涪陵工區(qū)頁(yè)巖氣鉆井二開井段井壁失穩(wěn)預(yù)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(yáng) 457000）

涪陵工區(qū)頁(yè)巖氣鉆井二開井段井壁失穩(wěn)預(yù)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(yáng) 457000）

涪陵工區(qū)頁(yè)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(guān)下部地層、長(zhǎng)興組、龍?zhí)督M、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(fā)生井壁失穩(wěn)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(duì)井壁的穩(wěn)定性具有良好抑制作用，同時(shí)再配合使用聚銨抑制劑、硅甲基防塌劑、磺化瀝青、超細(xì)目碳酸鈣封堵材料等處理劑可以有效預(yù)防井壁失穩(wěn)的情況發(fā)生。

鉆井液；防塌；封堵；抑制

井壁失穩(wěn)常見于井漏、剝落掉塊、井塌等情況，通過對(duì)涪陵工區(qū)已經(jīng)開發(fā)的井調(diào)研，上部龍?zhí)丁⒚┛?、棲霞組都含有灰黑色碳質(zhì)泥頁(yè)巖，易剝落掉塊，下部韓家店、小河壩易發(fā)生井漏。為后續(xù)鉆井施工帶來(lái)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(shù)難點(diǎn)

鉆井過程技術(shù)難點(diǎn)有：①井壁不穩(wěn)定。龍?zhí)?、茅口、棲霞組都含有灰黑色碳質(zhì)泥頁(yè)巖，易剝落掉塊，下部韓家店、小河壩易發(fā)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(jìn)過程經(jīng)常發(fā)生惡性井漏而斷水等停，經(jīng)常發(fā)生漏水不漏砂的情況，停泵易造成沉砂卡鉆。③潤(rùn)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(zhì)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(fā)生井漏相互矛盾。

2　室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

通過室內(nèi)小型實(shí)驗(yàn)確定封堵材料，增強(qiáng)鉆井液的封堵和潤(rùn)滑性能，防止井壁坍塌；并且具有較低泥餅粘附系數(shù)，保證良好潤(rùn)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(rùn)滑性能得到改善，泥餅質(zhì)量得到改善，有利于預(yù)防井漏的發(fā)生。

表1　室內(nèi)封堵實(shí)驗(yàn)

通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)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(jié)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(nèi)防塌劑小型實(shí)驗(yàn)

3　現(xiàn)場(chǎng)鉆井液措施

（1）二開上部井段 二開開鉆之前儲(chǔ)備充足的清水，在鉆進(jìn)過程中及時(shí)補(bǔ)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(zhuǎn)換為氯化鉀聚合物鉆井液，基礎(chǔ)配方為：

1%膨潤(rùn)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(rùn)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(jìn)一定的進(jìn)尺進(jìn)行短起下，保證井眼暢通，進(jìn)入韓家店組加入4%PZ-7防塌劑增強(qiáng)鉆井液抑制能力。鉆井液在維護(hù)處理過程中多以小型實(shí)驗(yàn)為參考，處理劑充分水化后以膠液的形式細(xì)水長(zhǎng)流補(bǔ)充維護(hù)。

4　結(jié)語(yǔ)

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(shí)驗(yàn)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(qiáng)鉆井液的抑制和封堵能力。③通過焦頁(yè)23-1、焦頁(yè)23-2、焦頁(yè)23-3、焦頁(yè)54-2、焦頁(yè)54-3、焦頁(yè)25-2、焦頁(yè)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(qū)鉆井二開安全施工。

5　討論

目前針對(duì)井壁失穩(wěn)的預(yù)防措施一般分為［1］：物理支撐、化學(xué)抑制和物理封堵等手段來(lái)避免井壁失穩(wěn)的發(fā)生。

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

化學(xué)抑制通過加入抑制劑來(lái)抑制粘土的水化膨脹而造成井壁剝落掉塊的發(fā)生。

物理封堵通過加入粒徑不同的惰性材料對(duì)地層的微裂縫進(jìn)行封堵，在近井壁地帶形成堅(jiān)韌致密的泥餅，預(yù)防井漏的發(fā)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(huán)直徑大小相匹配，可以鑲嵌到粘土的六角環(huán)中從而降低了粘土的水化能力［2］，同時(shí)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(xié)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(xié)同增強(qiáng)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(jìn)入地層提高了易碎地層的膠結(jié)性， QS-2可以對(duì)微裂縫進(jìn)行封堵，二者的合理搭配提高了地層的承壓能力，延長(zhǎng)了地層因應(yīng)力釋放而發(fā)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(yù)防工作。

［1］蔚寶華，王治中，等.泥頁(yè)巖地層井壁失穩(wěn)理論研究及其進(jìn)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(duì)比實(shí)驗(yàn)研究［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，（34）150-156.

［3］邱正松，鐘漢毅，等.新型聚胺頁(yè)巖抑制劑特性及作用機(jī)理［J］.石油學(xué)報(bào)，2011，（32）678-682.