河北容城地?zé)峋囗搸r鉆探處理方法淺析

李松

摘 要：河北容城縣地?zé)峋_取水井段白云巖地層中裂縫發(fā)育，且部分區(qū)域取水井段存在泥頁巖夾層，鉆進時易發(fā)生井壁坍塌事故，處理起來比較困難。因此針對該地層，及時調(diào)整鉆井液性能，優(yōu)化鉆井參數(shù)，采取必要工程措施，從而順利處理泥頁巖地層。

關(guān)鍵詞：泥頁巖;井壁坍塌;對應(yīng)措施;復(fù)雜工況

1 概況

井壁失穩(wěn)一直是石油鉆井中的一個十分復(fù)雜的問題 ，而泥頁巖井壁失穩(wěn)是井壁穩(wěn)定性研究的主要內(nèi)容 ，鉆遇地層的 75 %以上是泥頁巖地層 ，而由它引起的井眼不穩(wěn)定問題超過了90 % [1]。據(jù)保守估計，井壁失穩(wěn)每年造成 8～10億美元的損失[2]。

河北容城地區(qū)地?zé)峋_鉆進主要鉆遇的是基質(zhì)白云巖，鉆井液為清水，加入適量的聚合物，以提高攜巖能力。當(dāng)鉆遇泥頁巖夾層時，為避免泥頁巖吸水膨脹，造成井壁垮塌，應(yīng)使用泥漿進行鉆進。當(dāng)穿過泥頁巖夾層時，再次鉆遇白云巖地層，裂縫發(fā)育，井漏嚴重，無法用泥漿維持鉆進，若向泥漿內(nèi)補充清水，則上部泥頁巖地層易垮塌，增加了施工的難度，處理時間較長。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

對在河北容城施工的地?zé)峋Y料進行收集整理分析，對容城地區(qū)地?zé)峋@遇泥頁巖夾層發(fā)生復(fù)雜工況統(tǒng)計如下：

（1）金臺1井，井深1900米，三開泥頁巖井段1275-1364m，鉆進過程中發(fā)生卡鉆。

（2）谷豐印象2井，井深1900米，三開泥頁巖井段1203-1520m，鉆進時井壁坍塌，埋鉆。

（3）領(lǐng)秀城3井，井深1868米，其中三開泥頁巖井段1473-1545m，鉆進過程中發(fā)生卡鉆。

（4）谷豐印象3井，井深1933米，三開泥頁巖井段1260-1530m，鉆進過程中發(fā)生卡鉆。

（5）谷豐印象4井，井深1946米，三開泥頁巖井段1420-1624m，鉆進過程中發(fā)生卡鉆。

（6）祥和2井，井深1900米，其中三開泥頁巖井段1240-1530m，鉆進過程中發(fā)生卡鉆。

（7）城南3井，井深1780米，其中三開泥頁巖井段1150-1240m，鉆進時井壁坍塌，埋鉆。

由上述調(diào)查結(jié)果得知發(fā)生復(fù)雜工況主要是因為取水井段存在易塌夾層引起的。泥頁巖地層易垮塌，處理時間較長，嚴重影響施工周期。另外在處理復(fù)雜工況及變更施工方案所需額外物料費用增加，提高了施工成本。加之無論是采用注灰還是采用四開鉆進方法，都會影響后期取水井段出水情況，出水排量存在不同程度降低。

3 對策的制定與實施

3.1做好地質(zhì)調(diào)查工作

收集該地區(qū)地質(zhì)資料，了解該地區(qū)地層構(gòu)造情況，清楚地層變化走向。充分了解地層條件，預(yù)測地層巖性及特點，提前制定措施，做好應(yīng)對的準(zhǔn)備。河北容城地區(qū)處于中朝準(zhǔn)地臺（Ⅰ級）、華北斷拗（Ⅱ級）、冀中凹陷（Ⅲ級）、容城凸起（Ⅳ級構(gòu)造單元）內(nèi)。工作區(qū)內(nèi)地層有新生界第四系、上第三系，中元古界薊縣系和長城系。由測線剖面反演電阻率等值線斷面及推斷地層圖可知在第4、5測點之間向西出現(xiàn)薊縣系鐵嶺組及洪水莊組，在此區(qū)域三開井段鉆遇泥巖夾層較厚。由此可知該地區(qū)地勢東高西低。

對鄰井地質(zhì)錄井資料進行仔細對比分析，尤其查看鄰井巖屑錄井資料，在了解地層變化走向后，能預(yù)測所鉆地層變化趨勢，從中可了解到附近區(qū)域地層詳細情況，對所施工井具有重要指導(dǎo)意義。

3.2及時調(diào)整鉆進參數(shù)，適合所鉆地層

在存在大量漏失的情況下，鉆遇易塌層，不宜采用高鉆壓快速鉆進的方法，高鉆壓剝落的巖屑粒徑較大，在排量一定的情況下不易返出，停泵后沉積井筒底部，嚴重時發(fā)生卡鉆事故。在上部井段存在漏失，下部井段鉆遇疏松易塌層時，及時調(diào)整鉆進參數(shù)，采用小鉆壓高轉(zhuǎn)速鉆進，充分破碎巖屑，在相同排量的情況下，巖屑粒徑越小，越容易被攜帶出，或進入地層裂縫中。

3.3提高井筒凈化效率

鉆進過程中產(chǎn)生的巖屑應(yīng)及時循環(huán)出井筒，提高鉆井液中聚合物含量，增大鉆井液的攜帶性;延長循環(huán)時間，使巖屑及時返出。在鉆井液失返時，巖屑隨鉆井液進入漏失地層中，以保證井筒內(nèi)鉆井液固相含量滿足要求。提高循環(huán)排量，根據(jù)現(xiàn)場測定結(jié)果，保證環(huán)空返速不小于0.6m/s，即可使環(huán)空巖屑達到較低水平。堅持短起下鉆，保證井筒通暢，探明井底情況，在保證上部井眼穩(wěn)定的前提下再繼續(xù)鉆進。對于砂面較高的情況下轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，使井底巖屑重復(fù)破碎，減小粒徑，充分循環(huán)，以便排出巖屑。

4.處理復(fù)雜工況實例

（1）領(lǐng)秀城3井，其中三開鉆進井段1020-1868m，上部地層以白云巖為主，三開鉆進至1547m出現(xiàn)漏失，井段1473m-1545m存在砂巖夾層，起下鉆頻繁出現(xiàn)遇阻顯示，最終采用注灰鞏固易塌層的方法。

（2）谷豐印象3井，設(shè)計井深1904米，二開完鉆井深1186米，三開鉆進至1260米鉆遇深灰色及紅棕色泥質(zhì)白云巖;鉆進至1530米分別鉆遇綠色泥頁巖，砂巖、綠色片狀頁巖、紅棕色泥頁巖等易塌層。三開鉆進至1570米泥漿失返，上提有遇阻顯示，經(jīng)反復(fù)劃眼保證井眼通暢。為降低施工風(fēng)險，最終該井更改施工方案，下入濾水管，采用四開鉆進至1933m。

（3）谷豐印象4井，設(shè)計井深1900米，二開完鉆井深1417米，三開鉆進至1420m淺灰色白云巖，含深灰色泥質(zhì)白云巖;鉆進至1624m分別鉆遇棕紅色泥巖、淺灰色白云巖、棕紅色泥巖、淺灰色泥質(zhì)白云巖;三開鉆進至1670米泥漿失返，上提有遇阻顯示，經(jīng)反復(fù)劃眼保證井眼通暢。為降低風(fēng)險，下入濾水管，采用四開鉆進至1946m。

5.結(jié)語

開發(fā)地?zé)峋@井市場將石油鉆井中先進、成熟的工藝與相關(guān)水文、地?zé)崾┕みM行了有機地結(jié)合。充分利用現(xiàn)有設(shè)備，優(yōu)選鉆頭和機械參數(shù)，大大提高了鉆井效率。通過做好地質(zhì)調(diào)查工作，對地層情況充分認識后，根據(jù)所鉆地層巖性，及時調(diào)整鉆井液性能，優(yōu)化鉆井參數(shù)，采取必要工程措施，從而順利處理泥頁巖地層。

參考文獻：

[1]劉向君.井壁力學(xué)穩(wěn)定性原理及影響因素分析[J].西南石油學(xué)院學(xué)報，1995，17（4）：5l-57.

[2]鄧虎，孟英峰.泥頁巖穩(wěn)定性的化學(xué)與力學(xué)耦合研究綜述[J].石油勘探與開發(fā)，2003，30（1）：109-111.