（1）起下鉆阻卡從取心鉆進(jìn)至500.27 m，下取心鉆具開始遇阻劃眼，直至中完。

（2）起鉆、下鉆均發(fā)生阻卡，而且隨井加深逐漸嚴(yán)重，下鉆遇阻劃眼時(shí)間與井段均長(zhǎng)于（多于）起鉆。

（3）起下鉆遇阻劃眼最困難井段：始新統(tǒng)與古新統(tǒng)—白堊系400～780 m、1 100～1 050 m。

（4）該井鉆遇古新統(tǒng)—白堊系上部地層時(shí)，剛鉆完的井段能起出，但下鉆遇阻劃眼；鉆至與古新統(tǒng)—白堊系中下部地層（947～1 257 m），新鉆井眼起鉆就開始遇卡劃眼。

（5）提高鉆井液密度，提高鉆井液封堵性能，起下鉆遇阻卡嚴(yán)重程度降低，直到恢復(fù)正常。

2 Inyashe-2 井井壁坍塌特點(diǎn)

Inyashe-2 井按照設(shè)計(jì)所規(guī)定鉆井液密度此密度依據(jù)地層坍塌壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)）進(jìn)行鉆進(jìn)，但在始新統(tǒng)中下部、古新統(tǒng)部分井段仍發(fā)生井塌，部分井段井壁比較穩(wěn)定。通過對(duì)Inyashe-2井測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)與井徑數(shù)據(jù)、地層巖性及鉆井液性能等資料分析，得出該井井壁失穩(wěn)的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

（1）Inyashe-2 井井壁失穩(wěn)地層裂隙發(fā)育。井塌發(fā)生在地層密度低的地層，如始新統(tǒng)448～507 m、532～ 571 m 井段，古新統(tǒng)的660～810 m、834～873 m、930～946 m、 1 018～1 089 m 井段。而地層密度高的地層，井徑較規(guī)則，如古新統(tǒng)的575～659 m、811～833 m、874～929 m、947～1 017 m、1 090～1 249 m 井段。低密度地層可能是由于地層裂隙發(fā)育而引起的，而且密度越低，裂隙越發(fā)育。該井始新統(tǒng)448～507 m、532～571 m 井段巖石密度較相鄰地層大幅度下降，該井段井塌十分嚴(yán)重，井徑擴(kuò)大率高達(dá)150%～182%（圖2）。

（2）伽馬值表示地層中泥質(zhì)含量多少，但I(xiàn)nyashe-2井井塌嚴(yán)重程度與伽馬值高低關(guān)系不密切。

（3）井塌嚴(yán)重程度與地層聲波值大小關(guān)系密切，井塌嚴(yán)重井段的聲波值高于相鄰井徑擴(kuò)大率小的地層。

（4）井塌嚴(yán)重程度與鉆速大小關(guān)系不密切。

圖2 Inyashe-2 井井徑、鉆速、巖石密度、自然伽馬與聲波時(shí)差曲線

（5）從錄井圖得出，井塌嚴(yán)重程度與巖性關(guān)系不密切，井塌發(fā)生在凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖，凝灰質(zhì)砂巖等各種巖性地層。

（6）從圖3 可以看出，Inyashe-2 井采用密度1.36～ 1.40 g/cm3鉆井液二開，此密度低于地層坍塌壓力的當(dāng)量密度，該井從357 m 開始就發(fā)生較嚴(yán)重井塌，井徑擴(kuò)大率高達(dá)15%以上。

圖3 Inyashe-2 井壓力剖面

3 Inyashe-2 井井壁失穩(wěn)原因探討

Inyashe-2 井鉆井過程中按設(shè)計(jì)要求提高鉆井液密度，采用強(qiáng)抑制、強(qiáng)封堵鉆井液。但該井從鉆進(jìn)始新統(tǒng)中下部開始發(fā)生起下鉆阻卡，而且下鉆阻卡較為嚴(yán)重。該井鉆到420 m 之后，隨著井深的增加，鉆井液密度按照設(shè)計(jì)要求，逐漸提高到1.60 g/cm3，均高于地層坍塌壓力；但鉆進(jìn)420 m 以下地層中，部分井段井塌嚴(yán)重，而部分井段，井徑較規(guī)則。通過對(duì)地層特性的分析：垮塌井段地層巖性為主要為凝灰?guī)r［8-10］，沒有有效的膠結(jié)物，裂隙發(fā)育，巖石硬脆破碎，巖石強(qiáng)度差，而且上下不均，有擾動(dòng)構(gòu)造，易坍塌掉塊，極易受“水劈”作用而剝落。對(duì)Inyashe-2 井井壁失穩(wěn)的原因得出以下初步認(rèn)識(shí)：

（1）部分井段鉆井液密度低于地層坍塌壓力。Inyashe-2 井采用強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵的鉆井液，依據(jù)預(yù)測(cè)的地層坍塌壓力的當(dāng)量密度附加0.5 g/cm3來確定鉆井液密度進(jìn)行鉆進(jìn)，能有效控制裂隙不發(fā)育地層順利鉆進(jìn)，井徑較規(guī)則；但對(duì)于裂隙發(fā)育的地層，該井所使用的鉆井液盡管已具有較強(qiáng)的封堵性能，但還不足以有效封堵裂隙發(fā)育的地層，在壓差作用下，鉆井液濾液進(jìn)入地層，引起巖石強(qiáng)度下降，近井筒地層孔隙壓力增高，從而導(dǎo)致地層坍塌壓力增高，現(xiàn)場(chǎng)所使用的鉆井液密度低于增高的地層坍塌壓力當(dāng)量密度，從而誘發(fā)井塌。該井在完鉆后鉆井液密度提高到1.63 g/cm3，井壁失穩(wěn)得到控制，中完測(cè)井空井54 h，下鉆下套管均順利進(jìn)行。

（2）劃眼時(shí)排量低。鉆井過程與劃眼過程中排量都在±2 600 L/min，塌塊不能及時(shí)帶出，振動(dòng)篩多次返出磨圓的塌塊，鉆井至1 094 m 起鉆至套管鞋內(nèi)遇阻劃眼返出大量塌塊。

（3）鉆井液具有強(qiáng)的抑制性，但封堵性能仍不足以控制鉆井液濾液進(jìn)入裂隙發(fā)育的地層，導(dǎo)致地層坍塌壓力增高，誘發(fā)該井段地層井壁失穩(wěn)。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的鉆井液配方在室內(nèi)進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2～6。表3 中，一次滾動(dòng)回收條件：90 ℃×16 h；二次滾動(dòng)回收條件：80 ℃×4 h。表6 中，將磨好的巖石塌塊在現(xiàn)場(chǎng)90 ℃鉆井液中浸泡24 h 后，進(jìn)行點(diǎn)載荷實(shí)驗(yàn)。從表2 與表4 可以看出，該組鉆井液的初切比較低，流變性比較好、HTHP 濾失量較低并具有良好的抑制性。表4 與表5 的數(shù)據(jù)3 種密度40～60 目的封堵性能比較好， 20～40 目60 ℃的封堵性能較好而90 ℃比較差。通過塌塊浸泡及點(diǎn)載荷試驗(yàn)，很多塌塊直接浸泡裂開，沒有浸泡裂開的巖塊巖石強(qiáng)度下降非常大，表明巖塊在現(xiàn)場(chǎng)使用的鉆井液配方中不能保持穩(wěn)定，鉆井液封堵性能較差，濾液滲進(jìn)巖塊厲害。

表2 鉆井液基本性能

表3 Inyashe-2 井鉆井液抑制性能評(píng)價(jià)

表4 不同密度鉆井液對(duì)砂床（40～60 目）封堵性能

表5 不同密度鉆井液對(duì)砂床（20～40 目）封堵性能

表6 Inyashe-2 井巖石強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

4 結(jié)論

（1）井壁失穩(wěn)是造成Inyashe-2 井起下鉆阻卡主要原因。井塌與起下鉆阻卡主要發(fā)生在始新統(tǒng)中下部與古新統(tǒng)400～780 m、1 100～1 050 m 井段。

（2）坍塌地層與巖性關(guān)系不密切，該井井塌主要發(fā)生在裂隙發(fā)育的地層中。

（3）井壁失穩(wěn)主要原因是：部分井段鉆井液密度低于地層坍塌壓力；鉆井液封堵性不足以控制鉆井液進(jìn)入裂隙發(fā)育的地層，從而引發(fā)巖石強(qiáng)度下降，坍塌壓力增高，井壁失穩(wěn)。

（4）排量低加劇了該井起下鉆阻卡處理時(shí)間。

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