普光气田钻井技术难点分析与控制

张月华，吉帅志，张 静，姜 燕，王桂荣

（中国石化中原油田分公司技术监测中心，河南濮阳457001） ①

普光气田钻井技术难点分析与控制

张月华，吉帅志，张 静，姜 燕，王桂荣

（中国石化中原油田分公司技术监测中心，河南濮阳457001）①

在普光气田钻井施工过程中，喷、漏、塌、卡、硬、斜、毒、跳、断等钻井难题会经常遇到，钻井施工难度大，机械钻速低、生产时效低，钻井周期长。针对危害较大的漏、塌、毒的难题进行了分析，并提出了相应的控制措施。

普光气田；钻井技术；井塌；井漏

普光区块的地层为陆相、海陆相交互和海相沉积，为典型的山前高陡构造，自上至下依次为沙溪庙组、千佛崖组、自流井组、须家河组、雷口坡组、嘉陵江组、飞仙关组和长兴组。须家河组及以上为陆相地层，雷口坡组及以下为海相地层。

由于该地区地层有以上特点，使之成为了国内钻井难度最大、风险最高的地区之一，具有世界级的难题［1－2］。在普光气田钻井施工过程中，喷、漏、塌、卡、硬、斜、毒、跳、断等钻井难题会经常遇到，本文就其中危害较大的漏、塌、毒的难题进行了分析，并提出了相应的控制措施。

1 塌

1.1 原因

该地区由于地质结构的地层倾角大以及断层发育，造成地层重复或抽陡，岩石破碎和疏松，井壁稳定性差；陆相泥岩地层水敏性较强，在水化作用和水渗透压力的作用下，易引起缩径、坍塌；海相地层的碳质页岩、灰色白云岩井段由于构造应力和水渗压力的作用，地层应力严重失衡，因钻井液密度的提高幅度受到限制，难以做到使钻井液静液柱压力及时平衡地层坍塌压力，也成就了坍塌特性；另外，高陡构造断下盘潜伏构造一般上部要穿过2000～3000 m J2s～T3x砂泥岩地层、中部要穿过T2l～T1j近500m的膏盐地层、深部P2l和P1l页岩垮塌层累厚超过100m；地层可钻性差、地质复杂较多等因素带来的钻速低、地层浸泡时间长，更增加了坍塌发生的几率。

1.2 防塌工艺［3］

1） 确保在井壁周围形成足够的支持力，这就要求控制钻井液密度，以维持井壁的力学平衡。

2） 使用抑制泥页岩水敏分散能力较强的多聚无固相、多聚低固相、两性离子聚合物等防塌钻井液，防止泥水敏垮塌、提高钻井速度、减少浸泡时间。

3） 引入KCl、沥青类封堵剂等，提高无固相、低固相钻井液的可钻探度。

4） 用结构聚合物钻井液，提高钻井速度，减少浸泡。

5） 用钾钙沥青质两性离子聚合物钻井液，强化抑制、封堵胶结。

6） 严格控制钻井液的滤失量：API失水＜4mL，HTHP失水＜12mL，并改变滤液性质，抑制地层坍塌。

7） 尽力减轻钻具对井壁的碰撞和减轻压力激动及抽吸。

8） 钻井液应具有悬浮携屑能力强和剪切稀释性好的特性，还应尽量减轻流体对井壁的冲刷。

2 漏

2.1 原因

普光地区地质构造复杂，裂缝性漏层多，漏失井段长，漏失最为频繁，陆相砂泥岩地层以孔隙性渗漏与微裂缝性漏失为主；海相碳酸盐地层常见于垂直型、大倾角型裂缝漏失及孔隙漏失、溶洞漏失。

地面侵蚀程度强，核部出露地层老，断层裂缝发育，使地表漏失带纵向延伸地层老，通常可达T1j1～P21，有的可达P1q，深度达1 000～2 000m，无固相钻进通常都要发生恶性井漏。部份断下盘潜伏构造，由于裂缝发育、受上盘泄压的影响，其漏失带较深。

该地区构造强烈、断层多且发育、地层破碎带较长、碳酸盐岩溶蚀和淋滤作用、断层泄压、异常高低压地层并交错、必须采用较高的钻井液密度等因素决定了井漏频繁，特别是漏层中富含流体（如产水）、压力差异大、漏失带长，经常出现“上喷下漏”和“上漏下喷”等复杂情况，同时也加剧了防漏和治漏难度。

2.2 防漏技术［4］

1） 根据设计和地层预告，钻遇易漏层井段前，应备足钻井液（密度与井浆同）、水、堵漏和配浆材料、处理剂及相应配、供浆设施。

2） 在钻进过程中，调整好钻井液性能，钻井液密度应尽可能控制在设计下限，采用近平衡压力钻井技术，以防止或减少井漏的发生。

3） 在能满足井眼净化的前提下，尽可能采用小排量钻进，以降低环空循环压耗，减少或减轻井漏。

4） 下钻要控制速度，防止下钻速度快产生激动压力过大而压漏地层。

5） 下钻过程中要分段循环钻井液，切不可一次下钻到底再开泵循环。开泵循环钻井液时，应采用“先转动后开泵”的操作程序，以避免因瞬时激动压力过大而引起井漏。

6） 在钻井液中提前加入2%～3%DF－1（或CXD）等，有利于预防裂缝漏失及保护油气层。

2.3 堵漏技术

1） 当漏速≤15m3／h时，配制10～30m3质量浓度为4%～5%的DF－1堵漏浆，小排量泵入漏层，起钻至套管内静止堵漏6～8h，再下钻至漏层顶部循环30min，不漏则恢复钻进。

2） 当漏速在15～30m3／h时，配制20～30 m3质量浓度为4%～5%的DF－1加1%～3%硅酸盐堵漏浆，小排量泵入漏层，起钻至套管内静止堵漏6～8h，再下钻至漏层顶部循环30min，不漏则恢复钻进。

3） 当漏速≥30m3／h时，采用可酸化凝固型堵漏剂SJD－1堵漏。可酸化凝固型堵漏工艺可按水泥堵漏工艺执行。

4） 在加堵漏剂堵漏的同时，尽量降低钻井液密度，寻找合适的压力平衡点。

3 毒

3.1 产层含H2S气体多

普光地区的产层主要为气层，且纵向产层多，与其他复杂层（如漏层）交错，埋藏深，压力高，富含H2S，H2S含量普遍在200g／m3左右，普光4井H2S含量高达275g／m3，是人体在含H2S空气条件下暴露工作的最高限度（20mg／m3）的13 000多倍，钻井风险非常大。

3.2 天然气H2S含量高

川东北T1f、T1j和P2ch（生物礁）天然气中H2S含量普遍较高。T1j组中T1j22、T1j41～T1j3、T1j43、T1j5和P1在局部构造个别井也具高含硫特征。例如渡3井T1f组H2S含量244.05g／m3；天东28井T1j22组H2S含量129.79g／m3；钻探中多次发生人员中毒、钻具脆断和井喷失控事故。

3.3 H2S的防护技术

1） 按标准配备H2S监测仪器和防护器具。

2） 井场工作人员每人配备1台便携式H2S监测仪以及1套正压式呼吸器。

3） 油田、钻井公司及钻井队分别制定不同级别的防H2S应急方案。

4） 提高钻井液的pH值，保持pH值＞10。

5） 发现 H2S，采用坚决压死的方法，杜绝H2S成分浸入井内。

6） 施工中严密监测钻井液的各项性能变化，及时调整钻井液性能。

7） 现场按设计要求储备足量的加重剂、除硫剂和堵漏剂。按设计储备好压井钻井液。确定有H2S的侵入，使用除硫剂（碱式碳酸锌）进行除硫。

8） 采用屏蔽暂堵技术，保护好油气层。

4 结论

1） 在普光地区钻遇易坍塌地层时，控制钻井液密度，使用无固相、低固相钻井液，钾钙沥青质两性离子聚合物钻井液体系，并严格控制失水，能够很好抑制地层坍塌。

2） 在钻遇易漏失地层时，除了提前加入堵漏剂或泵入堵漏浆，过程控制也很重要。

3） 对H2S的预防不仅在钻井液的抗污染和油气层的保护上，主要是要注重个体安全，日常的应急演练、相关培训也很重要。

［1］ 陈颖杰，房小松，朱荣东，等.气体钻井钻具失效原因与预防措施［J］.石油矿场机械，2011，40（2）：87－90.

［2］ 朱德武，于会娟，苟治平.空气钻井钻柱疲劳断裂计算分析［J］.石油矿场机械，2010，39（8）：57－61.

［3］ 杨雄文，周英操，方世良，等.国内窄窗口钻井技术应用对策分析与实践［J］.石油矿场机械，2010，39（8）：7－11.

［4］ 刘 伟，李 丽，木合塔尔，等.川东北超深水平井压井工艺技术［J］.石油矿场机械，2010，39（10）：89－92.

Puguang Gas Field Drilling Technical Difficulties Analysis and Control

ZHANG Yue－hua，JI Shuai－zhi，ZHANG Jing，JIANG Yan，WANG Gui－rong
（Technology Monitoring Center，Zhongyuan Oilfield Branch，Puyang457001，China）

In puguang gas field in the process of drilling operations，spray，leakage，fall and block，hard，oblique，poison，jumping，and breakage drilling problem will often happen，causing drilling fifficulty，low mechanical drill rate，low production limitation，long well construction cycle.The harm of leakage and the problem of collapse and poison were mainly analyzed.The corresponding control easures were put forward.

puguang gas field；drilling technology；well collapse；leakage

1001－3482（2011）09－0078－03

TE242

B

2011－4－23

张月华（1966－），女，山东菏泽人，工程师，主要从事油田监测技术工作。

文章编号：1001－3482（2011）10－0092－04