“川藺地1井”鉆探施工難點(diǎn)與對(duì)策

肖華，沈林江，李之軍，蔣太平，李果民

“川藺地1井”鉆探施工難點(diǎn)與對(duì)策

肖華1，沈林江2，李之軍3，蔣太平2，李果民2

（1.四川省地礦局402地質(zhì)隊(duì)，成都 611743；2.四川省地礦局113地質(zhì)隊(duì)，四川 瀘州 646000；3.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，成都 610059）

“川藺地1井”是部署在古藺縣大寨鄉(xiāng)的一口頁(yè)巖氣地質(zhì)調(diào)查井。旨在通過(guò)鉆取地層巖心及測(cè)錄井等工作，揭示川南古敘地區(qū)龍?zhí)督M富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖厚度、巖性、物性、含氣性等頁(yè)巖氣基本地質(zhì)情況。該井鉆遇地層情況復(fù)雜，上部地層涌水量大、壓力高，采用套管封隔引流解決了涌水難題。采用環(huán)保型防塌鉆井液體系，解決了煤系地層垮塌等難題，滿足環(huán)保要求和實(shí)現(xiàn)綠色勘探。采用側(cè)鉆繞障技術(shù)，成功解決井下斷鉆桿事故。

川藺地1井；涌水；封隔引流；煤系地層；井壁失穩(wěn)；環(huán)保型防塌鉆井液；側(cè)鉆繞障

為進(jìn)一步摸清四川省頁(yè)巖氣資源情況，在工作區(qū)的勘探新區(qū)（層）和礦權(quán)空白區(qū)評(píng)價(jià)優(yōu)選頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)和有利區(qū)，掌握工作區(qū)海相和陸相頁(yè)巖氣的富集規(guī)律，四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一一三地質(zhì)隊(duì)“川南-川東北地區(qū)頁(yè)巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)和區(qū)塊優(yōu)選”項(xiàng)目組對(duì)川南-川東北地區(qū)鉆遇龍?zhí)督M的95口老井（含煤田鉆孔）進(jìn)行了復(fù)查，認(rèn)為龍?zhí)督M地層頁(yè)巖氣、煤層氣和致密砂巖氣具有較好的勘探前景。在古藺縣大寨鄉(xiāng)布置實(shí)施“川藺地1井”勘查井，勘查“頁(yè)巖氣”為主，輔以“煤層氣”和“致密砂巖氣”勘查，獲取該區(qū)龍?zhí)督M地層完整的巖石學(xué)、地化、物性和含氣性特征等評(píng)價(jià)參數(shù)。

1 概況

1.1 地質(zhì)概況

川藺地1井位于大寨背斜（向陽(yáng)構(gòu)造）東端北翼，由下至上依次出露寒武系、奧陶系、志留系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系，缺失石炭系、泥盆系，總厚9900m，鉆遇地層分布詳見(jiàn)表1。

表1 川藺地1井鉆遇地層

1.2 工程概況

通過(guò)“川藺地1井”勘探工作，結(jié)合鄰區(qū)頁(yè)巖氣勘查工作成果，總結(jié)分析龍?zhí)督M頁(yè)巖氣藏地質(zhì)背景、構(gòu)造條件、沉積演化特征、儲(chǔ)集特性、含氣性等各類參數(shù)，評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣、煤層氣、致密砂巖氣資源潛力和勘探前景。

1.2.1 鉆探目的

（1）通過(guò)川藺地1井全井段取心，揭示古敘地區(qū)龍?zhí)督M富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖、煤系、含氣砂巖層系的埋深、厚度、巖性等基本地質(zhì)特征。

（2）通過(guò)鉆井配套的測(cè)錄井工程、樣品采集測(cè)試等工作獲取古敘地區(qū)龍?zhí)督M地層巖石礦物、有機(jī)地球化學(xué)、儲(chǔ)集性能、含氣性等評(píng)價(jià)參數(shù)。

（3）為評(píng)價(jià)工作區(qū)內(nèi)頁(yè)巖氣、煤層氣、致密砂巖氣資源潛力提供資料支撐，深化“三氣”認(rèn)識(shí)，為川南-川東北地區(qū)頁(yè)巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)和有利區(qū)優(yōu)選提供依據(jù)；

圖1 設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)示意圖

（4）探索龍?zhí)督M“三氣”遷移層段及遷移機(jī)制，為后期的龍?zhí)督M油氣資源勘探開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

（5）通過(guò)地質(zhì)調(diào)查井川藺地1井的實(shí)施，力爭(zhēng)獲取龍?zhí)督M“三氣”突破。

1.2.2 “川藺地1井”鉆探要求

（1）除第四系，全井段取心，巖心獲取率≧90%；

（2）平均井徑擴(kuò)大率≦15%；

有些勞動(dòng)爭(zhēng)議糾紛是極其復(fù)雜的，有時(shí)表現(xiàn)為發(fā)生的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，有時(shí)表現(xiàn)為在糾紛中存在多個(gè)訴求，特別是在群體性的勞動(dòng)爭(zhēng)議糾紛中表現(xiàn)得更為突出。一般來(lái)講，在多個(gè)糾紛中存在的多個(gè)矛盾之間往往有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，其中一個(gè)矛盾解決了也就意味著其他矛盾也隨之解決，或者欲解決某一矛盾要以其他矛盾的解決為前提。此時(shí)。勞動(dòng)爭(zhēng)議調(diào)解員要通過(guò)全面了解糾紛情況，發(fā)現(xiàn)對(duì)解決糾紛起關(guān)鍵作用的主要矛盾，抓住主要矛盾進(jìn)行調(diào)解，這樣也就等于抓住了調(diào)解工作的重點(diǎn)或關(guān)鍵，就會(huì)使得調(diào)解工作不至于“胡子眉毛一起抓”，顯得毫無(wú)章法，而是有的放矢，提高效率，使調(diào)解工作得以順利進(jìn)行。

（3）完井直徑≧76mm；

（4）完井井斜≦5°；

（5）全井段氣測(cè)錄井；

（6）目的層含氣性現(xiàn)場(chǎng)解析；

（7）全井段地球物理測(cè)井。

圖2 實(shí)際井身結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.3 井身結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)井深1430.00m，完鉆井深1842.58m。因鉆進(jìn)中上部地層大量涌水以及鉆井深度變更，設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)如圖1，實(shí)際井身結(jié)構(gòu)如圖2。

2 鉆探施工難點(diǎn)

上部地層鉆進(jìn)時(shí)遇涌水，水量大、壓力高，導(dǎo)致鉆進(jìn)施工困難。下部煤系地層松軟破碎，泥質(zhì)含量高，易發(fā)生縮徑、垮塌、掉塊等井下復(fù)雜情況（黃晟輝等，2018；王宗友等，2018；李得新等，2017；劉治等，2016）鉆井液護(hù)壁護(hù)心能力差，取心困難。

2.1 上部多層涌水

圖3 地層涌水情況

2.2 煤系地層孔壁失穩(wěn)

鉆遇煤系地層由灰、深灰、灰黑色泥巖、粘土巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、砂巖、碳質(zhì)泥巖和煤層組成。頂部夾薄層狀泥灰?guī)r、生物屑泥灰?guī)r，底部為硫鐵礦層。泥巖、粘土巖易吸水膨脹，煤巖機(jī)械強(qiáng)度低、裂隙發(fā)育、彈性模量小、泊松比高（王玉森，2013；李建富等，2012；祁新堂和賈永祥，2010）。鉆井液濾液在壓差作用下進(jìn)入地層后，引起泥巖、粘土巖水化膨脹，將井筒液柱壓力傳遞至地層，產(chǎn)生水力劈裂作用，加劇煤巖微裂縫擴(kuò)展。在鉆探機(jī)械擾動(dòng)及起下鉆激動(dòng)壓力等作用下，煤系地層極容易發(fā)生井壁失穩(wěn)導(dǎo)致井下復(fù)雜情況（李勇等，2018；王群，2018；謝國(guó)毅等，2018）。

3 鉆探施工對(duì)策

針對(duì)上述鉆探施工難點(diǎn)，采用導(dǎo)管封隔地下涌水引流至井口排放、使用護(hù)壁性能強(qiáng)的環(huán)保型防塌鉆井液體系等，解決了鉆探技術(shù)難題。

3.1 涌水層封隔與引流

采用逐層封隔并引流地下水方式至井口排出，再鉆進(jìn)措施：

表2 川藺地1井涌水量統(tǒng)計(jì)表

（1）自流井組、須家河組，采用頂涌鉆進(jìn)方式鉆進(jìn)至511m，下入Ф114mm套管進(jìn)行封隔并將涌水引流至井口。

（2）下入Ф114mm套管后換Ф96mm鉆頭鉆進(jìn)至850.30 m，遇三個(gè)涌水層。起拔Ф114mm套管后擴(kuò)孔到850.3m處，再下入Ф114mm套管的方式進(jìn)行封隔并引流處理涌水。

（3）下入Ф114mm套管后換Ф96mm鉆頭鉆進(jìn)至1381.16m，再次遇三個(gè)涌水層，下入Ф89mm套管的方式進(jìn)行封隔并引流處理涌水。

涌水引流如圖4所示。

圖4 涌水引流示意圖

表3 環(huán)保型防塌鉆井液性能指標(biāo)

3.2 煤系地層泥漿護(hù)壁技術(shù)

因煤層破碎、孔隙和裂隙發(fā)育，鉆井液中的液相易侵入煤層致使地層水化膨脹，易導(dǎo)致地層垮塌，需使用濾失量低、抑制性好且護(hù)壁能力強(qiáng)的鉆井液體系來(lái)維護(hù)井壁穩(wěn)定（黃維安等，2013；于成鳳等2018；劉小康和田智生，2016）。采用環(huán)保型防塌鉆井液體系來(lái)進(jìn)行煤系地層的鉆進(jìn)，解決了煤系地層易縮徑、垮塌，需要反復(fù)掃孔的難題。煤系地層巖心見(jiàn)圖5。

3.2.1 環(huán)保型防塌鉆井液體系性能

“川藺地1井”采用繩索取心工藝施工，要求鉆井液濾失量低、抑制性好、護(hù)壁能力強(qiáng)，滿足低固相、低粘度要求。進(jìn)入煤系地層后，鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生坍塌、掉塊，導(dǎo)致繩索取心鉆進(jìn)工藝無(wú)法順利實(shí)施。采用防塌鉆井液性能指標(biāo)見(jiàn)表3。

圖5 煤系地層巖心

圖6 環(huán)保型鉆井液取心效果

3.2.2 環(huán)保型鉆井液應(yīng)用效果

環(huán)保防塌鉆井液體系護(hù)壁效果良好，煤系地層鉆進(jìn)沒(méi)有發(fā)生坍塌、掉塊。鉆進(jìn)至1777m，出現(xiàn)下鉆不到底，需掃孔。認(rèn)為該井段在地層壓力作用下井壁縮徑。提高鉆井液密度至1.10～1.13g/cm3平衡地層壓力，起下鉆正常。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓：6kN、轉(zhuǎn)速：79 r/min、排量：30L/min、泵壓：5.0MPa。煤系地層采取巖心如圖5，全井平均巖心采取率97%。

4 事故處理

鉆至1776.90m，發(fā)生鉆桿斷裂事故。孔內(nèi)遺留鉆具、鉆桿37m，經(jīng)多次嘗試，未打撈出井下落魚。若靠磨削方式，成本高、時(shí)間長(zhǎng)；鉆具內(nèi)有取芯內(nèi)管,磨削方式可能會(huì)造成更加嚴(yán)重井下事故。綜合分析，決定采用側(cè)鉆技術(shù)處理。用水泥將井眼回填至1732.00m，下入偏心楔并固定，采用階梯型全面鉆頭進(jìn)行側(cè)鉆，待側(cè)鉆至事故井深時(shí)再進(jìn)行取心鉆進(jìn)。采用鉆具組合：Ф75mm繩索取心鉆具+變徑接頭+500mФ50mm普通鉆桿+變徑接頭+Ф73mm繩索鉆桿。側(cè)鉆示意圖如圖７所示。

5 結(jié)語(yǔ)

“川藺地1井”是以“頁(yè)巖氣”調(diào)查為主，“煤層氣”和“致密砂巖氣”調(diào)查為輔的地質(zhì)調(diào)查井。鉆遇地層較復(fù)雜，煤系地層容易發(fā)生坍塌、掉塊；上部地層多層涌水量大、壓力高。采用套管封隔引流措施，具有較好效果；采用環(huán)保型防塌鉆井液體系，解決了煤系地層坍塌、掉塊、縮徑等問(wèn)題；采用側(cè)鉆繞障技術(shù)處理井下斷鉆桿事故。可為同類地質(zhì)鉆探施工提供借鑒。

圖7 側(cè)鉆示意圖

黃晟輝，奎中，吳金生，趙遠(yuǎn)剛，房昕．2018．頁(yè)巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查湘洞地1井施工技術(shù)[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，45(03)：14-18．

王宗友，陳剛，喬生貴．2018．頁(yè)巖氣調(diào)查黔地4井鉆探技術(shù)[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，45(02)：1-6．

李得新，首照兵，楊剛．2017．川南煤田古敘礦區(qū)大村勘查區(qū)復(fù)雜地層鉆探施工技術(shù)[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，44(09)：44-48．

劉治，王智峰，宋寶杰，王躍偉．2016．簡(jiǎn)易偏心楔在鉆探施工中的應(yīng)用[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，43(12)：49-53．

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Difficulties and Countermeasures in Drilling of the Well Lindi-1 in the Shale Gas Geological Survey in South Sichuan-Northeast Sichuan

XIAO Hua1SHEN Lin-jiang2LI Zhi-jun3JIANG Tai-ping2LI Guo-min2

(1-The 402nd Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 611743; 2-The 113rd Geological Team, BGEEMRSP, Luzhou, Sichuan 610100; 3-College of Environment and Civil Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdu, 610059)

The well Lindi-1 is a shale gas geological survey well in Dazhai Township, Gulin County. The purpose of this well is to reveal the basic geological conditions of shale gas, such as the thickness, lithology, physical property and gas-bearing property of the organic shale in the Longtan Formation in the Gulin-Xuyong area, south Sichuan. The problem of water gushing is successfully solved by casing sealing and drainage. The problem of coal-measure strata collapse is successfully solved by use of environment-friendly anti-collapse drilling fluid system. The downhole drill pipe break accident is successfully solved by use of side tracking and bypassing barrier technology.

well Lindi-1 in Sichuan; water gushing; sealing and drainage; coal measures strata; wellbore instability; environment-friendly anti-sloughing drilling fluid; sidetracking and bypassing barrier

P634.5

A

1006-0995（2022）01-0157-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.01.031

2021-04-12

肖華（1966— ），男，四川隆昌人，高級(jí)工程師，鉆探工程專業(yè)，長(zhǎng)期從事鉆探技術(shù)研究和管理工作