涪陵工区页岩气钻井二开井段井壁失稳预防措施

邵广兴 张攀辉 王丽 常合磊（中石化中原石油工程有限公司钻井一公司， 河南 濮阳 457000）

涪陵工区页岩气钻井二开井段井壁失稳预防措施

邵广兴 张攀辉 王丽 常合磊（中石化中原石油工程有限公司钻井一公司， 河南 濮阳 457000）

涪陵工区页岩气井二开井段主要为二叠系、石炭系和志留系，二开开钻遇地层： 飞仙关下部地层、长兴组、龙潭组、茅口组、栖霞组、梁山组、黄龙组、韩家店组、龙马溪上部地层，二开地层易发生井壁失稳如：掉块、井漏、井塌等问题，通过选用合理钻井液体系氯化钾聚合物体系对井壁的稳定性具有良好抑制作用，同时再配合使用聚铵抑制剂、硅甲基防塌剂、磺化沥青、超细目碳酸钙封堵材料等处理剂可以有效预防井壁失稳的情况发生。

钻井液；防塌；封堵；抑制

井壁失稳常见于井漏、剥落掉块、井塌等情况，通过对涪陵工区已经开发的井调研，上部龙潭、茅口、栖霞组都含有灰黑色碳质泥页岩，易剥落掉块，下部韩家店、小河坝易发生井漏。为后续钻井施工带来极大困难，找出合适的堵漏方法提高堵漏成功率是安全快速钻井的瓶颈。

1　技术难点

钻井过程技术难点有：①井壁不稳定。龙潭、茅口、栖霞组都含有灰黑色碳质泥页岩，易剥落掉块，下部韩家店、小河坝易发生井漏。②上部采用清水。不允许添加任何堵漏剂，防止因井漏而污染地下水源，钻进过程经常发生恶性井漏而断水等停，经常发生漏水不漏砂的情况，停泵易造成沉砂卡钻。③润滑性要求高。随着井斜的不断增大，钻具与井壁接触面积大，钻具受重力和压力作用贴近挤压井壁，不柔顺的井眼和质量较差的滤饼，也使摩阻增大，易引起粘附卡钻，增大排量和发生井漏相互矛盾。

2　室内实验

通过室内小型实验确定封堵材料，增强钻井液的封堵和润滑性能，防止井壁坍塌；并且具有较低泥饼粘附系数，保证良好润滑性能。1#钻井液原浆性能，2#原浆+3%FT+3%QS-2钻井液性能。通过表1可以看出钻井液原浆加入3%FT+3%QS-2封堵材料后的性能，润滑性能得到改善，泥饼质量得到改善，有利于预防井漏的发生。

表1　室内封堵实验

通过室内实验确定防塌剂加入后性能变化，3#原浆性能4#原浆+4%硅甲基防塌剂性能，表2结果可以看出加入硅甲基防塌剂后性能能够满足井下施工。

表2　室内防塌剂小型实验

3　现场钻井液措施

（1）二开上部井段 二开开钻之前储备充足的清水，在钻进过程中及时补充消耗的清水，避免因井漏缺水而等停。

（2）二开下部井段 二开钻至茅口组中部转换为氯化钾聚合物钻井液，基础配方为：

1%膨润土+4%Na2CO3（土量）+1%LV-CMC+0.8%HP聚合+1%COP-LFL+5%KCl+0.3%聚铵抑制剂。注意：膨润土浆水化充分后再加入KCL，切勿提前加入。

钻至栖霞组后加入3%FT+3% QS-2封堵材料增加钻井液封堵能力，每钻进一定的进尺进行短起下，保证井眼畅通，进入韩家店组加入4%PZ-7防塌剂增强钻井液抑制能力。钻井液在维护处理过程中多以小型实验为参考，处理剂充分水化后以胶液的形式细水长流补充维护。

4　结语

①采用氯化钾聚合物钻井液体系可以满足二开井段安全施工。②通过小型实验可以确定各种封堵剂和抑制剂的加量而不影响原浆的性能，又可以增强钻井液的抑制和封堵能力。③通过焦页23-1、焦页23-2、焦页23-3、焦页54-2、焦页54-3、焦页25-2、焦页25-3等井的安全顺利的施工可以确定此钻井液体系能够满足涪陵工区钻井二开安全施工。

5　讨论

目前针对井壁失稳的预防措施一般分为［1］：物理支撑、化学抑制和物理封堵等手段来避免井壁失稳的发生。

物理支撑在地层承压能力比较强的情况下适当提高密度可以有效预防井壁的坍塌和剥落掉块。

化学抑制通过加入抑制剂来抑制粘土的水化膨胀而造成井壁剥落掉块的发生。

物理封堵通过加入粒径不同的惰性材料对地层的微裂缝进行封堵，在近井壁地带形成坚韧致密的泥饼，预防井漏的发生。

氯化钾聚合物钻井液体系具有良好的井壁抑制能力，氯化钾中的钾离子大小和粘土的六元环直径大小相匹配，可以镶嵌到粘土的六角环中从而降低了粘土的水化能力［2］，同时加入聚铵抑制剂利用其静电引力、氢键作用、锚固作用及疏水作用协同提高钻井液抑制性［3］，配合硅甲基防塌剂等处理剂相互协同增强了钻井液的抑制能力。配合使用了FT、QS-2等封堵材料，磺化沥青在井筒压力的作用下进入地层提高了易碎地层的胶结性， QS-2可以对微裂缝进行封堵，二者的合理搭配提高了地层的承压能力，延长了地层因应力释放而发生坍塌的周期，也为因提高钻井液密度增加物理支撑做了良好的预防工作。

［1］蔚宝华，王治中，等.泥页岩地层井壁失稳理论研究及其进展［J］.钻采工艺，2007，（30）16-20.

［2］钟汉毅，黄维安，等.聚胺与氯化钾抑制性的对比实验研究［J］.西南石油大学学报，2012，（34）150-156.

［3］邱正松，钟汉毅，等.新型聚胺页岩抑制剂特性及作用机理［J］.石油学报，2011，（32）678-682.