紅河油田36區(qū)塊水平井水平段井壁穩(wěn)定技術(shù)

王同偉

摘 要：位于甘肅省鎮(zhèn)徑工區(qū)涇川縣境內(nèi)的紅河油田36區(qū)塊地質(zhì)條件復(fù)雜，水平段地質(zhì)構(gòu)造斷層較多，極易鉆遇泥巖造成坍塌掉塊。因此水平段井壁穩(wěn)定是鉆井液處理的關(guān)鍵，本文根據(jù)現(xiàn)場施工情況分析原因，在復(fù)合鹽鉆井液體系的基礎(chǔ)上，及時(shí)封堵地層裂縫，平衡泥巖坍塌壓力，提高鉆井液抑制性，應(yīng)對鉆遇泥頁巖提供了有效解決辦法。

關(guān)鍵詞：水平段井壁失穩(wěn) 泥巖 坍塌掉塊 封堵 防塌 井漏 密度

1.引言

紅河油田構(gòu)造位置為鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷南端，水平井段目的層主要位于三疊系延長組長812 ，該區(qū)塊部分井目的層裂隙比較發(fā)育，極易鉆遇泥巖，泥質(zhì)含量高水敏性強(qiáng)，泥巖產(chǎn)生水化膨脹，導(dǎo)致井壁失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大，雖然通過提高鉆井液密度可以達(dá)到穩(wěn)定井壁的目的，但過高的密度容易造成砂巖裸眼段或油藏裂縫發(fā)育地層發(fā)生井漏，也會(huì)導(dǎo)致濾液在壓差的作用下加速向地層滲入，導(dǎo)致井壁吸水膨脹垮塌掉塊。

2.井壁失穩(wěn)的因素

2.1地質(zhì)因素

泥巖極易吸水分散，吸水后層間產(chǎn)生較大的膨脹壓力，在井壁上出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。紅河油田延長組地層本身強(qiáng)度低，地層壓力系數(shù)低，在外力的作用下極易發(fā)生破碎，引起固體顆粒的剝落，引起井壁坍塌。

2.2工程因素

由于水平井施工周期長，鉆井液液柱壓力低于地層壓力及裸眼井段受鉆井液浸泡時(shí)間較長，泥巖強(qiáng)度降低，極易出現(xiàn)井壁坍塌，由坍塌引起的體系固相含量增高，還有可能引發(fā)井漏。

2.3鉆井液因素

鉆井液的固相含量高，泥餅質(zhì)量差，濾失量大，大量濾液進(jìn)入地層，導(dǎo)致泥巖吸水膨脹不穩(wěn)定。鉆井液與地層流體性質(zhì)不配伍性，鉆井液濾液就會(huì)向地層中流動(dòng)造成地層膨脹，泥巖強(qiáng)度降低，引起坍塌掉塊。

水平段本身泥巖存在微裂縫，在壓差作用下，對裂縫未進(jìn)行封堵或封堵不理想時(shí)，濾液會(huì)大量進(jìn)入地層，在硬而脆的井壁上出現(xiàn)井壁剝落和垮塌。

水平段為了達(dá)到防塌目的，平衡地層壓力，對鉆井液密度要求很高，過高的密度容易引發(fā)薄弱地層或孔隙性地層的井漏。

3.采取的措施與對策

3.1提高鉆井液密度

根據(jù)力學(xué)平衡原理，利用鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力平衡地層坍塌應(yīng)力，由于水平段砂巖易漏地層與泥巖易塌段同層，因此解決好泥巖段垮塌和砂巖易漏地層的承壓能力是井壁穩(wěn)定的關(guān)鍵，在做好隨鉆堵漏承壓能力的基礎(chǔ)上，可將鉆井液密度逐步提高到1.18-1.20 g/cm3，若不發(fā)生漏失，提高地層的擠封堵漏承壓能力下可逐步提高到1.20-1.25 g/cm3。

3.2提高鉆井液的抑制性

紅河油田水平段施工中無固相聚合物體系中突出的就是抑制性，可加入KCL，防止泥巖水化分散，增強(qiáng)體系抑制性，降低鉆井液體系中水的活度，保持鉆井液的礦化度大于地層流體礦化度，使地層水向井眼流動(dòng)，強(qiáng)度增強(qiáng)達(dá)到穩(wěn)定井壁的目的。

3.3增強(qiáng)地層的封堵能力

地層鉆開后，井眼周圍巖石存在很多微裂縫，在壓差的作用下，大量鉆井液就會(huì)侵入地層，對泥巖進(jìn)行緩慢水化，在井壁內(nèi)部形成較大的膨脹壓，導(dǎo)致井壁周期性剝落、坍塌，因此井眼鉆開后進(jìn)行封堵是至關(guān)重要的。加入防塌劑、瀝青粉和酚醛樹脂進(jìn)行封堵，通過高聚物分子的護(hù)膠和堵孔及封堵劑封堵地層裂隙，并嚴(yán)格控制鉆井液濾失量≤5ml，使濾餅滲透性降低，防止井壁水化膨脹。

3.4解決井塌和井漏的矛盾

高密度的鉆井液有利于井壁的穩(wěn)定，但密度過高有可能對砂巖段或薄弱地層帶來井漏風(fēng)險(xiǎn)，地層承壓能力低易造成壓差漏失；且鉆井液濾液在壓差作用下滲透進(jìn)入地層，引起水化膨脹，使泥巖地層造成剝落、垮塌掉塊，因此要綜合考慮平衡井漏與井塌的矛盾。

鉆開油氣層前做好地層承壓實(shí)驗(yàn)，水平段鉆井液體系一定要提高抑制性，降低失水，提高濾餅質(zhì)量，降低鉆井液中水的活度。加大有機(jī)、無機(jī)鹽的含量，降低地層坍塌壓力，加入封堵劑對微裂縫進(jìn)行封堵，對上部易漏地層加入隨鉆、屏蔽暫堵劑提前進(jìn)行預(yù)防，防止壓漏地層。

4.現(xiàn)場應(yīng)用及解決實(shí)例

HH36P24井是一口三開水平井，完鉆井深3439.00m，A點(diǎn)井深2438.00m該井鉆至3258.00m遇泥巖，至3362.00m泥巖段長達(dá)104m，期間起下鉆、接單根作業(yè)時(shí)有遇阻顯示，活動(dòng)鉆具困難。該井三開鉆井液為：清水+4～6%鈉土+0.2～0.3%Na2CO3+0.2～0.3%HV-CMC+0.2～0.3%K-PAM低固相聚合物體系鉆井液，鉆遇泥巖前泥漿性能：

本井三開前進(jìn)行地層承壓實(shí)驗(yàn)，鉆遇泥巖過程中由于泥巖的垮塌掉塊造成鉆具上提下放嚴(yán)重阻卡。后進(jìn)行了泥漿體系的轉(zhuǎn)換，首先加入1%單封進(jìn)行隨鉆承壓堵漏，并加入2-3%抗復(fù)合鹽降失水劑+3-4%改性瀝青粉+2-3%防塌劑+0.5%-1%LV-CM對裂縫進(jìn)行護(hù)膠、堵孔封堵，在進(jìn)行化學(xué)封堵的過程中，鉆井液密度也逐漸進(jìn)行提高，當(dāng)密度提高至1.25 g/cm3時(shí)，起下鉆、接單根正常、無遇阻現(xiàn)象。施工同時(shí)加入2-3%KCL提高鉆井液的抑制性，降低水的活度。

通過上述措施，本井最終順利完井并無井下事故的發(fā)生，完鉆時(shí)鉆井液性能：

5.結(jié)論與建議

1.紅河油田36區(qū)塊水平段鉆遇泥巖時(shí)可根據(jù)力學(xué)平衡原理，利用鉆井液產(chǎn)生的液柱壓力平衡地層坍塌應(yīng)力，支撐泥巖井壁，可將鉆井液密度逐步提高到上限1.25g/cm3。

2. 紅河油田水平段施工中增強(qiáng)體系抑制性，降低鉆井液體系中水的活度，保持鉆井液的礦化度大于地層流體礦化度，使地層水向井眼流動(dòng)，使泥巖強(qiáng)度增強(qiáng)，達(dá)到穩(wěn)定井壁的目的。

3. 水平段鉆井液要求通過高聚物分子的護(hù)膠和堵孔及封堵劑封堵地層裂隙，并嚴(yán)格控制鉆井液濾失量≤5ml，使濾餅滲透性降低，濾失量減少，防止井壁水化膨脹。

4.鉆遇泥巖時(shí)，鉆井液性能粘度提高到70-80S，嚴(yán)格控制失水量，加入1.5-2%單向壓力封閉劑和2-3%防塌劑、3-4%瀝青粉類封堵劑，有效防止地層垮塌、泥巖掉塊。

5. 由于水平段目的層膠結(jié)性差承壓能力低，密度過高有可能對砂巖段或薄弱地層帶來井漏風(fēng)險(xiǎn)，對于預(yù)防泥巖地層造成剝落、垮塌掉塊的同時(shí)要平衡井漏與井塌的矛盾。

參考文獻(xiàn)

[1] 鎮(zhèn)徑油田鉆井工程作業(yè)手冊.2011