川東地區淺層復雜井段氣體鉆井應用實踐

卓　云　顏　娟　古光平　王　利

（1.中國石油川慶鉆探工程公司川東鉆探公司，重慶　400021；2.中國石油川慶鉆探工程公司鉆井液技術服務公司，四川　成都　610051）

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川東地區淺層復雜井段氣體鉆井應用實踐

卓云1顏娟2古光平1王利1

（1.中國石油川慶鉆探工程公司川東鉆探公司，重慶400021；2.中國石油川慶鉆探工程公司鉆井液技術服務公司，四川成都610051）

摘要川東高陡構造區裂縫溶洞發育，且地層壓力梯度較低，在淺層至中層用清水鉆進，一般都有惡性井漏發生。很多井漏層都含有流動水層，大大加大了堵漏的難度。由于井下及地面條件限制，部分井難以實施清水強鉆，采用氣體（霧化、充氣）鉆井，地層產水，誘發井壁垮塌，卡鉆風險高，鉆井難度大。針對上述鉆井難點，深入分析部分區域上部漏失地層氣體（霧化、充氣）鉆井情況，總結了區域鉆井方式優選、氣體參數推薦、水泥堵漏（補壁）技術，提出了進一步開展各區域淺表層復雜井段安全快速鉆井的建議。

關鍵詞淺層氣體鉆井鉆井方式

修訂回稿日期：2015－10－12

0　引言

氣體鉆井技術1953年起源于美國，是以氣體、氣液混合流體作為循環介質代替鉆井液的鉆井技術。氣體鉆井技術因其循環介質的改變而形成的獨特技術優勢在川東地區推廣應用迅速，成效顯著，成為川東地區提高鉆井速度、解決嚴重井漏的重要手段［1-5］。川東高陡構造區裂縫溶洞發育，且地層壓力梯度較低，在淺層至中層用清水鉆進，一般都有惡性井漏發生。很多井漏層都含有流動水層，大大加大了堵漏的難度。由于井下及地面條件限制，部分井難以實施清水強鉆。近年來，多口井淺表層鉆遇惡性井漏，采用氣體（霧化、充氣）鉆進，地層產水，誘發井壁失穩垮塌，導致事故復雜，處理難度大，復雜時間長［6-7］。分析了WQ002-H3、L3、XC6等井在自流井組、須家河組、嘉陵江組等地層鉆遇的井漏、產水、垮塌同存的井下復雜情況，總結了氣體鉆井參數要求、水泥堵漏（補壁）技術，根據氣體鉆井情況開展了區域適應性評價，提出了進一步開展淺表層井漏、產水、垮塌復雜情況處理的思考。

1　淺層復雜井段處理難點分析

1）常規堵漏效果差。上部地層疏松，漏層連通性好，漏速大，常常伴隨地層產水現象，堵漏難度大，橋漿堵漏和水泥漿堵漏效果差。

2）清水強鉆卡鉆風險大。若采用清水強鉆，鉆屑和垮塌物可能難以進入漏層，沉砂卡鉆、砂橋卡鉆風險高。同時，水源條件也可能限制清水強鉆實施，如果井場取水不方便，中途等水時間長，清水長時間浸泡井眼易出現垮塌。

3）水泥堵漏（補壁）難以成塞。地層垮塌容易形成大肚子，表層井漏又常伴隨地層產水，水泥堵漏（補壁）難以形成有效水泥塞，后續作業中，井壁仍然不斷垮塌。

2　淺層復雜井段氣體鉆井技術

2.1鉆井方式優選

1）采用氣體（霧化、充氣）鉆進可以解決因井漏、漏層進水不進砂的問題。

2）針對不同地層，可以選擇氣體、霧化、泡沫、充氣等循環介質，以減少漏失量，并滿足有效帶砂要求。見表1。

2.2氣體參數推薦

1）空氣、氮氣鉆井時，不同井眼、不同井段氣體排量達到推薦值，滿足有效攜砂。見表2。

表1　氣體鉆井適用條件表

表2　氣體鉆井參數設計推薦表

2）霧化鉆井。在地層微量出水時，向氣流中加入液體，使井筒流體達到水飽和狀態（霧），以防止在井壁上形成泥餅圈，造成卡鉆事故。霧化鉆井注氣量同比空氣／氮氣鉆井所需氣量增加30%以上。局限性是攜帶地層出水能力有限。

3）充氣鉆井。將一定量的氣體通過充氣設備注入到鉆井液中作為循環介質。

3　鉆井方式評價

根據區域特點，應用氣體（霧化、充氣）鉆井技術，成功完成3口井淺層復雜井段鉆井作業，套管下至預計井深，封隔了復雜井段。見表3。

4　水泥堵漏治塌效果分析

表層鉆進集垮塌、多個漏失層、產水層于同一裸眼井段，處理難度相當大。WQ002-H3、L-3、XC-6等井實施28次水泥堵漏（補壁），成功完成復雜井段鉆井作業，套管下至預計井深，封隔了復雜井段。

水泥堵漏（補壁）技術成為淺表層井漏后垮塌治理的主要技術。氣體鉆進、接單根或起下鉆困難時，采用水泥堵漏進行有效補壁，以保持井壁穩定性，才能為繼續鉆進創造井眼條件。

表3　3口井氣體鉆井應用評價表

4.1改進旁通閥提高頂替效率

WQ002-H3井鉆進中使用常規銑齒接頭，多次補壁施工效果不明顯。制作雙流道旁通閥，控制下流速度，增加橫流沖擊力。在施工過程中改變水泥漿流態成為向四周的射流，能充分頂替大肚子內鉆井液，與大肚子深處的巖屑進行有效膠結。鉆至固井井深后，使用雙流道旁通閥進行3次水泥補壁施工，終將井眼堵滿，將套管下入預定位置。見表4。

4.2優化施工工藝提高水泥塞質量

L-3井共實施水泥堵漏（補壁）6次。通過不斷優化施工工藝，提高水泥塞質量，后續通井6次，3次起套管后，將套管下到設計井深。見表5。

1）確定合理鉆具下深。水泥堵漏時，要在漏層以上井段預留一段水泥塞。在確保施工安全的前提下，堵漏鉆具應盡量接近漏層位置。

2）控制水泥漿密度。合理設計水泥漿密度，減少混漿量。但是，水泥漿密度過低會影響其初凝時間和強度，所以可在水泥漿中加入適量的催凝劑（根據區域情況確定氯化鈣等加入比例）來縮短凝固時間。

表4　WQ002-H3井表層鉆進水泥堵漏補壁統計表

表5　L3井表層鉆進水泥堵漏補壁統計表

3）設計注水泥量。注水泥量小于最大混漿量，就不能保證形成較好的水泥塞。一般要求水泥漿量為設計進入地層量的1.5～2倍，這樣井筒中就完全充滿未發生混漿的水泥漿。

4）有效前置液增阻。對于大裂縫或者溶洞性漏失，在注水泥前注入一定濃度的橋漿作為先導漿，可以增加漏失通道的骨架結構，增大水泥漿流動的阻力，從而使水泥漿容易凝固成塞。

表6　XC-6井表層鉆進水泥堵漏補壁統計表

4.3制作旋流器

XC-6井水泥堵漏（補壁）共10次。第7次注塞后，鉆塞至80.00 m形成新井眼。新井眼鉆進中仍然井漏，通過堵漏，鉆至固井井深354 m。見表6。改 進銑齒接頭，制作旋流器，堵死下部水眼，橫向開孔，改成橫向流動，以提高頂替效率。

5　結論與建議

1）合理選擇鉆井方式，盡量減少漏失，是實現淺層復雜井段連續鉆進的基礎。建議開展氣體連續循環鉆井、反循環鉆井等氣體鉆井新技術試驗，為井漏、垮塌、產水同存的復雜條件下實現連續鉆井創造條件。

2）水泥堵漏（補壁）技術是實現淺層復雜井段安全鉆進的重要途徑。建議繼續開展注水泥塞工具改進與工藝優化，提高垮塌后形成的大肚子井段頂替效率，有效前置增阻架橋，提高水泥塞質量。

3）建議進一步開展各區域氣體鉆井復雜總結研究。分析氣體鉆井復雜原因及表現特點，提高氣體鉆井條件下復雜處理技術的針對性。

4）復雜井鉆井中，如果不是克服不了的困難，應積極采取措施使表層套管盡量下到位，徹底封堵復雜井段，盡量不要將問題留到下段井眼。WQ002-H3井508 mm套管僅下至井深39 m，固井后660.4 mm大井眼長達12 m，極易產生掉塊、垮塌，為下一次開鉆鉆進增加了難度。

參考文獻

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（編輯：李臻）

作者簡介：卓云（1974－），高級工程師，從事鉆井科研與技術服務工作。E-mail：gjdzy417@163.com。

文獻標識碼：B

文章編號：2095-1132（2016）01-0028-04

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.008