山西區塊復雜預防及鉆井液的處理

郭守亭

勝利黃河鉆井總公司50695隊 山東 東營 257000

山西區塊構造位置位于鄂爾多斯盆地晉西撓褶帶,該區塊第四系黃土層膠結疏松,成巖性差,易垮塌,黃土層、劉家溝、石千峰組多處存在漏失層,在劉家溝下部易出現失返性漏失,部分位置漏失嚴重。斜井段和水平井段長,施工中摩阻、扭矩大,下鉆及滑動鉆進困難。山西組是該區域主要鉆探目的層,以泥巖、炭質泥巖及煤層為主,井壁易垮塌。

一開采用配漿開鉆,小循環鉆進,上部地層松軟,黃土層或流砂層膠結松散,分散度高,地層承壓能力差,容易漏失或發生流砂層垮塌。提前配置好10%的坂土漿,按配方配制120 m3膨潤土漿預水化24h以上,在預水化好的膨潤土漿中加入適量高黏羧甲基纖維素鈉鹽攪拌均勻,粘度達到40s以上,增加鉆井液懸浮及攜帶鉆屑能力。

本段井眼較大,鉆井液主要以攜帶巖屑、穩定井壁、防漏,確保安全鉆進為目的。鉆進過程中密切觀察鉆屑返出情況,若返出量不足,要及時調整鉆井液性能,提高漏斗黏度及動切力,以利于鉆屑攜帶及井壁穩定。地層鉆進時有可能發生漏失情況,漏失發生后不得在未采取堵漏措施的情況下強行鉆進,避免漏失通道人為擴大,增加堵漏難度甚至無法堵漏。鉆進過程中應加強坐崗觀察,如遇漏失則根據漏速等情況及時進行處理,確保井下安全。在預防井漏的基礎上盡量提高排量,適當提高鉆井液黏度,保證攜砂。鉆進過程有正常消耗,如發生輕微滲漏,可加入隨鉆堵漏材料、快速封堵劑、單封等堵漏材料進行封堵。

鉆完進尺后,充分循環,保證井底干凈,如果起鉆遇阻時,倒劃眼,嚴禁硬提防止卡鉆。起鉆順利后,下鉆到底,大排量循環洗井兩周以上,用60s～100s黏度稠漿循環清掃井底,稠漿返出井口觀察無巖屑后,用稠漿封住裸眼井段,保證裸眼井段鉆井液對鉆屑的有效懸浮,防止井底沉砂造成下套管遇阻,確保下套管及固井作業施工順利。固井及時排放返出的混漿及水泥漿,回收未污染鉆井液。

二開直井段鉆遇延長組、紙坊組、和尚溝、劉家溝組地層,該井段有大段砂泥巖互層,易發生泥頁巖吸水膨脹,造成縮徑,導致起鉆困難,遇阻遇卡,此井段鉆井液需要適當控制密度和失水,提高鉆井液抑制性。鉆進前將井筒內井漿加水稀釋至黏度28s～32s,濾失量不控制,以利于提高機械鉆速并保持井眼清潔,聚合物膠液細水長流加入,提高體系抑制性。鉆進過程中嚴格控制鉆井液中的劣質固相和低密度固相含量,加強一級、二級固控,根據需要充分用好離心機。維護鉆井液的清潔與穩定。

延長組下部、紙坊組上部為該區塊易坍塌層,提高聚合物體系的防塌抑制能力,進一步穩定井壁,克服阻卡。控制密度和含砂量,保持絮凝劑濃度,維持最低固相。鉆進至劉家溝組,降低密度,增加黏度,補充2%隨鉆堵漏劑,防劉家溝組地層井漏,至劉家溝組中部,視鉆井液流變性能情況加入0.5%LV-CMC(LV-PAC)將低溫低壓濾失量降至8 ml。

鉆進過程中要注意觀察井口返漿情況,觀察振動篩上的巖屑返出量、巖屑形狀的變化,調節好鉆井液的流變性,滿足攜巖要求,黏度不宜太高,以利于快速鉆進,防止鉆頭泥包及糊井眼。各種材料盡可能以膠液的形式加入,保持各材料有效濃度,勤處理、勤維護達到設計要求,維護鉆井液性能的整體穩定,避免因鉆井液性能大幅度波動引起井下復雜防止引發井漏、井壁坍塌、卡鉆等復雜情況。利用短程起下鉆,保證井眼暢通,起鉆前循環鉆井液清潔井眼,起鉆及時灌漿。嚴格控制起下鉆速度,防止抽吸或激動壓力造成井涌、井塌、井漏等復雜事故。每次起鉆前充分循環清掃井眼,打稠漿封閉下部井段,保證井眼暢通。如果井下出現復雜跡象,應提前轉化為強抑制強封堵鉆井液體系。進入劉家溝底界100 m 前,逐步處理鉆井液,穩定鉆井液性能,轉換鉆井液體系。

斜井段的處理應以控制石千峰、石盒子組井徑擴大,垮塌為主,鉆進至石千峰后,做承壓堵漏,提高上部地層承壓能力,為后期提高鉆井液密度做準備。

視鉆井液流變性能情況加入0.5%LV-CMC 及2%KFT 將FLAPI降至5 ml,各種材料盡可能以膠液或剪切漏斗的形式加入,維護鉆井液性能的整體穩定。強化四級固控的使用,嚴格控制有害固相,含砂量小于0.3%,降低有害固相。保證振動篩、除砂除泥器、離心機運轉正常,嚴格控制鉆井液中的劣質固相含量。

進入石盒子地層,保持鉆井液較強的抑制性、低濾失性及良好的泥餅質量。注意防塌劑的含量,并配合其它處理劑改善鉆井液的流變性能,濾失量降至小于4 ml,并使泥餅薄而堅韌。石盒子組泥巖容易引起坍塌發生阻卡,鉆井液漏斗黏度保持在(50～70)s,垮塌嚴重時(60～80)s或更高,每鉆進一個單根通劃(1～2)遍,及時破壞巖屑床,提高攜巖效率。加入足量的防塌降濾失劑,及時補充瀝青類處理劑,一是提高鉆井液的抑制性,防止泥巖吸水膨脹;二是加大防塌材料用量,提高濾餅強度;三是盡量降低鉆井液的濾失量,減少濾液向地層的侵入;四是根據實際情況,選擇適當的鉆井液密度提供有效應力支撐井壁;五是在開泵和起下鉆過程中,要平穩操作,減小鉆具對井壁撞擊,減少壓力激動,盡量不定點循環,采用合理流變參數和排量,避免水力沖蝕井壁,

斜井段鉆井液要注意防止形成虛厚泥餅,防止縮徑卡鉆。鉆進期間通過調整鉆井液中的組分,形成薄、致密、光滑的泥餅,同時加入適量潤滑劑來降摩減扭,提高潤滑性能,減緩“托壓”現象,防止黏附卡鉆,保證定向滑動鉆進。根據已施工水平井、大斜度井經驗及巖屑運移特點,環空返速是凈化井眼的關鍵,確保鉆井液泵排量不低于30 L/s,環空返速不低于1.2 m/s。同時加強鉆井液性能的控制,提高鉆井液攜屑能力。每鉆進100 m～150 m(或純鉆時間20h～30h),短起下井段長度150 m～200 m,清除巖屑床,下鉆遇阻不超過l00k N,禁止硬砸硬壓,造斜點以下,嚴格控制下鉆速度,預防卡鉆事故。

下技套前通井要在高膨潤土含量高黏切封井漿中加入4%塑料小球封大井斜段并起鉆干通,無明顯遇阻卡顯示方可進行下套作業。下套管過程中,在套管內灌入稀釋后的泥漿并且至少中途循環兩次,每次循環不少于30 min,防止下套管過程中靜切力過大,造成開泵困難或開泵蹩漏地層,給固井施工帶來隱患。固井及時排放返出的混漿及水泥漿,回收未污染二開鉆井液。

三開水平段通過補充潤滑劑,確保鉆井液潤滑性能良好,摩阻系數小于0.06,通過及時進行短起下(100-150 m)和增大泵排量等措施處理,破壞巖屑床保證井眼暢通,縮短施工周期。鉆遇連續大段泥巖、炭質泥巖、煤層等不穩定地層時,應及時混入儲備的二開高膨潤土含量鉆井液,適當提高鉆井液密度,如需要繼續鉆進,應補充封堵防塌材料,及時調整鉆井液性能,提高漏斗黏度及動切力,以利于鉆屑攜帶及井壁穩定。

鉆完進尺后應適當提高鉆井液黏度和切力,補充潤滑劑并充分循環清洗井眼,清除井內鉆屑和浮泥餅,確保井眼暢通,減少儲層浸泡時間。下套管前可采用封井漿封井,提高封井漿潤滑性,確保施工順利。

三開要求鉆井液體系與儲層有較好的配伍性,各項化學組份不對儲層產生傷害,其濾液不與儲層流體發生沉淀和乳化反應,保證產能評價。