“川蔺地1井”钻探施工难点与对策

肖华，沈林江，李之军，蒋太平，李果民

“川蔺地1井”钻探施工难点与对策

肖华1，沈林江2，李之军3，蒋太平2，李果民2

（1.四川省地矿局402地质队，成都 611743；2.四川省地矿局113地质队，四川 泸州 646000；3.成都理工大学环境与土木工程学院，成都 610059）

“川蔺地1井”是部署在古蔺县大寨乡的一口页岩气地质调查井。旨在通过钻取地层岩心及测录井等工作，揭示川南古叙地区龙潭组富有机质页岩厚度、岩性、物性、含气性等页岩气基本地质情况。该井钻遇地层情况复杂，上部地层涌水量大、压力高，采用套管封隔引流解决了涌水难题。采用环保型防塌钻井液体系，解决了煤系地层垮塌等难题，满足环保要求和实现绿色勘探。采用侧钻绕障技术，成功解决井下断钻杆事故。

川蔺地1井；涌水；封隔引流；煤系地层；井壁失稳；环保型防塌钻井液；侧钻绕障

为进一步摸清四川省页岩气资源情况，在工作区的勘探新区（层）和矿权空白区评价优选页岩气远景区和有利区，掌握工作区海相和陆相页岩气的富集规律，四川省地质矿产勘查开发局一一三地质队“川南-川东北地区页岩气资源调查评价和区块优选”项目组对川南-川东北地区钻遇龙潭组的95口老井（含煤田钻孔）进行了复查，认为龙潭组地层页岩气、煤层气和致密砂岩气具有较好的勘探前景。在古蔺县大寨乡布置实施“川蔺地1井”勘查井，勘查“页岩气”为主，辅以“煤层气”和“致密砂岩气”勘查，获取该区龙潭组地层完整的岩石学、地化、物性和含气性特征等评价参数。

1 概况

1.1 地质概况

川蔺地1井位于大寨背斜（向阳构造）东端北翼，由下至上依次出露寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系，缺失石炭系、泥盆系，总厚9900m，钻遇地层分布详见表1。

表1 川蔺地1井钻遇地层

1.2 工程概况

通过“川蔺地1井”勘探工作，结合邻区页岩气勘查工作成果，总结分析龙潭组页岩气藏地质背景、构造条件、沉积演化特征、储集特性、含气性等各类参数，评价页岩气、煤层气、致密砂岩气资源潜力和勘探前景。

1.2.1 钻探目的

（1）通过川蔺地1井全井段取心，揭示古叙地区龙潭组富有机质页岩、煤系、含气砂岩层系的埋深、厚度、岩性等基本地质特征。

（2）通过钻井配套的测录井工程、样品采集测试等工作获取古叙地区龙潭组地层岩石矿物、有机地球化学、储集性能、含气性等评价参数。

（3）为评价工作区内页岩气、煤层气、致密砂岩气资源潜力提供资料支撑，深化“三气”认识，为川南-川东北地区页岩气资源调查评价和有利区优选提供依据；

图1 设计井身结构示意图

（4）探索龙潭组“三气”迁移层段及迁移机制，为后期的龙潭组油气资源勘探开发提供依据。

（5）通过地质调查井川蔺地1井的实施，力争获取龙潭组“三气”突破。

1.2.2 “川蔺地1井”钻探要求

（1）除第四系，全井段取心，岩心获取率≧90%；

（2）平均井径扩大率≦15%；

有些劳动争议纠纷是极其复杂的，有时表现为发生的原因错综复杂，有时表现为在纠纷中存在多个诉求，特别是在群体性的劳动争议纠纷中表现得更为突出。一般来讲，在多个纠纷中存在的多个矛盾之间往往有着千丝万缕的联系，其中一个矛盾解决了也就意味着其他矛盾也随之解决，或者欲解决某一矛盾要以其他矛盾的解决为前提。此时。劳动争议调解员要通过全面了解纠纷情况，发现对解决纠纷起关键作用的主要矛盾，抓住主要矛盾进行调解，这样也就等于抓住了调解工作的重点或关键，就会使得调解工作不至于“胡子眉毛一起抓”，显得毫无章法，而是有的放矢，提高效率，使调解工作得以顺利进行。

（3）完井直径≧76mm；

（4）完井井斜≦5°；

（5）全井段气测录井；

（6）目的层含气性现场解析；

（7）全井段地球物理测井。

图2 实际井身结构示意图

1.2.3 井身结构

设计井深1430.00m，完钻井深1842.58m。因钻进中上部地层大量涌水以及钻井深度变更，设计井身结构如图1，实际井身结构如图2。

2 钻探施工难点

上部地层钻进时遇涌水，水量大、压力高，导致钻进施工困难。下部煤系地层松软破碎，泥质含量高，易发生缩径、垮塌、掉块等井下复杂情况（黄晟辉等，2018；王宗友等，2018；李得新等，2017；刘治等，2016）钻井液护壁护心能力差，取心困难。

2.1 上部多层涌水

图3 地层涌水情况

2.2 煤系地层孔壁失稳

钻遇煤系地层由灰、深灰、灰黑色泥岩、粘土岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、砂岩、碳质泥岩和煤层组成。顶部夹薄层状泥灰岩、生物屑泥灰岩，底部为硫铁矿层。泥岩、粘土岩易吸水膨胀，煤岩机械强度低、裂隙发育、弹性模量小、泊松比高（王玉森，2013；李建富等，2012；祁新堂和贾永祥，2010）。钻井液滤液在压差作用下进入地层后，引起泥岩、粘土岩水化膨胀，将井筒液柱压力传递至地层，产生水力劈裂作用，加剧煤岩微裂缝扩展。在钻探机械扰动及起下钻激动压力等作用下，煤系地层极容易发生井壁失稳导致井下复杂情况（李勇等，2018；王群，2018；谢国毅等，2018）。

3 钻探施工对策

针对上述钻探施工难点，采用导管封隔地下涌水引流至井口排放、使用护壁性能强的环保型防塌钻井液体系等，解决了钻探技术难题。

3.1 涌水层封隔与引流

采用逐层封隔并引流地下水方式至井口排出，再钻进措施：

表2 川蔺地1井涌水量统计表

（1）自流井组、须家河组，采用顶涌钻进方式钻进至511m，下入Ф114mm套管进行封隔并将涌水引流至井口。

（2）下入Ф114mm套管后换Ф96mm钻头钻进至850.30 m，遇三个涌水层。起拔Ф114mm套管后扩孔到850.3m处，再下入Ф114mm套管的方式进行封隔并引流处理涌水。

（3）下入Ф114mm套管后换Ф96mm钻头钻进至1381.16m，再次遇三个涌水层，下入Ф89mm套管的方式进行封隔并引流处理涌水。

涌水引流如图4所示。

图4 涌水引流示意图

表3 环保型防塌钻井液性能指标

3.2 煤系地层泥浆护壁技术

因煤层破碎、孔隙和裂隙发育，钻井液中的液相易侵入煤层致使地层水化膨胀，易导致地层垮塌，需使用滤失量低、抑制性好且护壁能力强的钻井液体系来维护井壁稳定（黄维安等，2013；于成凤等2018；刘小康和田智生，2016）。采用环保型防塌钻井液体系来进行煤系地层的钻进，解决了煤系地层易缩径、垮塌，需要反复扫孔的难题。煤系地层岩心见图5。

3.2.1 环保型防塌钻井液体系性能

“川蔺地1井”采用绳索取心工艺施工，要求钻井液滤失量低、抑制性好、护壁能力强，满足低固相、低粘度要求。进入煤系地层后，钻进过程中发生坍塌、掉块，导致绳索取心钻进工艺无法顺利实施。采用防塌钻井液性能指标见表3。

图5 煤系地层岩心

图6 环保型钻井液取心效果

3.2.2 环保型钻井液应用效果

环保防塌钻井液体系护壁效果良好，煤系地层钻进没有发生坍塌、掉块。钻进至1777m，出现下钻不到底，需扫孔。认为该井段在地层压力作用下井壁缩径。提高钻井液密度至1.10～1.13g/cm3平衡地层压力，起下钻正常。钻进参数：钻压：6kN、转速：79 r/min、排量：30L/min、泵压：5.0MPa。煤系地层采取岩心如图5，全井平均岩心采取率97%。

4 事故处理

钻至1776.90m，发生钻杆断裂事故。孔内遗留钻具、钻杆37m，经多次尝试，未打捞出井下落鱼。若靠磨削方式，成本高、时间长；钻具内有取芯内管,磨削方式可能会造成更加严重井下事故。综合分析，决定采用侧钻技术处理。用水泥将井眼回填至1732.00m，下入偏心楔并固定，采用阶梯型全面钻头进行侧钻，待侧钻至事故井深时再进行取心钻进。采用钻具组合：Ф75mm绳索取心钻具+变径接头+500mФ50mm普通钻杆+变径接头+Ф73mm绳索钻杆。侧钻示意图如图７所示。

5 结语

“川蔺地1井”是以“页岩气”调查为主，“煤层气”和“致密砂岩气”调查为辅的地质调查井。钻遇地层较复杂，煤系地层容易发生坍塌、掉块；上部地层多层涌水量大、压力高。采用套管封隔引流措施，具有较好效果；采用环保型防塌钻井液体系，解决了煤系地层坍塌、掉块、缩径等问题；采用侧钻绕障技术处理井下断钻杆事故。可为同类地质钻探施工提供借鉴。

图7 侧钻示意图

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Difficulties and Countermeasures in Drilling of the Well Lindi-1 in the Shale Gas Geological Survey in South Sichuan-Northeast Sichuan

XIAO Hua1SHEN Lin-jiang2LI Zhi-jun3JIANG Tai-ping2LI Guo-min2

(1-The 402nd Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 611743; 2-The 113rd Geological Team, BGEEMRSP, Luzhou, Sichuan 610100; 3-College of Environment and Civil Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdu, 610059)

The well Lindi-1 is a shale gas geological survey well in Dazhai Township, Gulin County. The purpose of this well is to reveal the basic geological conditions of shale gas, such as the thickness, lithology, physical property and gas-bearing property of the organic shale in the Longtan Formation in the Gulin-Xuyong area, south Sichuan. The problem of water gushing is successfully solved by casing sealing and drainage. The problem of coal-measure strata collapse is successfully solved by use of environment-friendly anti-collapse drilling fluid system. The downhole drill pipe break accident is successfully solved by use of side tracking and bypassing barrier technology.

well Lindi-1 in Sichuan; water gushing; sealing and drainage; coal measures strata; wellbore instability; environment-friendly anti-sloughing drilling fluid; sidetracking and bypassing barrier

P634.5

A

1006-0995（2022）01-0157-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.01.031

2021-04-12

肖华（1966— ），男，四川隆昌人，高级工程师，钻探工程专业，长期从事钻探技术研究和管理工作