中江高廟區塊水平井鉆井復雜情況預防與處理

梁戰明，梁 坤

（中石化西南石油工程有限公司四川鉆井分公司，四川德陽 618000）

中江高廟區塊水平井鉆井復雜情況預防與處理

梁戰明，梁 坤

（中石化西南石油工程有限公司四川鉆井分公司，四川德陽 618000）

目前中江高廟區塊沙溪廟組水平井施工，已經基本解決區域性井壁垮塌，但是隨著二開制井身結構的全面推廣，出現了起下鉆遇阻、鉆頭泥包、斜井段摩阻異常高等問題。針對中江高廟區塊沙溪廟組二開制水平井施工難點，從地層特征入手，以實鉆參數和鉆井液性能為依據，分析了引起復雜情況的原因，發現鉆井液性能維護不能滿足鉆井需要，且斜井段鍵槽是引發水平井復雜情況的主要原因，提出了針對性的預防與處理措施，為今后在該地區的鉆井施工提供技術保障。

水平井；鉆井情況；預防；處理

1 地層特征

1.1 中江沙溪廟組地層特征

（1）中江地區巖石強度較大、非均質性強，且砂巖強度明顯高于泥巖。縱向上：巖石強度隨深度增加呈增大趨勢；平面上：巖石強度存在一定差異性，構造北部川江566等處于強度相對低值區，中江13井一帶處于強度相對高值區，巖石強度分布與實鉆地層垮塌狀況存在一定對應性[1]。

（2）地層孔隙壓力縱向上：主體呈常壓-高壓-異常高壓遞增特征，蓬萊鎮組以淺主體為常壓型-微高壓型，地壓系數1.00～1.46；遂寧組地層孔隙壓力主體表現為高壓型，地壓系數1.25～1.74；沙溪廟組地層表現為高壓-異常高壓型，地壓系數最高可達1.91；平面上：分布存在一定差異性，構造自北向南存在由高-低-增高-低-增高的微起伏變化趨勢。

（3）中江地區各井各層位縱橫向上地應力方位發生一定偏轉，但主體而言，該區最小水平主應力方位近南北向，最大水平主應力方位近東西向。

（4）地層坍塌壓力縱向上：隨地層加深遞增；平面上：分布不均，存在一定差異。具體見表1。

表1 中江地區地層坍塌壓力

1.2 高廟子沙溪廟組地層特征

（1）儲層巖石強度較大，非均質性較強，砂巖強度較泥巖高。

（2）地層孔隙壓力縱向：由淺至深主體呈常壓-高壓-異常高壓型遞增特征。地表至蓬萊鎮組中上部地層主體為常壓型—微高壓型，地壓系數1.00～1.47；遂寧組表現為高壓型，地壓系數1.33～1.60；沙溪廟組地層孔隙壓力表現為高壓-異常高壓型，地壓系數1.39～1.84；平面：分布存在一定差異性。構造北部的高廟2井地層孔隙壓力在區域上相對較低，構造南部的高廟3井區相對較高[2]。

（3）地層坍塌壓力：縱向上，自上而下呈低-增高-高變化趨勢，泥巖坍塌壓力平均高于砂巖。區域上，蓬萊鎮組：構造北翼的高廟2井區地層坍塌壓力比構造南翼的高廟3和東部的高廟4偏低；遂寧組：構造南翼的高廟3井地層坍塌壓力較構造北翼及東部的高廟4偏高；沙溪廟組：構造東部的高廟4地層坍塌壓力比構造北翼偏西的高廟2高、南翼的高廟3井高見表2。

表2 高廟子地區地層坍塌壓力

（4）地層破裂壓力：整體較高，施工壓破地層的可能性較低；但是，針對裂縫發育段的地層破裂壓力目前預測難度較大，應用中應酌情考慮斷層裂縫的影響。

2 井下復雜情況分析

中江高廟地區采用二開制水平井井身結構（一開采用φ311.15mm鉆頭鉆至上沙頂部，下入φ244.5mm套管封隔蓬萊鎮組及遂寧組的淺氣層與易垮塌井段，二開使用φ215.9mm鉆頭鉆達目的層，下入φ139.7mm尾管完井），近三年來區域性垮塌問題未再大面積發生，但隨鉆速的提升，90%以上的施工井均會發生起下鉆遇阻、斜井段、水平段施工摩阻異常等井下復雜情況[3]。

2.1 一開井段

Φ311.15mm井眼鉆遇地層為劍門關、蓬萊鎮、遂寧組、上沙溪廟組。施工參數：鉆壓40～120kN，轉速80～110r/min，排量42～58L/s，泵壓6～18MPa，平均機械鉆速8～15m/h。鉆井液基本配方：聚合物鉆井液：坂土漿+0.2%～0.3%兩性離子包被劑+0.2%～0.4%兩性離子降黏劑+0.5%～0.8%聚合物降濾失劑；鉀石灰鉆井液：聚合物鉆井液+0.6%～1%聚合物降濾失劑+3%～5%氯化鉀+0.4%～0.6%生石灰+1%～2%瀝青類防塌劑。

該井段發生的復雜情況主要為起下鉆遇阻、長段劃眼或倒劃眼，劃眼時返出物多為巖屑、泥團夾少量掉塊。原因如下：①從施工參數分析，鉆井排量基本維持在42～58L/s，使用Φ139.7mm鉆桿，環空返速為0.69～0.95m/s，基本滿足攜沙要求，但達不到沖刷井壁要求。②井眼大，鉆井液維護處理不及時，攜沙、抑制性能未達到要求。容易在泥巖層段形成黏附性極強的井壁，在滲透性較好的砂巖層段因正壓差形成虛厚泥餅，高鉆速情況下水化成泥團的鉆屑黏附于井壁導致井徑縮小。③快鉆時砂泥巖互層易形成螺旋式齒狀井壁，引發井內阻卡。

2.2 二開井段

Φ215.9 mm井眼鉆遇地層為上、下沙溪廟組，已鉆井發生的復雜情況主要為斜井段起下鉆遇阻，劃眼時返出物多為巖屑，夾少量掉塊。斜井段起下鉆遇阻多發生在斜井段施工完成后，隨施工時間的增加，劃眼時間和劃眼井段也增長，劃眼時經常出現憋停頂驅或憋停螺桿現象，返出物為巖屑和泥巖、砂巖掉塊，掉塊大多存在部分磨圓現象。原因如下：①上、下沙交界面不穩，鉆具碰撞產生的掉塊造成起下鉆遇阻。②長時間施工，鉆具在斜井段拉刮井壁、旋轉時磨損井壁形成鍵槽，扶正器、鉆頭或鉆桿接頭部分進入鍵槽造成遇阻，劃眼時鍵槽被部分破壞形成掉塊，最終造成劃眼時憋卡。

3 預防措施及對策

1）根據鉆井進度調整鉆井液維護力度，開鉆前配置好設備許可范圍內最大量的備用鉆井液，鉆速快時根據鉆速加大鉆井液處理劑加量，若發現鉆井液處理跟不上進度時，適當控制進度或加密短程起下鉆密度、加長短程起下鉆時進入老井眼井段。

2）開鉆前對檢查維護好固控設備，保證設備正常工作，最大能力做好固控工作，防止鉆井液中無用固相和坂土含量增加，造成鉆井液性能差。

3）一開鉆井過程中滿足鉆井排量不低于42L/s，檢修鉆井液泵時搞短程起下鉆或循環，避免單泵鉆井導致排量不足、鉆屑黏附井壁。

4）進入水平段施工后，采用旋轉下放鉆具，避免形成鍵槽，降低鉆具碰撞井壁形成掉塊幾率。

5）發現阻卡后，控制阻卡處理力度，做到精細操作，防止卡死或鉆頭泥包，從而降低復雜情況處理時間。

4 結論

通過探索和現場應用實驗，逐漸掌握了中江高廟區塊井的一些特點和施工經驗，采取上述預防和處理措施，有效降低鉆井復雜情況發生幾率和處理時間，為今后川西地區的提速增效奠定了良好基礎。由此可見，加強鉆井信息統計，通過科學研究，提出有效的針對性措施，可以預防和緩解復雜情況的發生。

[1] 蔣恕.頁巖氣開發地質理論創新與鉆完井技術進步[J].石油鉆探技術，2011，39（3）：17-23.

[2] 邵飛，王國慶.川西中江、高廟區塊優快鉆井技術[J].內蒙古石油化工，2016，（5）：97-99.

[3] 郭莉霞.豐谷及高廟子構造井壁穩定性研究[D].成都：成都理工大學，2012.

P r e v e n t i o n a n d T r e a t me n t o f H o r i z o n t a l We l l D r i l l i n g C o mp l e x i n Z h o n g j i a n g G a o mi a o B l o c k

Liang Zhan-ming，Liang Kun

At present，the horizontal well construction of Shaximiao Formation in Zhonggao Gaomiao block has basically solved the collapse of regional borehole wall，but with the comprehensive promotion of the two open well structure，Paragraph friction abnormal high problem has become a speed blocker.Based on the characteristics of drilling and the performance of drilling fl uid，this paper analyzes the causes of the complicated situation and fi nds out the performance of the drilling fl uid.In this paper，Which can not meet the needs of drilling and the keyway in the inclined section is the main reason for the complicated situation of the horizontal well，and puts forward the targeted prevention and treatment measures to provide technical support for drilling construction in the area.

horizontal well；drilling situation；prevention；treatment

TE242

B

1003-6490（2017）08-0240-02

2017-06-06

梁戰明（1969—），男，湖南祁陽人，工程師，主要研究方向為石油鉆井。