黔西地区钻遇地层漏失分析及堵漏措施探讨

易 旺 ，李 凯 ，赵凌云，梁龙军

（1.贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心，贵州贵阳 5 50008；2.贵州省煤田地质局一五九队，贵州贵阳 5 50008）

井漏是指在各种井下作业过程中，钻井液或其他工作流体由于压差作用通过漏失通道进入地层的现象[1，2]。井漏是客观存在、不可避免的，其可以发生在浅、中及深地层中，亦可以在不同的地质年代、各类不同岩性的地层中出现。

对钻遇地层进行漏失分析是选择合理防漏、堵漏技术的前提条件。漏失原因不清防漏堵漏措施就会存在盲目性，轻则浪费大量防漏堵漏材料，重则延误防漏堵漏最佳时机，导致重大钻井事故。

1 地质概况

黔西地区位于扬子地块南缘，主要包括黔西南坳陷和滇东-黔中隆起东部，处于特提斯构造域和滨太平洋构造域的结合地带，包括水城、盘县、六枝、威宁、织金、纳雍、兴义等地[3]。从地理位置上看，研究区位于贵州省西部，主要包括西南部的六盘水地区和东北部的织纳地区。具体位置位于北纬 25°14'～27°10'，东经104°10'～106°30'范围内，东邻贵阳，南接兴义，西邻云南，北接毕节。研究区出露的地层主要有泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、古近系及第四系，以二叠系和三叠系分布最为广泛[4-6]。主要含煤地层形成于晚二叠世龙潭期和长兴期，属于晚二叠世上扬子聚煤沉积盆地的一部分。黔西地区成煤期后多期性质、强度不同的构造作用相互叠加、改造，原型煤盆地遭受强烈破坏，背斜煤系大部被剥蚀，煤层主要保存在盘关向斜、格目底向斜、青山向斜、比德向斜、三塘向斜等大型向斜或复向斜中。

2 钻遇地层漏失统计分析

根据前期钻井实践研究，黔西地区钻遇地层结构分为两类（见图1），一类是六盘水地区发育“第四系+永宁镇组+飞仙关组+龙潭组+玄武岩组”。永宁镇组上部为砂泥岩，较软，可钻性好，下部为灰岩，发育一定量溶洞，易出现井漏。飞仙关组主要为砂泥岩，夹少量灰岩，可钻性好，偶见微漏。龙潭组主要是砂泥岩、煤，夹一定量菱铁岩，较硬，可钻性差，微漏频繁。玄武岩组主要为凝灰岩，裂隙不发育。织金-金沙地区地层结构为“第四系+茅草铺组+夜郎组+长兴组+龙潭组”组合。茅草铺组岩性主要为灰岩，较硬，可钻性差，发育大溶洞，易出现井漏。夜郎组岩性为砂泥岩、灰岩，灰岩段发育一定量小溶洞。长兴组岩性主要为灰岩，较硬，可钻性差。龙潭组主要为砂泥岩和煤，夹薄层灰岩、钙质泥岩。茅草铺组岩性主要为灰岩，易漏失。

六盘水地区钻遇地层，除第四系外，其他各层均有不同程度的井漏，其中龙潭组微漏最频繁，井漏段岩性多为灰岩、细砂岩；织金-金沙地区井漏主要发生在茅草铺组，井漏段岩性主要为灰岩，漏失级别均表现为中漏（见图 2）。

图1 黔西钻遇地层柱状图

按井漏程度可将井漏分为渗透性漏失、裂缝性漏失、溶洞性漏失和破裂性漏失四大类，前三种漏失，其漏失压力可能远小于破裂压力；第四种漏失，其漏失压力即破裂压力。在贵州煤层气勘探开发过程中，主要表现为前三种漏失形式。

对研究区内钻井过程中出现井漏的钻井漏失层位、岩性、深度、漏失类型进行统计分析。结果显示永宁镇组主要为裂缝性漏失、溶洞性漏失，飞仙关组、长兴组为裂缝性漏失，龙潭组为渗透性漏失（见表1）。

表1 黔西地区煤层气井出现漏失情况统计表

图2 黔西地区井漏层位、级别、井漏处岩性统计

3 钻遇地层堵漏措施探讨

渗透性漏失主要是因为地层的高渗透性，多发生在高渗透的砂岩地层或砾岩地层。裂缝性漏失主要是地层存在天然裂缝或人工裂缝。溶洞性漏失主要由地层中形成的溶洞引起，一般只出现在灰岩地层。由于漏层特性和引起井漏的原因各不相同，对不同类型的井漏采取不同的方法。针对不同的情况采用不同的堵漏方法。

3.1 空气钻钻井技术

研究区煤层气井施工过程中钻遇灰岩溶洞、大裂隙等属大概率事件，若采用常规钻井液钻进时，往往是“有进无出”，对当地环境造成严重伤害。且研究区施工井周围水源往往匮乏，但若水源供水不足，清水强钻无法实施，严重制约正常施工，在此条件下推荐采用空气钻钻井技术应对灰岩喀斯特。

在地层出水量大于5 m3/h，在空气量足够的情况下，即空气量能及时将地层水和岩屑带出到地面或溶洞内，不易在井眼的周围形成泥环，空气钻井仍能正常钻进。当出水量小于5 m3/h时，地层水进入井眼时，干燥的岩粉就会吸水容易粘糊成块，并附着在井壁和钻具上形成泥环造成缩径；特别是在溶洞区域，空气携带岩屑堆积在井眼周围溶洞腔体内，溶洞腔体上下井眼处一方面由于岩屑堆积，另一方面由于空气流速突然降低，更易形成泥环造成缩径，易起钻遇阻处理困难，甚至发生卡钻事故。针对喀斯特区域空气钻的制约性，可以采用增加空压机，通过加大注气量或通过雾化钻井的方法疏通井眼，减少因泥环造成的缩径。

3.2 套管暂封技术

钻遇含水溶洞区域，在空气钻无法正常施工，下部灰岩地层喀斯特发育未知的情况下，可采用套管暂封技术，针对研究区煤层气灰岩喀斯特分布特性，通常一开井深适宜设计深度60 m～120 m，利用布井区域直观喀斯特分布分析、布井区域电法喀斯特调查等方法对表层套管下深进行调整，防止二开钻遇溶洞增加施工难度。为了减少井下卡钻和复杂事故的发生，建议使用塔式钻具组合，采用轻压吊打靠钻具自身重力克服地层倾角、地层各向异性等自然造斜因素。

3.3 调整井身结构

煤层气井为低成本运行模式，多采用二开井身结构（见表2），研究区煤层气钻井所遇喀斯特深度与区域、地势、地形、地下水活动等有较大关系，为了降低二开钻遇喀斯特的风险，一开采用空气钻穿越喀斯特区，用套管封隔漏失层后，继续二开钻井。

表2 现用井身结构数据表

通过对研究区前期煤层气井钻完井资料进行整理分析，发现在钻完井过程中存在机械钻速低、钻井过程中漏失频繁等问题。结合黔西煤层气储层特点，认为现有井身结构不能满足研究区煤层气勘探开发的需要，需对现有井身结构进行调整，调整后井身结构（见表3）。

表3 调整后井身结构数据表

以上井身结构具有以下优点：（1）井眼变小，减少钻井风险，降低井下事故风险。（2）防漏、堵漏易处理，见效快用料少时间短，有利于风险管控。

3.4 钻具组合

研究区龙潭组地层砂泥岩频繁互层，如果使用常规钻具组合，方位和井斜漂移比较大，易造成脱扣、断钻具等井下事故。若全井段使用螺杆+PDC钻头复合钻井技术。复合钻井技术可使井下动力钻具的优点得到更好的发挥。

（1）利用螺杆+PDC钻头钻进，不仅能够大幅度提高机械钻速，而且可减少或避免钻具刺漏、断裂事故。

（2）利用螺杆+PDC钻头钻进，可明显降低转盘转速，降低钻机负荷。不仅能够降低油耗，减少设备磨损，降低钻井成本，而且还可以节约机修时间，提高生产时效。

3.5 煤系地层防漏堵漏

研究区煤系地层发生井漏几率较少，只有部分井出现渗漏情况，可通过在钻井液中加入单向压力封闭剂、随钻堵漏剂等来缓解渗漏。由于煤系地层储层压力低，进煤系地层之前应控制好钻井液密度，同时保持钻井液及井眼清洁，控制好起下钻速度，防止人为诱发性漏失。

4 结论

（1）黔西地区钻遇地层永宁镇组主要为裂缝性漏失、溶洞性漏失，飞仙关组、长兴组为裂缝性漏失，龙潭组为渗透性漏失。

（2）研究区钻遇灰喀斯特洞、大裂隙等层位建议采用空气钻，一开钻穿喀斯特区，用套管封隔漏失层，降低二开钻遇喀斯特风险。

（3）钻遇砂泥岩频繁互层的地层采用螺杆+PDC钻头复合钻井技术，复合钻井技术可使井下动力钻具的优点得到更好的发挥，可以提高机械钻速，缩短钻井周期，降低钻井成本，是一种高效经济的钻井方式。

（4）煤系地层储层压力低，进煤系地层之前应控制好钻井液密度，同时保持钻井液及井眼清洁，控制好起下钻速度，防止人为诱发性漏失。若出现渗漏情况，可通过在钻井液中加入单向压力封闭剂、OP-1防漏堵漏剂、随钻堵漏剂等来缓解渗漏。