卓　云　顏　娟　古光平　王　利

（1.中國石油川慶鉆探工程公司川東鉆探公司，重慶　400021；2.中國石油川慶鉆探工程公司鉆井液技術服務公司，四川　成都　610051）

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川東地區(qū)淺層復雜井段氣體鉆井應用實踐

卓云1顏娟2古光平1王利1

（1.中國石油川慶鉆探工程公司川東鉆探公司，重慶400021；2.中國石油川慶鉆探工程公司鉆井液技術服務公司，四川成都610051）

摘要川東高陡構造區(qū)裂縫溶洞發(fā)育，且地層壓力梯度較低，在淺層至中層用清水鉆進，一般都有惡性井漏發(fā)生。很多井漏層都含有流動水層，大大加大了堵漏的難度。由于井下及地面條件限制，部分井難以實施清水強鉆，采用氣體（霧化、充氣）鉆井，地層產(chǎn)水，誘發(fā)井壁垮塌，卡鉆風險高，鉆井難度大。針對上述鉆井難點，深入分析部分區(qū)域上部漏失地層氣體（霧化、充氣）鉆井情況，總結了區(qū)域鉆井方式優(yōu)選、氣體參數(shù)推薦、水泥堵漏（補壁）技術，提出了進一步開展各區(qū)域淺表層復雜井段安全快速鉆井的建議。

關鍵詞淺層氣體鉆井鉆井方式

修訂回稿日期：2015－10－12

0　引言

氣體鉆井技術1953年起源于美國，是以氣體、氣液混合流體作為循環(huán)介質(zhì)代替鉆井液的鉆井技術。氣體鉆井技術因其循環(huán)介質(zhì)的改變而形成的獨特技術優(yōu)勢在川東地區(qū)推廣應用迅速，成效顯著，成為川東地區(qū)提高鉆井速度、解決嚴重井漏的重要手段［1-5］。川東高陡構造區(qū)裂縫溶洞發(fā)育，且地層壓力梯度較低，在淺層至中層用清水鉆進，一般都有惡性井漏發(fā)生。很多井漏層都含有流動水層，大大加大了堵漏的難度。由于井下及地面條件限制，部分井難以實施清水強鉆。近年來，多口井淺表層鉆遇惡性井漏，采用氣體（霧化、充氣）鉆進，地層產(chǎn)水，誘發(fā)井壁失穩(wěn)垮塌，導致事故復雜，處理難度大，復雜時間長［6-7］。分析了WQ002-H3、L3、XC6等井在自流井組、須家河組、嘉陵江組等地層鉆遇的井漏、產(chǎn)水、垮塌同存的井下復雜情況，總結了氣體鉆井參數(shù)要求、水泥堵漏（補壁）技術，根據(jù)氣體鉆井情況開展了區(qū)域適應性評價，提出了進一步開展淺表層井漏、產(chǎn)水、垮塌復雜情況處理的思考。

1　淺層復雜井段處理難點分析

1）常規(guī)堵漏效果差。上部地層疏松，漏層連通性好，漏速大，常常伴隨地層產(chǎn)水現(xiàn)象，堵漏難度大，橋漿堵漏和水泥漿堵漏效果差。

2）清水強鉆卡鉆風險大。若采用清水強鉆，鉆屑和垮塌物可能難以進入漏層，沉砂卡鉆、砂橋卡鉆風險高。同時，水源條件也可能限制清水強鉆實施，如果井場取水不方便，中途等水時間長，清水長時間浸泡井眼易出現(xiàn)垮塌。

3）水泥堵漏（補壁）難以成塞。地層垮塌容易形成大肚子，表層井漏又常伴隨地層產(chǎn)水，水泥堵漏（補壁）難以形成有效水泥塞，后續(xù)作業(yè)中，井壁仍然不斷垮塌。

2　淺層復雜井段氣體鉆井技術

2.1鉆井方式優(yōu)選

1）采用氣體（霧化、充氣）鉆進可以解決因井漏、漏層進水不進砂的問題。

2）針對不同地層，可以選擇氣體、霧化、泡沫、充氣等循環(huán)介質(zhì)，以減少漏失量，并滿足有效帶砂要求。見表1。

2.2氣體參數(shù)推薦

1）空氣、氮氣鉆井時，不同井眼、不同井段氣體排量達到推薦值，滿足有效攜砂。見表2。

表1　氣體鉆井適用條件表

表2　氣體鉆井參數(shù)設計推薦表

2）霧化鉆井。在地層微量出水時，向氣流中加入液體，使井筒流體達到水飽和狀態(tài)（霧），以防止在井壁上形成泥餅圈，造成卡鉆事故。霧化鉆井注氣量同比空氣／氮氣鉆井所需氣量增加30%以上。局限性是攜帶地層出水能力有限。

3）充氣鉆井。將一定量的氣體通過充氣設備注入到鉆井液中作為循環(huán)介質(zhì)。

3　鉆井方式評價

根據(jù)區(qū)域特點，應用氣體（霧化、充氣）鉆井技術，成功完成3口井淺層復雜井段鉆井作業(yè)，套管下至預計井深，封隔了復雜井段。見表3。

4　水泥堵漏治塌效果分析

表層鉆進集垮塌、多個漏失層、產(chǎn)水層于同一裸眼井段，處理難度相當大。WQ002-H3、L-3、XC-6等井實施28次水泥堵漏（補壁），成功完成復雜井段鉆井作業(yè)，套管下至預計井深，封隔了復雜井段。

水泥堵漏（補壁）技術成為淺表層井漏后垮塌治理的主要技術。氣體鉆進、接單根或起下鉆困難時，采用水泥堵漏進行有效補壁，以保持井壁穩(wěn)定性，才能為繼續(xù)鉆進創(chuàng)造井眼條件。

表3　3口井氣體鉆井應用評價表

4.1改進旁通閥提高頂替效率

WQ002-H3井鉆進中使用常規(guī)銑齒接頭，多次補壁施工效果不明顯。制作雙流道旁通閥，控制下流速度，增加橫流沖擊力。在施工過程中改變水泥漿流態(tài)成為向四周的射流，能充分頂替大肚子內(nèi)鉆井液，與大肚子深處的巖屑進行有效膠結。鉆至固井井深后，使用雙流道旁通閥進行3次水泥補壁施工，終將井眼堵滿，將套管下入預定位置。見表4。

4.2優(yōu)化施工工藝提高水泥塞質(zhì)量

L-3井共實施水泥堵漏（補壁）6次。通過不斷優(yōu)化施工工藝，提高水泥塞質(zhì)量，后續(xù)通井6次，3次起套管后，將套管下到設計井深。見表5。

1）確定合理鉆具下深。水泥堵漏時，要在漏層以上井段預留一段水泥塞。在確保施工安全的前提下，堵漏鉆具應盡量接近漏層位置。

2）控制水泥漿密度。合理設計水泥漿密度，減少混漿量。但是，水泥漿密度過低會影響其初凝時間和強度，所以可在水泥漿中加入適量的催凝劑（根據(jù)區(qū)域情況確定氯化鈣等加入比例）來縮短凝固時間。

表4　WQ002-H3井表層鉆進水泥堵漏補壁統(tǒng)計表

表5　L3井表層鉆進水泥堵漏補壁統(tǒng)計表

3）設計注水泥量。注水泥量小于最大混漿量，就不能保證形成較好的水泥塞。一般要求水泥漿量為設計進入地層量的1.5～2倍，這樣井筒中就完全充滿未發(fā)生混漿的水泥漿。

4）有效前置液增阻。對于大裂縫或者溶洞性漏失，在注水泥前注入一定濃度的橋漿作為先導漿，可以增加漏失通道的骨架結構，增大水泥漿流動的阻力，從而使水泥漿容易凝固成塞。

表6　XC-6井表層鉆進水泥堵漏補壁統(tǒng)計表

4.3制作旋流器

XC-6井水泥堵漏（補壁）共10次。第7次注塞后，鉆塞至80.00 m形成新井眼。新井眼鉆進中仍然井漏，通過堵漏，鉆至固井井深354 m。見表6。改 進銑齒接頭，制作旋流器，堵死下部水眼，橫向開孔，改成橫向流動，以提高頂替效率。

5　結論與建議

1）合理選擇鉆井方式，盡量減少漏失，是實現(xiàn)淺層復雜井段連續(xù)鉆進的基礎。建議開展氣體連續(xù)循環(huán)鉆井、反循環(huán)鉆井等氣體鉆井新技術試驗，為井漏、垮塌、產(chǎn)水同存的復雜條件下實現(xiàn)連續(xù)鉆井創(chuàng)造條件。

2）水泥堵漏（補壁）技術是實現(xiàn)淺層復雜井段安全鉆進的重要途徑。建議繼續(xù)開展注水泥塞工具改進與工藝優(yōu)化，提高垮塌后形成的大肚子井段頂替效率，有效前置增阻架橋，提高水泥塞質(zhì)量。

3）建議進一步開展各區(qū)域氣體鉆井復雜總結研究。分析氣體鉆井復雜原因及表現(xiàn)特點，提高氣體鉆井條件下復雜處理技術的針對性。

4）復雜井鉆井中，如果不是克服不了的困難，應積極采取措施使表層套管盡量下到位，徹底封堵復雜井段，盡量不要將問題留到下段井眼。WQ002-H3井508 mm套管僅下至井深39 m，固井后660.4 mm大井眼長達12 m，極易產(chǎn)生掉塊、垮塌，為下一次開鉆鉆進增加了難度。

參考文獻

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（編輯：李臻）

作者簡介：卓云（1974－），高級工程師，從事鉆井科研與技術服務工作。E-mail：gjdzy417@163.com。

文獻標識碼：B

文章編號：2095-1132（2016）01-0028-04

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.008