元坝陆相地层钻井技术探讨
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作者: 岳翠广
【摘要】本文针对元坝地区陆相地层的特点，对钻井施工过程中可能发生的复杂情况进行了探讨，这些措施对于保证今后的安全生产具有重要的意义。
【关键词】陆相地层 施工措施 钻井液 安全生产
元坝探区位于四川盆地东北部的苍溪县、阆中市及巴中市境内，面积3251.48平方千米，目前累计探明储量2194.57亿立方米，元坝气田建设是中国石化“十二五”重大建设工程之一，于2011年8月底正式开建，在“十二五”期间，该气田有望形成34亿立方米以上的年生产能力。
1 地层情况
元坝地区二叠系-白垩系地层总厚度7000.00-8000.00m，其中上三叠统-白垩系陆相沉积，沉积岩性以砂、泥质岩性为主，陆相地层总厚度4900.00 m左右，陆相地层漏失压力较低的沙溪庙及异常高压的自流井、须家河组往往不可避免的处于同一开次，地层压力系数相差较大，给钻井施工带来诸多困难及风险。
2 施工难点
2.1 多压力层系共存，地层漏失频发
元坝地区陆相地层的漏失压力较低的沙溪庙及异常高压自流井、须家河组往往不可避免的处于同一开次，地层压力系数相差较大，部分构造主要目的层既为储层同时又为漏层，钻井液密度安全窗口极窄，常存在喷漏同存，需进行承压堵漏，提高地层承压能力，方可压稳气层和保证固井质量，由于裸眼段长及存在低压层及储层孔隙性、裂缝性漏失，导致堵漏难度大且时间长。
2.2 陆相地层稳定性差，易发生卡钻事故
一是川东地区上部侏罗系、沙溪庙组地层多为砂泥岩剖面，砂泥岩中夹薄层页岩，钻进中容易发生水化膨胀，井眼容易发生力学不稳定，易大段垮塌；二是沙溪庙下部存在破碎带；三是须家河组存在碳质泥岩带，其上覆砂泥岩易塌落掉块。因为须家河组掉块严重，极易发生卡钻事故，元坝3、元坝5等井就因在该层位发生掉块卡钻，难于处理，被迫填井侧钻。
2.3 陆相地层坚硬，可钻性低
本地区陆相地层岩性变化频繁，岩性主要是泥岩、砂岩，详细划分为：粉砂质泥岩、钙质泥岩、粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩、岩屑长石细砂岩、页岩、细粒岩屑砂岩、粗粒岩屑砂岩、长石岩屑石英砂岩、含砾岩屑砂岩、含砾砂岩等，岩性交替变化频繁；岩石坚硬，可钻性级别Ⅴ～Ⅷ级，其中岩石可钻性级别Ⅴ级以上的地层占地层总体的近93%，Ⅴ级以上、Ⅷ级以下的硬地层占地层总体的82%以上，属硬到极硬地层；砂泥岩地层研磨性普遍较强，千佛崖组至须家河组地层砾岩成分、粒径明显增多、增大，砾岩成分最高者达89%，机械钻速极低。
2.4 井控风险大
元坝陆相地层自流井组和须家河组地层压力系数可高达2.19，而且与低承压地层（沙溪庙组）处于同一裸眼段内，高密度钻井液极发生漏失而诱发井涌甚至井喷；地面山峦叠复、交通条件差；井眼尺寸大、需要钻井液量大，更增加了井控风险。
2.5 井身结构调控难度大
元坝地区陆相和海相地层之间以及陆相和海相各层位之间构造迥异、压力系数差别大，复杂层位多，含有高压层、低漏失层、坍塌层、盐膏层、高压盐水层、气水同层、裂缝、孔隙漏失层等，有限的套管层次难以都封固复杂层位，井身结构调控难度大，临时变更几率大，同时也增加了钻井施工难度。
3 应对措施
3.1 工程方面
一是在设计上尽量使高承压能力地层和高压力地层处于同一裸眼段内，便于安全施工，降低钻井、井控风险；二是应用气体钻井钻至上沙溪庙底部破碎带的上部，转换钻井液钻过破碎带，下入套管封固；三是在高研磨性地层使用孕镶PDC+涡轮钻具，提高钻井速度；四是采用适当的钻井液密度，既能压稳气层，又不致压漏上部地层而诱发溢流，加重时要控制好加重的速度，密度差要小于0.02g/cm3，确保钻井液密度均匀； 五是在易漏层钻井，注意调理钻井液的流变性能，同时要低转速开泵，下钻或接单根时要控制下放的速度，防止压力波动无过大压漏地层；六是进入目的层，要加强地层对比和循环观察，尽量少揭开气层，遇到蹩跳钻、快钻时等现象要先进行溢流检测，确定无溢流、井筒压力平衡的情况下再循环观察；七是严格执行三岗联坐制度，认真观察分析液面变化情况，尽早发现溢流或井漏；八是认真做好低泵冲试验，至少有三个不同排量下的压力数据，并提前填写好压井施工单上的基础数据；九是要做好实战演练，钻开主力气层前，从思想意识、心里素质、井控理论和操作技能等方面对全员进行系统的学习和训练，全面提升井控处理能力、提高关井操作能力，着重加强夜间和雨天的防喷演习，做到在外界条件不好的情况下，能快速的控制井口；十是严格落实24小时干部值班带班制度，对发现的问题及时汇报、整改，以便快速处理应急事件。
3.2 钻井液方面
针对陆相多压力层系共存，地层漏失频发和地层稳定性差的特点，建议使用强抑制性防塌钻井液体系，如聚胺-阳离子钻井液、聚磺防塌钻井液，选用合理的钻井液密度，加入适量的堵漏材料，调整好流变性，采用堵漏浆钻开裂缝性气藏。使用沥青类封堵材料，有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层，增加地层的抗压强度，有效防塌、堵漏。
3.3 设备物资方面
一是对钻井设备定期检查、保养，特别是提升系统、动力系统；二是加强井控设备的现场管理，特别是控制系统、闸阀、内防喷工具等；三是加强钻具管理，定期对钻具进行探伤，进行目的层后尽量简化钻具；四是按设计做好物资储备，特别是加重剂、重泥浆，柴油（雨季）等，五是加重系统要确保两套能够同时工作，同时要加强储备重浆的日常维护。
作者简介
岳翠广（196―），男，工程师，从事于安全管理工作。
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