义古区块钻井技术难点分析及对策

义古区块钻井技术难点分析及对策

摘要：本文针对该地区的地层特点，现场施工针对地层的变化，优选钻头选型，做好”多套低压层防漏工作”、钻井液的处理，优化钻具组合，加强井身轨迹控制；为加快义古区块钻井施工速度提供了保障。

关键词：防漏钻头选型防塌导向钻具

一、地质概况及地层特点

义古区块地理上位于山东省东营市河口区义和镇境内，构造上位于济阳坳陷义和庄凸起。主要目的层为上古生界二迭系和石炭系，完钻层位石炭系以及奥陶系潜山地层，埋深一般在1800-2200m。钻井过程中，上部中生界孔店组地层，棕红色含膏泥岩造浆严重，易污染钻井液，易缩径；棕红色粉砂岩紫红色砂岩渗漏；上古生界二迭系和石炭系，岩性主要以碳质泥岩为主，存有煤层，井壁失稳严重，下部的潜山地层奥陶系灰岩漏层，易引起井下事故或复杂情况。

二、钻井的主要难点

1.地层岩性复杂，地质情况不明

义和庄油田石炭-二叠系地层断裂非常发育，构造复杂，地层倾角（20～40°不等），邻井资料可供参考值较低。

2.存有多套低压漏失层

同一裸眼井段有多套套低压漏失层，分别为沙一段底部生物灰岩裂缝井漏、中生界孔店组紫红色细砂岩渗透性漏失、二迭系和石炭系煤层裂缝漏失、奥陶系灰岩漏层。

3.岩性复杂钻井液处理较繁琐

地层岩性差别大，钻井液处理不能盲目化，应根据所钻地层岩性特点及时调整。

4.上古生界井壁稳定性差

上古生界主要施工层位为下石盒子、山西组、太原组和本溪组；主要岩性为深灰色、灰黑色泥岩和碳质泥岩煤层，岩性复杂化，钻井液性能要求较高。

5.机械钻速低，钻井周期长

因钻地层岩性复杂，可钻性差，钻头选型困难，施工周期通常为1-1.5钻机月。

6.地质构造原因，井身质量要求高

孔店组以下地层受燕山中期、末期造山，地层侵角大，甲方为取得区域性资料，要求定向井靶距小于20米，直井水平位移小于25m，受地层侵角、断层等因素影响较大，井身轨迹控制较难。

三、钻井施工模式

1.提高机械钻速，钻头选型

1.1沙一段以上地层钻头选型

义古区块东营组、沙一段地层发育，成岩性差，缺失段长，通常250m以内，岩性可钻性高，使用hat127可以取得较高的机械钻速；在定向井中，定向钻进hat127同样优于其他类型钻头。

1.2沙一段至下古生界钻头选型

义古区块沙一段、中生界地层发育，井段250-350m左右，可钻

性较高二迭系由暗色石英砂岩、泥岩、薄煤层组成的多旋迥韵律层组成，底部厚层石英砂岩与石炭系太原组呈假整合接触；地层厚度变化较大，一般为400米，以“砂包泥”的岩性组合特征为主，因此，钻头选型主要以二迭系岩性特点来选型，在现场试验中，主要以研磨性好五刀翼pdc和牙轮钻头试验取得良好的效果。

1.2.1沙一段至上古生界二迭系山西组可选用研磨性好五刀翼pdc钻头；

1.2.2上古生界二迭系山西组至下古生界奥陶系岩性特点选择

hj517gk或hj537gk，充分发挥hj系列-附加结构特征gk的钻头优点（高转速、耐高温、耐磨性、掌背强化保径、宽顶勺齿），在不同井型的取得较高的机械钻速，提高钻头使用周期。

2.细化防漏堵漏措施优化，减少非生产时间

本区快2010-2013年共施工井6口，井漏井6口，井漏概率为100%，因此，预防和处理井漏措施的优化，是加快本区块施工的重中之重。针对陆相地层渗透性井漏，主要采用随钻堵漏[1]、非渗透承压封堵材料；海相地层常规裂缝性井漏采取随钻堵漏、非渗透承压封堵材料；若规模较大的裂缝性漏失，则采用钻井液堵漏+复合堵漏剂堵漏等措施，针对目的层，宜采用屏蔽暂堵技术堵漏，有利于保护油气层。基本堵漏思路在现场的应用效果良好；通过现场6口井的堵漏施工，为提高堵漏时效，在下钻过程中，对于不能正常返出钻井液，根据下钻中是否有遇阻现象，判断开泵打入高浓度堵漏钻井液，为快速建立循环，提供了保障，减少了处理井漏的时间，同

时减少钻井液处理剂的投入，大大减少人力、物力的投入。

3.优化钻井液性能，提高防塌效果

中生界以下地层以碳质泥岩为主，含煤系地层，水敏性较差，易发生硬脆性垮塌，特别是上部是主要垮塌区。钻井液施工主要以防塌、为主，针对该段地层的特点，钻井液着重做好以下几方面的工作。

3.1严格控制钻井液的滤失量。由于中生界泥岩地层微裂缝较发育，钻井液滤液进入后，泥岩表面水化进一步降低了岩石的强度，加剧了井壁的垮塌；

3.2以封堵防塌的办法为主，使用沥青等具有封堵防塌作用的处理剂，加强对泥岩微裂缝的封堵；

3.3钻井液中保持合理的粘土含量和粘土颗粒粒度分布，是稳定井壁的关键；合理的粘土含量，可增强对泥岩微裂缝的封堵，同时是有效控制钻井液高温高压滤失量、调整钻井液流变性的关键；3.4适当提高钻井液的抑制性，pam加量达到0.5%，白油润滑剂的加入形成良好的油膜，降低岩石表面水化膜的厚度，减轻因岩石水化不均导致的井壁垮塌，预防孔店组红泥岩缩颈；

3.5对于破碎严重的石炭二迭系泥岩或煤系地层，合理的钻井液流变参数是稳定井壁的关键。

4.优化钻具组合，加强井身轨迹控制

针对义古区块东营组一下地层地层倾角大，通常为20-40°不等，根据不同的井型采用不同的钻具组合。

4.1直井的井身轨迹控制

4.1.1对于东营组以下井段较短，推广使用偏轴钟摆钻具组合[2]，在高转盘钻速下，充分发挥偏轴接头的作用，严格控制上部井段井身质量。

4.1.2东营组以下地层井段较长，推广使用“四合一”导向钻具组合[3]（满眼扶正器+钻铤一根+单弯+钻头），钻具组合具备钟摆钻具和导向钻具组合的共同优点，用于防斜和纠斜双重特性，同时发挥复合钻进技术，加快施工速度。

4.2定向井井身轨迹控制

4.2.1定向段使用采用“四合一”导向钻具组合（欠尺寸扶正器+钻铤一根+单弯+钻头），欠尺寸扶正器的使用，避免定向过程中扶正器“拖压”现象，同时量化复合钻进的井斜的增量；

4.2.2长稳斜段使用采用”四合一”导向钻具组合（近满眼扶正器+钻铤一根+单弯+钻头），充分此钻具具有较好的稳斜、稳方位的效果，来消除地层倾角大，岩性软硬交错对井身轨迹控制的影响。

四、结论

1.优化钻头选型加快义古区块施工速度；

2.义古地区井漏处理基本思路、处理措施，加快义古区块的井漏处理时效，同时减少人力、物力的投入；钻开漏层前加入随钻堵漏、非渗透承压封堵材料，提高承压能力，同时钻开漏层瞬间，改变漏层上钻井液瞬时“失重加速度”，有利于减少井壁失稳坍塌程度，简化处理过程；