普光氣田鉆井技術難點分析與控制

張月華，吉帥志，張 靜，姜 燕，王桂榮

（中國石化中原油田分公司技術監測中心，河南濮陽457001） ①

普光氣田鉆井技術難點分析與控制

張月華，吉帥志，張 靜，姜 燕，王桂榮

（中國石化中原油田分公司技術監測中心，河南濮陽457001）①

在普光氣田鉆井施工過程中，噴、漏、塌、卡、硬、斜、毒、跳、斷等鉆井難題會經常遇到，鉆井施工難度大，機械鉆速低、生產時效低，鉆井周期長。針對危害較大的漏、塌、毒的難題進行了分析，并提出了相應的控制措施。

普光氣田；鉆井技術；井塌；井漏

普光區塊的地層為陸相、海陸相交互和海相沉積，為典型的山前高陡構造，自上至下依次為沙溪廟組、千佛崖組、自流井組、須家河組、雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關組和長興組。須家河組及以上為陸相地層，雷口坡組及以下為海相地層。

由于該地區地層有以上特點，使之成為了國內鉆井難度最大、風險最高的地區之一，具有世界級的難題［1－2］。在普光氣田鉆井施工過程中，噴、漏、塌、卡、硬、斜、毒、跳、斷等鉆井難題會經常遇到，本文就其中危害較大的漏、塌、毒的難題進行了分析，并提出了相應的控制措施。

1 塌

1.1 原因

該地區由于地質結構的地層傾角大以及斷層發育，造成地層重復或抽陡，巖石破碎和疏松，井壁穩定性差；陸相泥巖地層水敏性較強，在水化作用和水滲透壓力的作用下，易引起縮徑、坍塌；海相地層的碳質頁巖、灰色白云巖井段由于構造應力和水滲壓力的作用，地層應力嚴重失衡，因鉆井液密度的提高幅度受到限制，難以做到使鉆井液靜液柱壓力及時平衡地層坍塌壓力，也成就了坍塌特性；另外，高陡構造斷下盤潛伏構造一般上部要穿過2000～3000 m J2s～T3x砂泥巖地層、中部要穿過T2l～T1j近500m的膏鹽地層、深部P2l和P1l頁巖垮塌層累厚超過100m；地層可鉆性差、地質復雜較多等因素帶來的鉆速低、地層浸泡時間長，更增加了坍塌發生的幾率。

1.2 防塌工藝［3］

1） 確保在井壁周圍形成足夠的支持力，這就要求控制鉆井液密度，以維持井壁的力學平衡。

2） 使用抑制泥頁巖水敏分散能力較強的多聚無固相、多聚低固相、兩性離子聚合物等防塌鉆井液，防止泥水敏垮塌、提高鉆井速度、減少浸泡時間。

3） 引入KCl、瀝青類封堵劑等，提高無固相、低固相鉆井液的可鉆探度。

4） 用結構聚合物鉆井液，提高鉆井速度，減少浸泡。

5） 用鉀鈣瀝青質兩性離子聚合物鉆井液，強化抑制、封堵膠結。

6） 嚴格控制鉆井液的濾失量：API失水＜4mL，HTHP失水＜12mL，并改變濾液性質，抑制地層坍塌。

7） 盡力減輕鉆具對井壁的碰撞和減輕壓力激動及抽吸。

8） 鉆井液應具有懸浮攜屑能力強和剪切稀釋性好的特性，還應盡量減輕流體對井壁的沖刷。

2 漏

2.1 原因

普光地區地質構造復雜，裂縫性漏層多，漏失井段長，漏失最為頻繁，陸相砂泥巖地層以孔隙性滲漏與微裂縫性漏失為主；海相碳酸鹽地層常見于垂直型、大傾角型裂縫漏失及孔隙漏失、溶洞漏失。

地面侵蝕程度強，核部出露地層老，斷層裂縫發育，使地表漏失帶縱向延伸地層老，通常可達T1j1～P21，有的可達P1q，深度達1 000～2 000m，無固相鉆進通常都要發生惡性井漏。部份斷下盤潛伏構造，由于裂縫發育、受上盤泄壓的影響，其漏失帶較深。

該地區構造強烈、斷層多且發育、地層破碎帶較長、碳酸鹽巖溶蝕和淋濾作用、斷層泄壓、異常高低壓地層并交錯、必須采用較高的鉆井液密度等因素決定了井漏頻繁，特別是漏層中富含流體（如產水）、壓力差異大、漏失帶長，經常出現“上噴下漏”和“上漏下噴”等復雜情況，同時也加劇了防漏和治漏難度。

2.2 防漏技術［4］

1） 根據設計和地層預告，鉆遇易漏層井段前，應備足鉆井液（密度與井漿同）、水、堵漏和配漿材料、處理劑及相應配、供漿設施。

2） 在鉆進過程中，調整好鉆井液性能，鉆井液密度應盡可能控制在設計下限，采用近平衡壓力鉆井技術，以防止或減少井漏的發生。

3） 在能滿足井眼凈化的前提下，盡可能采用小排量鉆進，以降低環空循環壓耗，減少或減輕井漏。

4） 下鉆要控制速度，防止下鉆速度快產生激動壓力過大而壓漏地層。

5） 下鉆過程中要分段循環鉆井液，切不可一次下鉆到底再開泵循環。開泵循環鉆井液時，應采用“先轉動后開泵”的操作程序，以避免因瞬時激動壓力過大而引起井漏。

6） 在鉆井液中提前加入2%～3%DF－1（或CXD）等，有利于預防裂縫漏失及保護油氣層。

2.3 堵漏技術

1） 當漏速≤15m3／h時，配制10～30m3質量濃度為4%～5%的DF－1堵漏漿，小排量泵入漏層，起鉆至套管內靜止堵漏6～8h，再下鉆至漏層頂部循環30min，不漏則恢復鉆進。

2） 當漏速在15～30m3／h時，配制20～30 m3質量濃度為4%～5%的DF－1加1%～3%硅酸鹽堵漏漿，小排量泵入漏層，起鉆至套管內靜止堵漏6～8h，再下鉆至漏層頂部循環30min，不漏則恢復鉆進。

3） 當漏速≥30m3／h時，采用可酸化凝固型堵漏劑SJD－1堵漏。可酸化凝固型堵漏工藝可按水泥堵漏工藝執行。

4） 在加堵漏劑堵漏的同時，盡量降低鉆井液密度，尋找合適的壓力平衡點。

3 毒

3.1 產層含H2S氣體多

普光地區的產層主要為氣層，且縱向產層多，與其他復雜層（如漏層）交錯，埋藏深，壓力高，富含H2S，H2S含量普遍在200g／m3左右，普光4井H2S含量高達275g／m3，是人體在含H2S空氣條件下暴露工作的最高限度（20mg／m3）的13 000多倍，鉆井風險非常大。

3.2 天然氣H2S含量高

川東北T1f、T1j和P2ch（生物礁）天然氣中H2S含量普遍較高。T1j組中T1j22、T1j41～T1j3、T1j43、T1j5和P1在局部構造個別井也具高含硫特征。例如渡3井T1f組H2S含量244.05g／m3；天東28井T1j22組H2S含量129.79g／m3；鉆探中多次發生人員中毒、鉆具脆斷和井噴失控事故。

3.3 H2S的防護技術

1） 按標準配備H2S監測儀器和防護器具。

2） 井場工作人員每人配備1臺便攜式H2S監測儀以及1套正壓式呼吸器。

3） 油田、鉆井公司及鉆井隊分別制定不同級別的防H2S應急方案。

4） 提高鉆井液的pH值，保持pH值＞10。

5） 發現 H2S，采用堅決壓死的方法，杜絕H2S成分浸入井內。

6） 施工中嚴密監測鉆井液的各項性能變化，及時調整鉆井液性能。

7） 現場按設計要求儲備足量的加重劑、除硫劑和堵漏劑。按設計儲備好壓井鉆井液。確定有H2S的侵入，使用除硫劑（堿式碳酸鋅）進行除硫。

8） 采用屏蔽暫堵技術，保護好油氣層。

4 結論

1） 在普光地區鉆遇易坍塌地層時，控制鉆井液密度，使用無固相、低固相鉆井液，鉀鈣瀝青質兩性離子聚合物鉆井液體系，并嚴格控制失水，能夠很好抑制地層坍塌。

2） 在鉆遇易漏失地層時，除了提前加入堵漏劑或泵入堵漏漿，過程控制也很重要。

3） 對H2S的預防不僅在鉆井液的抗污染和油氣層的保護上，主要是要注重個體安全，日常的應急演練、相關培訓也很重要。

［1］ 陳穎杰，房小松，朱榮東，等.氣體鉆井鉆具失效原因與預防措施［J］.石油礦場機械，2011，40（2）：87－90.

［2］ 朱德武，于會娟，茍治平.空氣鉆井鉆柱疲勞斷裂計算分析［J］.石油礦場機械，2010，39（8）：57－61.

［3］ 楊雄文，周英操，方世良，等.國內窄窗口鉆井技術應用對策分析與實踐［J］.石油礦場機械，2010，39（8）：7－11.

［4］ 劉 偉，李 麗，木合塔爾，等.川東北超深水平井壓井工藝技術［J］.石油礦場機械，2010，39（10）：89－92.

Puguang Gas Field Drilling Technical Difficulties Analysis and Control

ZHANG Yue－hua，JI Shuai－zhi，ZHANG Jing，JIANG Yan，WANG Gui－rong
（Technology Monitoring Center，Zhongyuan Oilfield Branch，Puyang457001，China）

In puguang gas field in the process of drilling operations，spray，leakage，fall and block，hard，oblique，poison，jumping，and breakage drilling problem will often happen，causing drilling fifficulty，low mechanical drill rate，low production limitation，long well construction cycle.The harm of leakage and the problem of collapse and poison were mainly analyzed.The corresponding control easures were put forward.

puguang gas field；drilling technology；well collapse；leakage

1001－3482（2011）09－0078－03

TE242

B

2011－4－23

張月華（1966－），女，山東菏澤人，工程師，主要從事油田監測技術工作。

文章編號：1001－3482（2011）10－0092－04