江苏油田H47X井复杂原因分析与对策

摘要：随着江苏油田勘探开发向隐蔽油层探索，H47块面临特殊岩性和断层发育、目的层阜宁组易垮塌、地层纵向非均质性强等难点，第一口预探施工井H47X井历经卡钻、井壁失稳、井漏等多重井下复杂，打水泥塞两次、侧钻一次。为有效缩短后续井复杂时间，对已钻井的复杂处理过程和原因进行分析并提出技术对策，通过钻井液性能优化、工程钻进参数优化、防漏堵漏工艺优化等工艺措施，形成针对H47区块的处理复杂技术。为H47区域后续井优快钻井提供参考。

关键词：卡钻；玄武岩；井壁失稳；防漏堵漏

江苏油田页岩油勘探开发由构造油藏向潜力更大的隐蔽油藏探索[1]，H47X井作为H47块第一口预探井，通过总结H47X井在施工中存在的问题，针对卡钻、井壁失稳、井漏等多重井下复杂，形成H47块钻井高效施工技术，为后续井的钻井施工提供了重要参考。

1.地质及工程概况

1.1地质概况

H47块位于高邮凹陷北斜坡花庄构造东部。本区地层发育完全，自上而下分别发育第四系东台组（Qd），新近系盐城组（Ny），古近系三垛组（E2s）、戴南组（E2d）、阜四段（E1f4）、阜三段（E1f3）、阜二段（E1f2）、阜一段（E1f1）。E2s顶面、E1f顶面分别为两个区域不整合面[2]。

本区常规油主要发育三套含油气组合，分别是以E1f2泥岩—E1f1砂岩、E1f4泥岩—E1f3砂岩、E2d11“五高导”泥岩—E2d12砂岩组成的储盖组合，本井主要评价E1f4泥岩—E1f3砂岩含油气组合。

该区E1f3为三角洲前缘亚相沉积，地层厚度250～350m左右，以砂泥岩互层为主，累计砂岩厚度70～90m，砂岩含量20%～30%，储层较发育。据目标块西部邻井E1f3实测砂岩物性统计表明：孔隙度为13.6%～19.6%，平均孔隙度为16.1%，渗透率为0.591～29.9mD，平均渗透率为4.659mD，属中孔、特低渗储层。目标块E1f3埋深在3200～3520m，埋深比邻近井要浅，物性条件较好。

表1 H47X井设计地层综合表

本井盐城组砂砾岩，盐城组至戴一段底部存在不整合面和断层（垂深1250m、2510m、2690m本井可能在E1f4中上部（垂深3250～3350m）和E1f3下部（垂深3560～3710m）钻遇辉绿岩，注意防漏；盐城组下部、三垛组、戴南组砂泥岩防缩径；阜宁组地层特别是“七尖峰”“四尖峰”灰黑色、深灰色泥岩防垮塌。

1.2工程概况

本井为“导管+二开制”井身结构，一开前下Φ339.7导管5根；一开采用Φ311.1mm钻头，钻至1256m，下Φ244.5mm套管至1256m；二开采用Φ215.9mm钻头钻至3617m时，钻时慢，起钻检查螺杆，下钻划眼困难，决定在2900-3130m井段注水泥塞，侧钻。下钻探塞过程中，井下垮塌严重，下钻困难，后续在1300-1600m井段注水泥塞，采用Φ215.9mm钻头侧钻至4180m完钻，下Φ139.7mm套管至4061.14m，顺利完井。完井周期73.83d，超设计周期41.86d，最大井斜48.19°，最高钻井液密度1.58g/cm3。

2 已钻井存在问题

2.1 卡钻

本井老眼钻至2726.50米突然憋停顶驱（设限20kN·m），上提下压钻具未能活动开钻具，现场分析为玄武岩掉块卡钻，通过顶驱双扭摆系统，施加正扭20kN·m，反扭15kN·m，配合大力上提钻具最终解卡。

本井新眼钻进至4180m完钻，起钻通井过程中，下钻至3045m开始下钻困难，被动划眼，划眼至4079m钻具卡死，通过双扭摆系统配合增加钻井液润滑性活动钻具解卡。

图1玄武岩掉块

2.2 井壁失稳

本井老眼钻进至3617m时，钻时慢起钻检查螺杆，起钻过程中存在挂卡现象，决定下钻通井。通井过程中，划眼至3390m左右定点循环，振动筛返出大量岩屑，存在最大直径2cm的掉块。划眼至3411m，开泵困难，准备填井侧钻，侧钻点暂定2900m。

在井深3142m位置打塞，候凝完成后，继续下钻通井。划眼下钻至1594m定点循环，返出大量棕红色泥岩掉块，最大直径约10cmm。继续划眼至2880m开始频繁憋泵憋顶驱，下钻至2911m未探得实际塞面，考虑井下安全，准备再次打水泥塞侧钻。

本井新眼钻进至3000m前后有少量小的掉块，3200m后振动筛返出大量掉块，掉块达4×4mm，判断为2920-2980m断层应力释放发生垮塌掉块。钻进至4180完钻，起钻完成后，开始下钻通井，3045开始下钻困难，开始划眼，存在憋泵、憋顶驱现象（顶驱上限20.4kN·m），振动筛返出大量阜四段掉块（直径2-3cm）

2.3 井漏

电测完成后，下钻通井，下钻至4040m顶通泵后开始逐步小排量循环钻井液，循环时发生失返性漏失，累计漏失150.25m³，经过分析判断认为漏点在1850-1870m井段（玄武岩），后续通过由下至上打堵漏浆循环验漏的方式，完成封堵。

3 原因分析

3.1 卡钻原因分析

（1）本井老眼在1800-1900m井段，钻遇玄武岩，玄武岩属于致密硬岩、节理裂隙发育、脆性大、易崩落垮塌，造成硬卡；

（2）本井新眼在1300-1500井段狗腿度最大为5.85°/30m，导致侧向力大，下部钻具紧贴井壁，钻井液压差增大粘附力，形成粘卡；同时环空间隙变小，井壁失稳导致的掉块卡在钻具与井壁狭小间隙形成架桥，造成复合型卡钻。通井下钻过程中粘卡严重，也证实如此。

3.2 井壁失稳原因分析

（1）苏北盆地阜四段深灰色泥岩中蒙混层含量高，富有机质，滤液渗入后黏土膨胀，同时地层纹层/页理极致发育，岩体易松散剥落。

（2）钻井液性能不合理。老眼二开钻进中使用了一部分老浆，固相含量高，导致泥饼质量差，滤失量大，钻进过程中出现CO2污染，导致泥浆性能不稳定。

（3）起钻困难，划眼耗时长，易垮塌井段长时间浸泡，加剧垮塌。

3.3 井漏原因分析

（1）玄武岩喷发冷却形成大量原生孔洞、节理、微裂缝，孔洞裂隙相互连通，天然存在漏失通道。

（2）前期施工过程中持续循环钻井液，固相颗粒、暂堵材料持续填充玄武岩裂隙、孔洞，快速形成致密滤饼，封堵漏失通道；同时循环冲刷带来持续液流补给，裂隙被封堵液固相压实，无明显漏失。

（3）钻井液密度逐步从1.26g/cm3提高至1.58g/cm3，液柱压力持续增加，不断挤压微小裂缝，逐步拓宽渗漏通道，引发渗透性漏失。

（4）完钻后停止循环，钻井液长时间静置浸泡玄武岩段，前期形成的滤饼、岩屑封堵层被滤液溶蚀、软化，封堵屏障失效，裂缝重新张开。

4 技术对策

4.1 卡钻技术对策

（1）针对玄武岩掉块导致的硬卡。①地质设计方面要参考邻井玄武岩井段实钻资料，根据地层产状提前预判钻遇玄武岩井段，做好预防措施。②钻井液方面要严控API失水量，减少滤液渗入玄武岩裂隙，防止内部矿物吸水崩解、岩块脱落；调整流变参数，保证钻井液悬浮携带玄武岩碎块，避免岩屑、掉块沉降堆积在环空形成砂桥卡钻。③工程方面，要优化工程施工参数，降低机械扰动，如稳斜段优化钻具组合，增加扶正器，降低钻具旋转产生的侧向力，避免钻头、钻杆撞击井壁剥落玄武岩碎块。④出现掉块卡钻后的应急处置。遇卡，禁止猛提猛放，使用双扭摆系统，增大扭矩上限，配合缓慢上提下放，解卡。

（2）针对井眼轨迹侧向力大导致的粘卡。①优化钻井液体系，降低摩阻粘附。提升钻井液润滑性能，在钻具、井壁形成润滑隔离膜，减小摩擦系数；强化封堵护壁，加入超细碳酸钙、成膜剂，致密井壁滤饼，降低滤饼吸附钻具的粘附力，防止泥饼粘卡；控制钻井液固相含量、劣质土含量，减少细颗粒富集形成虚厚泥饼。②优化钻具组合，降低侧向支撑力。增加近钻头稳定器、加长扶正段，减小钻具与井壁局部接触应力，分散侧向挤压载荷；大偏移距定向段选用旋导工具，减少螺杆偏心贴壁。③规范井下操作，规避粘附卡钻。严禁长时间静止钻具，停钻、循环间隙定时上下活动钻柱，防止钻具持续受压贴壁。

4.2 井壁失稳技术对策

（1）针对阜宁组地层，尤其是“七尖峰”“四尖峰”层段灰黑色、深灰色泥岩易塌特征[10]，钻至距目标层段50m前提前上调钻井液密度，同步强化钻井液封堵与抑制防塌性能。

（2）井下发生垮塌时，采用分段扫井工艺：依次注入7m³密度1.49g/cm³、漏斗黏度42s的稀释轻浆、原井浆，再注入7m³密度1.83g/cm³、漏斗黏度95s的重稠浆循环扫井，配合大幅度上下活动钻具，将井下垮塌掉块携带出井筒。

（3）起下钻作业全程严格控制井筒压力波动幅度，降低抽吸、激动压力对井壁的扰动，规避泥岩剥落垮塌。

4.3 井漏技术对策

（1）针对玄武岩孔洞裂缝发育导致的井漏，前期可通过优化井身结构设计，利用上层套管对玄武岩漏失层段实施封隔，从源头减少漏失风险。

（2）钻进易漏井段时，强化坐岗实时监测进出口钻井液流量；钻井液中复配0.5% 单一封堵剂或复合堵漏剂，并添加2%～3%QS-4随钻防漏剂，实现钻进过程同步预封堵。

（3）现场出现钻井液漏失后，立即起钻至套管段实施静置封堵作业，结合实钻地层岩性、录井数据精准判断漏失层位。

（4）针对失返性恶性漏失，配制高浓度复合桥接堵漏体系（10%改性竹纤维+5%复合堵漏剂Ⅰ型+5%复合堵漏剂Ⅱ型+5%核桃壳）；下钻至漏层下部注入堵漏浆，施工完成后起钻至套管内静置承压，再开展动态承压补强作业，同步适度降低钻井液密度；堵漏施工结束后分段循环钻井液，检验封堵效果。

5 结论

（1）该井由于玄武岩掉块和侧向力大导致的多次复合卡钻，通过增强钻井液润滑性、抑制性，优化钻具组合，规范井下操作，预防卡钻；遭遇卡钻，使用双扭摆系统，增大扭矩上限，配合缓慢上提下放，解决卡钻问题。

（2）该井由于阜四段深灰色泥岩易吸水膨胀，以及泥浆性能不稳定和长时间浸泡导致的垮塌问题，通过调整泥浆性能，清扫井底掉块等措施，解决垮塌问题。

（3）该井由于玄武岩孔洞裂缝发育，后期施工过程中，钻井液密度高，并长时间静置浸泡玄武岩井段导致发生井漏，通过采用高浓度复合桥接堵漏体系和动态承压堵漏的方式，解决井漏问题。

（4）该井施工期间先后遭遇卡钻、井壁失稳、井漏等多项井下复杂工况，现场通过采取有效的处置对策，顺利完井，总结形成一套适配H47区块的井下复杂配套处置技术，为该区域后续井实现优快钻井提供参考。

参考文献

[1] 仇永峰,刘启东,于雯泉,等.苏北盆地隐蔽油藏勘探实践及认识[J].复杂油气藏,2021,14(02):1-7.

[2] 刘贝贝. 花庄地区构造特征与有利勘探目标[D]. 中国石油大学(华东), 2016.