王4井區(qū)安全鉆井技術(shù)

曹文(中石化江漢石油工程有限公司鉆井一公司，湖北 潛江 433121)

0 引言

江漢盆地潛江凹陷是一個典型的內(nèi)陸古鹽湖，王場構(gòu)造位于潛江凹陷北部，蚌湖生油深洼東側(cè)，為一長軸高陡背斜，構(gòu)造閉合高度1 300 m，閉合面積50 km2，王4區(qū)塊位于王場構(gòu)造東部區(qū)塊，其潛江組為一套鹽韻律夾砂、泥巖地層，以鹽韻律為特征?？v向上由160個Ⅲ級鹽韻律組成，每個韻律厚10～50 m不等，韻律上部為鹽巖段，下部為鈣芒硝質(zhì)白云巖，泥質(zhì)白云巖等。

1 施工難點分析

王4區(qū)塊為典型的鹽丘上升地層引發(fā)褶皺隆起形成的背斜構(gòu)造，構(gòu)造高部位油氣富集。受構(gòu)造和斷裂運動的影響，該區(qū)塊裂縫、鹽層發(fā)育，加上經(jīng)過幾十年的采、注，鹽膏層、泥巖層塑性蠕動，地下有天然的裂縫，也有人為誘發(fā)性裂縫，高壓與虧空并存，地層壓力混亂。

1.1 王4井區(qū)地質(zhì)難點

(1)上部平原組礫石發(fā)育，廣華寺組沙泥巖互層，成巖性差，地層疏松，易水化膨脹，引起縮徑阻卡，礫石層、流沙層易井漏、堵水眼。(2)荊河鎮(zhèn)至潛一段交界面瀝青層發(fā)育，且由于瀝青的物性受溫度影響大，在瀝青返出地面溫度降低后流動性變差，易發(fā)生卡鉆。(3)潛江組目的層溢流、井漏、溢漏同存及鹽層卡鉆等問題處理難度大。

1.2 王4井區(qū)故障復(fù)雜發(fā)生規(guī)律

如表1所示，王4井區(qū)2016—2018年共施工26口井，出現(xiàn)故障復(fù)雜16口，占比61.54%，損失時間1 594.5 h，故障復(fù) 雜時效14.16%，發(fā)生的故障復(fù)雜有如下五個規(guī)律：

表1 2016-2018年王4井區(qū)施工井統(tǒng)計數(shù)據(jù)

(1)故障復(fù)雜類型基本為溢流、井漏、溢漏同存及出瀝青等，其中井漏復(fù)雜高發(fā)。

(2)故障復(fù)雜發(fā)生層位來看，潛江組1、3、4段為復(fù)雜高發(fā)井段。其中潛1段易發(fā)生井漏、溢漏同存、瀝青等，潛3段易發(fā)生井漏、溢流、溢漏同存、瀝青等；潛4段易發(fā)生井漏、溢流、溢漏同存等復(fù)雜情況。

(3)從故障復(fù)雜處理效率看，溢流及出瀝青單井處理時間相對較長，井漏單井處理時間次之，溢漏同存單井處理時間最短。

(4)從故障復(fù)雜發(fā)生區(qū)域看，溢漏復(fù)雜大部分發(fā)生在區(qū)域邊緣及斷層附近。結(jié)合前期施工的鉆井資料，在斷層線附近的井有王4斜-7-X井、王4斜-9-X井、王4斜-12-X井等，這些在斷層線附近施工的井，目的層發(fā)生溢、漏的可能性很大(2016—2018年施工上述井號的井8口，復(fù)雜井6口，占比75%)。

(5)確定王4井區(qū)故障復(fù)雜類型及性質(zhì)。①漏失原因分析。王4井區(qū)井漏主要分為泥巖裂縫性漏失、鹽間非砂巖層裂縫性漏失、砂巖儲層滲透性、滲透—裂縫性漏失。泥巖裂縫性漏失：裂縫開口較小，橋塞堵漏劑易在井壁上形成堵塞，影響堵漏效果。鹽間非砂巖層裂縫性漏失：鹽間非砂巖層為主要油氣儲集層易出現(xiàn)漏失情況，且易發(fā)生置換引起溢流，堵漏難度大。砂巖儲層滲透性、滲透—裂縫性漏失：韻律型鹽層孔縫發(fā)育、連通性好，漏失幾率大，且多套漏層并存，防漏堵漏措施實施難度大。②溢流原因分析。王4井區(qū)溢流主要分為砂巖儲層鄰井注水引起高壓、韻律層的裂縫異常高壓。砂巖儲層鄰井注水引起高壓：井間壓裂、裂縫聯(lián)通，鄰井注水后，在壓力傳遞作用下，目的層鉆進中極易發(fā)生溢流現(xiàn)象。韻律層的裂縫異常高壓：鹽間非砂巖層油氣儲量巨大、分布面積廣、基質(zhì)滲透率低、壓力較砂層高、可溶鹽含量高、裂縫分布難以預(yù)測。③溢漏同存原因分析。隨著王場油田進入注水開發(fā)后期，所注入的淡水已將地層泥巖和砂巖中的鹽膏溶解形成大的溶腔，如鉆遇大的鹽溶腔，往往造成大的漏失。④鹽膏層難點分析。鹽層的溶解不僅使鹽層段井眼擴大，而且使鹽膏層間砂泥巖地層井壁失去支撐而坍塌擴徑。最為嚴重的是鹽膏層段層間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，骨架對上覆巖層的支撐力弱，造成坍塌卡鉆。

2 技術(shù)對策

2.1 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)設(shè)計

針對王4井區(qū)地質(zhì)情況，確定王4井區(qū)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化原則。(1)一開封隔上部廣華寺組易垮易漏地層及廣華寺組與荊河鎮(zhèn)組交界處疏松地層。(2)必須保留一層套管備用，一旦出現(xiàn)嚴重故障復(fù)雜，無法處理時，可以補下一層套管。該方案中，Ф339.7 mm表層套管下深500～600 m后，即解決了在發(fā)生溢流時上部井段地層垮塌問題。同時也具有一定的井控處理能力，在發(fā)生溢流后，井口壓力不超過5 MPa情況下，可以進行節(jié)流循環(huán)壓井。二開使用Ф215.9 mm鉆頭施工，如未發(fā)生溢流和嚴重井漏，可直接鉆至完鉆井深，下入Ф139.7 mm油層套管完井。如果發(fā)生溢流和嚴重井漏，可擴眼后下入Ф244.5 mm技術(shù)套管封隔。再使用Ф215.9 mm鉆頭繼續(xù)施工。

2.2 故障復(fù)雜預(yù)防處理技術(shù)

2.2.1 井漏處理

(1)漏速在5～50 m3/h。在泥漿中加入隨鉆暫堵劑盡可能多搶進尺，后用橋漿堵漏、水泥堵漏、可控凝膠堵漏效果明顯。(2)潛三段是主要漏失層，可采用水泥堵漏、橋漿堵漏或復(fù)合堵漏方法。(3)潛四段目的層漏失。采用隨鉆堵、橋漿堵、水泥堵(非產(chǎn)層)效果明顯。如果仍有少量漏失，可考慮加入隨鉆堵漏材料搶鉆完進尺后再做承壓堵漏。王4井區(qū)發(fā)生漏失，采用上述方法堵漏一次無效后，建議采用鹽水搶鉆至完鉆，隨后進行完井作業(yè)[1]。

2.2.2 溢流的處理

(1)發(fā)生溢流后及時關(guān)井觀察，節(jié)流循環(huán)，必要時提高鉆井液密度。(2)溢流嚴重關(guān)井泄壓，采取原油進站、鹽水回收等方法，泄壓至可控范圍內(nèi)提高鉆井液密度恢復(fù)鉆進。漏溢同層是在壓井過程中發(fā)生井漏，安全密度窗口很窄，很難選擇合適密度。先堵漏后壓井，也可采用加重堵漏漿堵漏，如果漏溢嚴重可考慮補下技術(shù)套管。

2.2.3 瀝青層處理

根據(jù)返出的瀝青膠結(jié)情況選擇進一步步處理方法。(1)若瀝青層膠結(jié)較好，且層比較厚，采取“三三三”措施效果不理想，影響井下安全。可采取側(cè)鉆方式避開，保證與瀝青層至少相距30 m的位移。(2)若瀝青層膠結(jié)較好，但瀝青層比較薄，或瀝青層膠結(jié)不好，有可能處于瀝青層邊緣。采取提高擴劃眼頻率，保持鉆井液循環(huán)，將瀝青重復(fù)破碎帶出的措施根據(jù)瀝青層膠結(jié)好壞及厚度，選擇直接處理或者側(cè)鉆。

2.2.4 鹽層處理

(1)控制鉆時在10 min/m左右，確保環(huán)空返速＞0.8 m/s。(2)鉆遇大段鹽層或塑性強的鹽層，接單根時方余保留1 m，方便處理鹽卡。(3)保證鉆井液的攜帶性及潤滑性，補充膠液必須為飽和鹽水。(4)接單根前劃眼兩次，做好準備工作，縮短接單根時間。(5)現(xiàn)場儲備清水，管線接至泥漿泵上水管線，可直接使用。如井下發(fā)生鹽卡，則立即倒換上水閘門，根據(jù)相關(guān)要求，注入適量清水，以便解卡。

3 現(xiàn)場施工及效果

2019—2020年在王4井區(qū)施工6口井，采用新的工藝技術(shù)后，故障復(fù)雜發(fā)生率及處理時效明顯降低，取得了良好的經(jīng)濟及社會效益。相比同區(qū)塊2018年平均指標，2019—2020年王4井區(qū)六口井平均井深增加24.34%，平均機械鉆速提高4.89%，鉆完井周期縮短6.14%，故障復(fù)雜時效4.56%，降低67.80%，平均故障復(fù)雜發(fā)生率16.67%，降低72.91%，平均二開趟鉆數(shù)2.67趟，減少28.42%[2]。

4 結(jié)語

(1)為了給處理溢流和井漏創(chuàng)造有利的條件，防止上部地層的垮塌，避免工程復(fù)雜事故隨之發(fā)生，要優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)，必須設(shè)計表層套管封住易垮塌的上部地層。(2)潛江組鹽膏層是在內(nèi)陸鹽湖環(huán)境下沉積而成的，鹽巖發(fā)育，存在鹽巖韻律層，必須在鉆井作業(yè)中采用飽和鹽水鉆井液體系。(3)鉆進中發(fā)現(xiàn)井口有輕微溢流或鉆井液發(fā)生油、氣、水侵，采取小排量或節(jié)流循環(huán)錄取數(shù)據(jù)并除氣，切忌盲目加重，即使加重也要控制速度，否則易誘發(fā)井漏。(4)在保證漏層完全打開的前提下，發(fā)現(xiàn)一層封堵一層，防止漏層判斷不清，造成盲目堵漏。如果一次性堵不住，反復(fù)多次地對同一漏層堵漏，應(yīng)盡快采用復(fù)合堵漏方法將漏層徹底堵死，避免長時間堵漏造成地層逐漸溶解導(dǎo)致裂縫尺寸變大，增加堵漏難度。