中江高庙区块水平井钻井复杂情况预防与处理

梁战明，梁 坤

（中石化西南石油工程有限公司四川钻井分公司，四川德阳 618000）

中江高庙区块水平井钻井复杂情况预防与处理

梁战明，梁 坤

（中石化西南石油工程有限公司四川钻井分公司，四川德阳 618000）

目前中江高庙区块沙溪庙组水平井施工，已经基本解决区域性井壁垮塌，但是随着二开制井身结构的全面推广，出现了起下钻遇阻、钻头泥包、斜井段摩阻异常高等问题。针对中江高庙区块沙溪庙组二开制水平井施工难点，从地层特征入手，以实钻参数和钻井液性能为依据，分析了引起复杂情况的原因，发现钻井液性能维护不能满足钻井需要，且斜井段键槽是引发水平井复杂情况的主要原因，提出了针对性的预防与处理措施，为今后在该地区的钻井施工提供技术保障。

水平井；钻井情况；预防；处理

1 地层特征

1.1 中江沙溪庙组地层特征

（1）中江地区岩石强度较大、非均质性强，且砂岩强度明显高于泥岩。纵向上：岩石强度随深度增加呈增大趋势；平面上：岩石强度存在一定差异性，构造北部川江566等处于强度相对低值区，中江13井一带处于强度相对高值区，岩石强度分布与实钻地层垮塌状况存在一定对应性[1]。

（2）地层孔隙压力纵向上：主体呈常压-高压-异常高压递增特征，蓬莱镇组以浅主体为常压型-微高压型，地压系数1.00～1.46；遂宁组地层孔隙压力主体表现为高压型，地压系数1.25～1.74；沙溪庙组地层表现为高压-异常高压型，地压系数最高可达1.91；平面上：分布存在一定差异性，构造自北向南存在由高-低-增高-低-增高的微起伏变化趋势。

（3）中江地区各井各层位纵横向上地应力方位发生一定偏转，但主体而言，该区最小水平主应力方位近南北向，最大水平主应力方位近东西向。

（4）地层坍塌压力纵向上：随地层加深递增；平面上：分布不均，存在一定差异。具体见表1。

表1 中江地区地层坍塌压力

1.2 高庙子沙溪庙组地层特征

（1）储层岩石强度较大，非均质性较强，砂岩强度较泥岩高。

（2）地层孔隙压力纵向：由浅至深主体呈常压-高压-异常高压型递增特征。地表至蓬莱镇组中上部地层主体为常压型—微高压型，地压系数1.00～1.47；遂宁组表现为高压型，地压系数1.33～1.60；沙溪庙组地层孔隙压力表现为高压-异常高压型，地压系数1.39～1.84；平面：分布存在一定差异性。构造北部的高庙2井地层孔隙压力在区域上相对较低，构造南部的高庙3井区相对较高[2]。

（3）地层坍塌压力：纵向上，自上而下呈低-增高-高变化趋势，泥岩坍塌压力平均高于砂岩。区域上，蓬莱镇组：构造北翼的高庙2井区地层坍塌压力比构造南翼的高庙3和东部的高庙4偏低；遂宁组：构造南翼的高庙3井地层坍塌压力较构造北翼及东部的高庙4偏高；沙溪庙组：构造东部的高庙4地层坍塌压力比构造北翼偏西的高庙2高、南翼的高庙3井高见表2。

表2 高庙子地区地层坍塌压力

（4）地层破裂压力：整体较高，施工压破地层的可能性较低；但是，针对裂缝发育段的地层破裂压力目前预测难度较大，应用中应酌情考虑断层裂缝的影响。

2 井下复杂情况分析

中江高庙地区采用二开制水平井井身结构（一开采用φ311.15mm钻头钻至上沙顶部，下入φ244.5mm套管封隔蓬莱镇组及遂宁组的浅气层与易垮塌井段，二开使用φ215.9mm钻头钻达目的层，下入φ139.7mm尾管完井），近三年来区域性垮塌问题未再大面积发生，但随钻速的提升，90%以上的施工井均会发生起下钻遇阻、斜井段、水平段施工摩阻异常等井下复杂情况[3]。

2.1 一开井段

Φ311.15mm井眼钻遇地层为剑门关、蓬莱镇、遂宁组、上沙溪庙组。施工参数：钻压40～120kN，转速80～110r/min，排量42～58L/s，泵压6～18MPa，平均机械钻速8～15m/h。钻井液基本配方：聚合物钻井液：坂土浆+0.2%～0.3%两性离子包被剂+0.2%～0.4%两性离子降黏剂+0.5%～0.8%聚合物降滤失剂；钾石灰钻井液：聚合物钻井液+0.6%～1%聚合物降滤失剂+3%～5%氯化钾+0.4%～0.6%生石灰+1%～2%沥青类防塌剂。

该井段发生的复杂情况主要为起下钻遇阻、长段划眼或倒划眼，划眼时返出物多为岩屑、泥团夹少量掉块。原因如下：①从施工参数分析，钻井排量基本维持在42～58L/s，使用Φ139.7mm钻杆，环空返速为0.69～0.95m/s，基本满足携沙要求，但达不到冲刷井壁要求。②井眼大，钻井液维护处理不及时，携沙、抑制性能未达到要求。容易在泥岩层段形成黏附性极强的井壁，在渗透性较好的砂岩层段因正压差形成虚厚泥饼，高钻速情况下水化成泥团的钻屑黏附于井壁导致井径缩小。③快钻时砂泥岩互层易形成螺旋式齿状井壁，引发井内阻卡。

2.2 二开井段

Φ215.9 mm井眼钻遇地层为上、下沙溪庙组，已钻井发生的复杂情况主要为斜井段起下钻遇阻，划眼时返出物多为岩屑，夹少量掉块。斜井段起下钻遇阻多发生在斜井段施工完成后，随施工时间的增加，划眼时间和划眼井段也增长，划眼时经常出现憋停顶驱或憋停螺杆现象，返出物为岩屑和泥岩、砂岩掉块，掉块大多存在部分磨圆现象。原因如下：①上、下沙交界面不稳，钻具碰撞产生的掉块造成起下钻遇阻。②长时间施工，钻具在斜井段拉刮井壁、旋转时磨损井壁形成键槽，扶正器、钻头或钻杆接头部分进入键槽造成遇阻，划眼时键槽被部分破坏形成掉块，最终造成划眼时憋卡。

3 预防措施及对策

1）根据钻井进度调整钻井液维护力度，开钻前配置好设备许可范围内最大量的备用钻井液，钻速快时根据钻速加大钻井液处理剂加量，若发现钻井液处理跟不上进度时，适当控制进度或加密短程起下钻密度、加长短程起下钻时进入老井眼井段。

2）开钻前对检查维护好固控设备，保证设备正常工作，最大能力做好固控工作，防止钻井液中无用固相和坂土含量增加，造成钻井液性能差。

3）一开钻井过程中满足钻井排量不低于42L/s，检修钻井液泵时搞短程起下钻或循环，避免单泵钻井导致排量不足、钻屑黏附井壁。

4）进入水平段施工后，采用旋转下放钻具，避免形成键槽，降低钻具碰撞井壁形成掉块几率。

5）发现阻卡后，控制阻卡处理力度，做到精细操作，防止卡死或钻头泥包，从而降低复杂情况处理时间。

4 结论

通过探索和现场应用实验，逐渐掌握了中江高庙区块井的一些特点和施工经验，采取上述预防和处理措施，有效降低钻井复杂情况发生几率和处理时间，为今后川西地区的提速增效奠定了良好基础。由此可见，加强钻井信息统计，通过科学研究，提出有效的针对性措施，可以预防和缓解复杂情况的发生。

[1] 蒋恕.页岩气开发地质理论创新与钻完井技术进步[J].石油钻探技术，2011，39（3）：17-23.

[2] 邵飞，王国庆.川西中江、高庙区块优快钻井技术[J].内蒙古石油化工，2016，（5）：97-99.

[3] 郭莉霞.丰谷及高庙子构造井壁稳定性研究[D].成都：成都理工大学，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

梁战明（1969—），男，湖南祁阳人，工程师，主要研究方向为石油钻井。