淺談貴州黔北地區頁巖氣鉆井難點與挑戰

尹書岑

摘 要：貴州黔北地區頁巖氣地質資源量巨大，目前國內頁巖氣直井鉆探技術較為成熟，但由于南方海相沉積地層，碳酸鹽（巖溶）發育，會對鉆井施工造成一定的困難與挑戰，本文結合地下地質情況及具體施工實例，對該區內鉆井施工難點進行淺析。

關鍵詞：頁巖氣；直井鉆井；漏失；碳酸鹽地層；工程風險

貴州省頁巖氣資源十分豐富，據最近一次頁巖氣資源調查評價顯示，頁巖氣地質資源量約13萬億方，位居全國第三。黔北地區的主要頁巖氣寒氣層位為寒武系下統牛蹄塘組和志留統下統龍馬溪組。

據調查數據，區域內寒武系下統牛蹄塘組地質資源量2.40萬億立方米，志留統下統龍馬溪組地質資源量1.48萬億立方米。區內含氣頁巖層系埋深適當，厚度較大，分布面積廣泛，特別是志留統下統龍馬溪組炭質頁巖含氣性較好，具備良好的勘探潛力。

但由于黔北地區主要為海相沉積地層，在實際鉆探施工過程中，仍存在諸多挑戰，本文結合我隊在鉆井過程中的實例及對黔北地區其余鉆井的調研，探討本區內頁巖氣鉆井難點與挑戰。

一、區域地層情況

黔北地區自下而上主要發育震旦系、寒武系、奧陶系、志留系等地層，但受構造運動的影響，區內志留系地層呈現北厚南薄的特征，部分地區甚至志留系地層缺失。但寒武系地層在黔北地區特別發育，

主要分為下統牛蹄塘組、明心寺組、金頂山組、清虛洞組，中統高臺組、石冷水組，中上統婁山關組。

其中主要目的層牛蹄塘組為一套海相沉積地層，也是區內鉆井鉆穿的主要層位。其上覆地層清虛洞組及婁山關組均為一套以白云巖、灰巖為主的巖性組合，地層較為破碎，在施工過程中極易發生工程復雜情況。

二、鉆井難點與挑戰

黔北地區雖然由相關石油部門做了一定程度的勘探，但仍舊鉆井資料十分缺乏；同時由于近地表往往發育著灰巖、白云巖等巖性，往往地層裂縫、溶洞特別發育，實施二維地震采集資料品質較差，無法清晰顯現下部地層形態，造成對地層把握不清晰，對該區域鉆井工作造成很大的挑戰，容易引發工程事故，造成時間及經濟的損失。

（一）漏失

此類風險為區域內鉆井的主要風險，由于婁山關組-清虛洞組灰巖、白云巖發育，此類地層往往自身溶孔、溶洞發育，也容易形成次生裂縫，在沉積過程中，此類區域易形成大的溶洞。根據貴州省地礦、煤田及有色部門在黔北地區各類鉆孔施工來看，絕大多數井位在鉆進過程中都發生了漏失。漏失原因以裂縫性漏失為主，少數井遇到溶洞性漏失。

我隊在該區域首口頁巖氣參數井的施工過程中，鉆至該套層位時，也發生了一定程度的漏失，平均每天漏失鉆井液50-100方，平均漏速2-5方/小時，后經使用大顆粒堵漏及、復合堵漏材料、隨鉆堵漏材料等工藝的應用，漏速有所緩解，直至打完進尺后井漏消失。

（二）卡鉆

牛蹄塘及龍馬溪組主要巖性為碳質泥頁巖，由于泥巖遇水膨脹，在鉆井過程中容易受鉆井液影響發生吸水膨脹，導致縮徑，嚴重的會導致井壁垮塌，發生卡鉆現象。我隊在鉆井過程中雖未遇到此類現象，但在鄰區一口溫泉井的鉆探過程中，由于泥巖浸泡時間過長，垮塌導致卡鉆，后經約六個月才處理完事故。雖然溫泉井與頁巖氣井施工隊伍素質有差距，但此類事件仍在該地區應引起重視。

（三）井噴

在四川盆地內部，龍馬溪組往往伴有較高的地層壓力，由于貴州地區該套層位埋深較淺，有蘊藏淺層氣的可能，在鉆井過程中要警惕。同時由于上部地層溶洞、裂縫發育，極易在此類地層中聚集形成淺氣層，在鉆井過程中發生氣侵，嚴重的導致井噴事故。

區內主力目的層牛蹄塘組由于埋深較深，且由于碳酸鹽地區地震資料品質較差，對牛蹄塘組不能有一個很好的認知。由于周邊泥頁巖地層經常存在高壓甚至超高壓地層，因此不排斥本區內牛蹄塘組可能存在高含氣層或異常壓力，造成井噴。

三、下步工作建議

鑒于黔北地區頁巖氣鉆井過程中可能面臨的復雜情況及難點，筆者提出以下建議：

1）從設計上井身結構盡可能考慮三開及以上結構，為防止鉆遇大的溶洞性漏失留下設計余地。以三開結構為例，表套及技術套管盡可能分別封住婁山關組、清虛洞組等主要潛在漏失層位，降低鉆井風險。

2）鉆井過程中，施工單位應備足夠的堵漏材料，且粒徑以中顆粒以上為主，因為該區裂縫比較發育，采用中到大顆粒堵漏劑往往效果較好。同時應做好堵漏預案，如遇嚴重漏失或地層嚴重出水時也采用打水泥塞堵漏的方式。

3）鉆遇龍馬溪組及牛蹄塘組時，應提前加入防塌、降失水的材料，防止泥巖吸水膨脹、垮塌。同時在鉆遇該套層位時，加強坐崗觀察，注意振動篩篩出的巖屑變化情況。如遇掉塊增加等不正常現象，及時調整泥漿性能，避免工程事故。

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作者簡介：

尹書岑（1987-），男，重慶人，本科，工程師，主要從事方向為石油天然氣、頁巖氣、煤層氣等地質勘查。