浅谈贵州黔北地区页岩气钻井难点与挑战

浅谈贵州黔北地区页岩气钻井难点与挑战
作者：尹书岑
来源：《科技风》2016年第12期
摘要：贵州黔北地区页岩气地质资源量巨大，目前国内页岩气直井钻探技术较为成熟，但由于南方海相沉积地层，碳酸盐（岩溶）发育，会对钻井施工造成一定的困难与挑战，本文结合地下地质情况及具体施工实例，对该区内钻井施工难点进行浅析。

关键词：页岩气；直井钻井；漏失；碳酸盐地层；工程风险
贵州省页岩气资源十分丰富，据最近一次页岩气资源调查评价显示，页岩气地质资源量约13万亿方，位居全国第三。

黔北地区的主要页岩气寒气层位为寒武系下统牛蹄塘组和志留统下统龙马溪组。

据调查数据，区域内寒武系下统牛蹄塘组地质资源量2.40万亿立方米，志留统下统龙马溪组地质资源量1.48万亿立方米。

区内含气页岩层系埋深适当，厚度较大，分布面积广泛，特别是志留统下统龙马溪组炭质页岩含气性较好，具备良好的勘探潜力。

但由于黔北地区主要为海相沉积地层，在实际钻探施工过程中，仍存在诸多挑战，本文结合我队在钻井过程中的实例及对黔北地区其余钻井的调研，探讨本区内页岩气钻井难点与挑战。

一、区域地层情况
黔北地区自下而上主要发育震旦系、寒武系、奥陶系、志留系等地层，但受构造运动的影响，区内志留系地层呈现北厚南薄的特征，部分地区甚至志留系地层缺失。

但寒武系地层在黔北地区特别发育，
主要分为下统牛蹄塘组、明心寺组、金顶山组、清虚洞组，中统高台组、石冷水组，中上统娄山关组。

其中主要目的层牛蹄塘组为一套海相沉积地层，也是区内钻井钻穿的主要层位。

其上覆地层清虚洞组及娄山关组均为一套以白云岩、灰岩为主的岩性组合，地层较为破碎，在施工过程中极易发生工程复杂情况。

二、钻井难点与挑战
黔北地区虽然由相关石油部门做了一定程度的勘探，但仍旧钻井资料十分缺乏；同时由于近地表往往发育着灰岩、白云岩等岩性，往往地层裂缝、溶洞特别发育，实施二维地震采集资
料品质较差，无法清晰显现下部地层形态，造成对地层把握不清晰，对该区域钻井工作造成很大的挑战，容易引发工程事故，造成时间及经济的损失。

（一）漏失
此类风险为区域内钻井的主要风险，由于娄山关组-清虚洞组灰岩、白云岩发育，此类地层往往自身溶孔、溶洞发育，也容易形成次生裂缝，在沉积过程中，此类区域易形成大的溶洞。

根据贵州省地矿、煤田及有色部门在黔北地区各类钻孔施工来看，绝大多数井位在钻进过程中都发生了漏失。

漏失原因以裂缝性漏失为主，少数井遇到溶洞性漏失。

我队在该区域首口页岩气参数井的施工过程中，钻至该套层位时，也发生了一定程度的漏失，平均每天漏失钻井液50-100方，平均漏速2-5方/小时，后经使用大颗粒堵漏及、复合堵漏材料、随钻堵漏材料等工艺的应用，漏速有所缓解，直至打完进尺后井漏消失。

（二）卡钻
牛蹄塘及龙马溪组主要岩性为碳质泥页岩，由于泥岩遇水膨胀，在钻井过程中容易受钻井液影响发生吸水膨胀，导致缩径，严重的会导致井壁垮塌，发生卡钻现象。

我队在钻井过程中虽未遇到此类现象，但在邻区一口温泉井的钻探过程中，由于泥岩浸泡时间过长，垮塌导致卡钻，后经约六个月才处理完事故。

虽然温泉井与页岩气井施工队伍素质有差距，但此类事件仍在该地区应引起重视。

（三）井喷
在四川盆地内部，龙马溪组往往伴有较高的地层压力，由于贵州地区该套层位埋深较浅，有蕴藏浅层气的可能，在钻井过程中要警惕。

同时由于上部地层溶洞、裂缝发育，极易在此类地层中聚集形成浅气层，在钻井过程中发生气侵，严重的导致井喷事故。

区内主力目的层牛蹄塘组由于埋深较深，且由于碳酸盐地区地震资料品质较差，对牛蹄塘组不能有一个很好的认知。

由于周边泥页岩地层经常存在高压甚至超高压地层，因此不排斥本区内牛蹄塘组可能存在高含气层或异常压力，造成井喷。

三、下步工作建议
鉴于黔北地区页岩气钻井过程中可能面临的复杂情况及难点，笔者提出以下建议：
1）从设计上井身结构尽可能考虑三开及以上结构，为防止钻遇大的溶洞性漏失留下设计余地。

以三开结构为例，表套及技术套管尽可能分别封住娄山关组、清虚洞组等主要潜在漏失层位，降低钻井风险。

2）钻井过程中，施工单位应备足够的堵漏材料，且粒径以中颗粒以上为主，因为该区裂缝比较发育，采用中到大颗粒堵漏剂往往效果较好。

同时应做好堵漏预案，如遇严重漏失或地层严重出水时也采用打水泥塞堵漏的方式。

3）钻遇龙马溪组及牛蹄塘组时，应提前加入防塌、降失水的材料，防止泥岩吸水膨胀、垮塌。

同时在钻遇该套层位时，加强坐岗观察，注意振动筛筛出的岩屑变化情况。

如遇掉块增加等不正常现象，及时调整泥浆性能，避免工程事故。

参考文献：
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作者简介：
尹书岑（1987-），男，重庆人，本科，工程师，主要从事方向为石油天然气、页岩气、煤层气等地质勘查。