威遠(yuǎn)頁巖氣水平井防塌防卡鉆井液技術(shù)

李守峰 李娜 李永濤

摘要：威遠(yuǎn)地區(qū)頁巖氣儲層石英含量較高，屬于弱水敏性。志留系龍馬溪組黑色頁巖具有較強(qiáng)的層理結(jié)構(gòu)，發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔、粘土礦物晶間孔、黃鐵礦晶間孔、粒間孔等，儲集空間類型豐富。優(yōu)質(zhì)頁巖段有機(jī)孔相對更為發(fā)育。含氣頁巖段平均孔隙度3.28%。巖石脆性明顯，微裂縫裂縫發(fā)育。頁巖層理面傾角為40°～60°，巖心易發(fā)生沿層理的剪切滑脫破壞。在鉆進(jìn)過程中鉆井液通過壓力沿微裂縫進(jìn)入地層，極易發(fā)生層間剝落，造成井壁失穩(wěn)，產(chǎn)生掉塊、卡鉆等復(fù)雜情況。針對威遠(yuǎn)地區(qū)地層特點(diǎn)，通過室內(nèi)試驗(yàn)優(yōu)選出高密度油基鉆井液配方，并對性能進(jìn)行分析和評價(jià)。在威202H75-3井優(yōu)質(zhì)頁巖段脆性礦物含量平均達(dá)67.4%。當(dāng)硅質(zhì)含量較大時(shí)，在外力作用下，容易產(chǎn)生裂縫。鉆進(jìn)水平段，出現(xiàn)嚴(yán)重掉塊、遇卡現(xiàn)象，通過采取調(diào)整性能、優(yōu)化配方措施，解決了水平段掉塊嚴(yán)重、定向摩阻大、井眼攜砂困難等難題。完井作業(yè)十分順利。應(yīng)用表明該高密度油基鉆井液具有良好的高溫沉降穩(wěn)定性、封堵性和抗污染性。能夠滿足水平井鉆井技術(shù)需要，適合在威遠(yuǎn)區(qū)塊推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：威遠(yuǎn)地區(qū);水平井;井壁失穩(wěn);高密度油基鉆井液技術(shù)

一、地質(zhì)概況

威遠(yuǎn)構(gòu)造主要位于內(nèi)江市威遠(yuǎn)縣境內(nèi)，構(gòu)造上位于川中古隆中斜平緩帶西南部的低陡褶帶。儲集層特征：

（1）巖性描述：龍馬溪組上部主要為綠灰色泥、頁巖夾泥質(zhì)粉砂巖，下部為灰色、深灰色、灰黑色、黑色頁巖，底部見深灰褐色生物灰?guī)r。

（2）孔隙度：威遠(yuǎn)地區(qū)五峰組-龍一段頁巖氣層段中，龍一1亞段總孔隙度值最高，介于1.97%-11.84%，平均值為6.01%，主體集中在5%-8%。

（3）儲集空間類型及結(jié)構(gòu)特征：威遠(yuǎn)地區(qū)龍馬溪組頁巖孔隙和微裂縫十分發(fā)育，主要發(fā)育粘土礦物層間孔、有機(jī)質(zhì)孔和構(gòu)造裂縫等多種孔隙與裂縫。

二、三開技術(shù)難點(diǎn)分析

（1）井眼清潔：該區(qū)塊造斜段短，從0度到90度只有500米左右，增斜率很大，而且水平段長，容易形成巖屑床，造成井下復(fù)雜;油基鉆井液流變性能對溫度較為敏感，威遠(yuǎn)構(gòu)造井底溫度達(dá)130℃左右，經(jīng)研究表明，隨著井深增加，溫度升高，鉆井液粘、切降低，因此既要保持高密度油基鉆井液在地面擁有良好的流變性，又要保證在井底擁有足夠的切力能夠懸浮重晶石和鉆屑，這對鉆井液的流變性能提出更高的要求。

（2）井壁穩(wěn)定：頁巖地層裂縫和層理發(fā)育，巖石較為破碎。井壁易失穩(wěn)，引起井壁坍塌和掉塊，造成卡鉆;對高密度油基鉆井液的封堵能力提出更高的要求，既要求能夠有效封堵頁巖的微裂縫，又要求能夠穩(wěn)定井壁，防止鉆進(jìn)過程中掉塊卡鉆及漏失復(fù)雜情況的發(fā)生。

三、技術(shù)對策

（1）針對威遠(yuǎn)構(gòu)造地質(zhì)特征，對油基鉆井液體系進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)選出與地層孔隙相匹配的封堵材料和適于高溫情況下的流型調(diào)節(jié)劑。

（2）工程措施

做好井眼凈化工作，泥漿泵排量不低于30L/s;鉆完一柱上提劃眼之前，按照鉆進(jìn)時(shí)的排量和轉(zhuǎn)速至少循環(huán)5分鐘，確保鉆頭及大尺寸工具處無鉆屑堆積;加強(qiáng)短起下清砂工作，每鉆進(jìn)48小時(shí)或進(jìn)尺200米短起下一次;嚴(yán)密監(jiān)測扭矩、立壓和懸重變化，發(fā)現(xiàn)異常立即停止上提，將鉆具下放至正常井段循環(huán)，再嘗試上提劃眼。

四、應(yīng)用情況

（1）井壁穩(wěn)定措施：鉆井過程中，密切觀察井口返漿情況，振動篩上的巖屑返出及巖屑的形狀的變化，控制鉆井液密度1.95-1.97g/cm3，確保在井壁周圍形成足夠的支持力，以維持井壁的力學(xué)平衡。鉆井過程中，保持鉆井液封堵劑含量>5%，在井壁上形成致密封堵層，保證井壁穩(wěn)定。本井井底溫度高，水平段長2000m，頁巖層理發(fā)育，有微裂縫，保持鉆井液高溫高壓失水≤3mL，減少濾液進(jìn)入裂縫通道，引發(fā)井壁失穩(wěn)。注意地層伽瑪值變化，避免鉆進(jìn)至斷層，井壁失穩(wěn)，掉塊，發(fā)生卡鉆等現(xiàn)象。

（2）井眼清潔措施：水平段鉆進(jìn)中，保持鉆井液粘度在60-80s、動切力6-10Pa、靜切力3-6/6-10 Pa;油水比80-90/10-20，ES≥500V，使鉆井液具有良好的攜砂性能。使用高頻振動篩，篩布目數(shù)不低于200目，間接使用高速離心機(jī)，保持鉆井液固相含量<40%，防止有害固相進(jìn)入鉆井液，造成鉆井液流變性能變差，攜砂困難。

（3）施工效果：威202H75-3井鉆井過程中鉆井液性能穩(wěn)定，井壁穩(wěn)定，平均井徑擴(kuò)大率為3.58%。三開進(jìn)尺2657m，平均機(jī)械鉆速9.12m/h，三開周期22.69天。井底最高溫度130℃，鉆井液攜砂良好，起下鉆暢通，電測、下套管一次成功。

五、結(jié)論與建議

（1）目前的油基鉆井液體系能夠滿足威遠(yuǎn)構(gòu)造頁巖氣平井的安全鉆井需要。

（2）優(yōu)選保徑短、刀翼寬度窄的鉆頭;鉆頭接頭處 加彎接頭，這樣的近鉆頭組合打出的井眼比原尺寸鉆頭井眼大 1-2mm，可以提高清砂效果，降低復(fù)雜。

（3）必須重視油基鉆井液封堵工作，推薦使用納米級封堵材料。

參考文獻(xiàn)：

[1]高密度油基泥漿流變性研究【J】胡恒，陳香 中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量。2013.2

[2]莫高密度油基泥漿在長寧-威遠(yuǎn)區(qū)塊水平井中的應(yīng)用【J】李茂森，劉政，胡嘉。2017.3