尹書岑

摘 要：貴州黔北地區(qū)頁巖氣地質(zhì)資源量巨大，目前國內(nèi)頁巖氣直井鉆探技術(shù)較為成熟，但由于南方海相沉積地層，碳酸鹽（巖溶）發(fā)育，會(huì)對鉆井施工造成一定的困難與挑戰(zhàn)，本文結(jié)合地下地質(zhì)情況及具體施工實(shí)例，對該區(qū)內(nèi)鉆井施工難點(diǎn)進(jìn)行淺析。

關(guān)鍵詞：頁巖氣；直井鉆井；漏失；碳酸鹽地層；工程風(fēng)險(xiǎn)

貴州省頁巖氣資源十分豐富，據(jù)最近一次頁巖氣資源調(diào)查評價(jià)顯示，頁巖氣地質(zhì)資源量約13萬億方，位居全國第三。黔北地區(qū)的主要頁巖氣寒氣層位為寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組和志留統(tǒng)下統(tǒng)龍馬溪組。

據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，區(qū)域內(nèi)寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組地質(zhì)資源量2.40萬億立方米，志留統(tǒng)下統(tǒng)龍馬溪組地質(zhì)資源量1.48萬億立方米。區(qū)內(nèi)含氣頁巖層系埋深適當(dāng)，厚度較大，分布面積廣泛，特別是志留統(tǒng)下統(tǒng)龍馬溪組炭質(zhì)頁巖含氣性較好，具備良好的勘探潛力。

但由于黔北地區(qū)主要為海相沉積地層，在實(shí)際鉆探施工過程中，仍存在諸多挑戰(zhàn)，本文結(jié)合我隊(duì)在鉆井過程中的實(shí)例及對黔北地區(qū)其余鉆井的調(diào)研，探討本區(qū)內(nèi)頁巖氣鉆井難點(diǎn)與挑戰(zhàn)。

一、區(qū)域地層情況

黔北地區(qū)自下而上主要發(fā)育震旦系、寒武系、奧陶系、志留系等地層，但受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，區(qū)內(nèi)志留系地層呈現(xiàn)北厚南薄的特征，部分地區(qū)甚至志留系地層缺失。但寒武系地層在黔北地區(qū)特別發(fā)育，

主要分為下統(tǒng)牛蹄塘組、明心寺組、金頂山組、清虛洞組，中統(tǒng)高臺(tái)組、石冷水組，中上統(tǒng)婁山關(guān)組。

其中主要目的層牛蹄塘組為一套海相沉積地層，也是區(qū)內(nèi)鉆井鉆穿的主要層位。其上覆地層清虛洞組及婁山關(guān)組均為一套以白云巖、灰?guī)r為主的巖性組合，地層較為破碎，在施工過程中極易發(fā)生工程復(fù)雜情況。

二、鉆井難點(diǎn)與挑戰(zhàn)

黔北地區(qū)雖然由相關(guān)石油部門做了一定程度的勘探，但仍舊鉆井資料十分缺乏；同時(shí)由于近地表往往發(fā)育著灰?guī)r、白云巖等巖性，往往地層裂縫、溶洞特別發(fā)育，實(shí)施二維地震采集資料品質(zhì)較差，無法清晰顯現(xiàn)下部地層形態(tài)，造成對地層把握不清晰，對該區(qū)域鉆井工作造成很大的挑戰(zhàn)，容易引發(fā)工程事故，造成時(shí)間及經(jīng)濟(jì)的損失。

（一）漏失

此類風(fēng)險(xiǎn)為區(qū)域內(nèi)鉆井的主要風(fēng)險(xiǎn)，由于婁山關(guān)組-清虛洞組灰?guī)r、白云巖發(fā)育，此類地層往往自身溶孔、溶洞發(fā)育，也容易形成次生裂縫，在沉積過程中，此類區(qū)域易形成大的溶洞。根據(jù)貴州省地礦、煤田及有色部門在黔北地區(qū)各類鉆孔施工來看，絕大多數(shù)井位在鉆進(jìn)過程中都發(fā)生了漏失。漏失原因以裂縫性漏失為主，少數(shù)井遇到溶洞性漏失。

我隊(duì)在該區(qū)域首口頁巖氣參數(shù)井的施工過程中，鉆至該套層位時(shí)，也發(fā)生了一定程度的漏失，平均每天漏失鉆井液50-100方，平均漏速2-5方/小時(shí)，后經(jīng)使用大顆粒堵漏及、復(fù)合堵漏材料、隨鉆堵漏材料等工藝的應(yīng)用，漏速有所緩解，直至打完進(jìn)尺后井漏消失。

（二）卡鉆

牛蹄塘及龍馬溪組主要巖性為碳質(zhì)泥頁巖，由于泥巖遇水膨脹，在鉆井過程中容易受鉆井液影響發(fā)生吸水膨脹，導(dǎo)致縮徑，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致井壁垮塌，發(fā)生卡鉆現(xiàn)象。我隊(duì)在鉆井過程中雖未遇到此類現(xiàn)象，但在鄰區(qū)一口溫泉井的鉆探過程中，由于泥巖浸泡時(shí)間過長，垮塌導(dǎo)致卡鉆，后經(jīng)約六個(gè)月才處理完事故。雖然溫泉井與頁巖氣井施工隊(duì)伍素質(zhì)有差距，但此類事件仍在該地區(qū)應(yīng)引起重視。

（三）井噴

在四川盆地內(nèi)部，龍馬溪組往往伴有較高的地層壓力，由于貴州地區(qū)該套層位埋深較淺，有蘊(yùn)藏淺層氣的可能，在鉆井過程中要警惕。同時(shí)由于上部地層溶洞、裂縫發(fā)育，極易在此類地層中聚集形成淺氣層，在鉆井過程中發(fā)生氣侵，嚴(yán)重的導(dǎo)致井噴事故。

區(qū)內(nèi)主力目的層牛蹄塘組由于埋深較深，且由于碳酸鹽地區(qū)地震資料品質(zhì)較差，對牛蹄塘組不能有一個(gè)很好的認(rèn)知。由于周邊泥頁巖地層經(jīng)常存在高壓甚至超高壓地層，因此不排斥本區(qū)內(nèi)牛蹄塘組可能存在高含氣層或異常壓力，造成井噴。

三、下步工作建議

鑒于黔北地區(qū)頁巖氣鉆井過程中可能面臨的復(fù)雜情況及難點(diǎn)，筆者提出以下建議：

1）從設(shè)計(jì)上井身結(jié)構(gòu)盡可能考慮三開及以上結(jié)構(gòu)，為防止鉆遇大的溶洞性漏失留下設(shè)計(jì)余地。以三開結(jié)構(gòu)為例，表套及技術(shù)套管盡可能分別封住婁山關(guān)組、清虛洞組等主要潛在漏失層位，降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)。

2）鉆井過程中，施工單位應(yīng)備足夠的堵漏材料，且粒徑以中顆粒以上為主，因?yàn)樵搮^(qū)裂縫比較發(fā)育，采用中到大顆粒堵漏劑往往效果較好。同時(shí)應(yīng)做好堵漏預(yù)案，如遇嚴(yán)重漏失或地層嚴(yán)重出水時(shí)也采用打水泥塞堵漏的方式。

3）鉆遇龍馬溪組及牛蹄塘組時(shí)，應(yīng)提前加入防塌、降失水的材料，防止泥巖吸水膨脹、垮塌。同時(shí)在鉆遇該套層位時(shí)，加強(qiáng)坐崗觀察，注意振動(dòng)篩篩出的巖屑變化情況。如遇掉塊增加等不正?，F(xiàn)象，及時(shí)調(diào)整泥漿性能，避免工程事故。

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作者簡介：

尹書岑（1987-），男，重慶人，本科，工程師，主要從事方向?yàn)槭吞烊粴?、頁巖氣、煤層氣等地質(zhì)勘查。