平遥南矿区钻井复杂情况分析及处理方案

平遥南矿区钻井复杂情况分析及处理方案

梁剑明 ,刘蒙蒙 ,李成 ,胡永

新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队 新疆乌鲁木齐 830000

摘要：山西平遥南区块煤层气勘查项目是平遥县第一个煤层气项目，为本地区拓展气源的一个重要方向。项目煤层气勘查井型以直井为主；区块总体构造形态为走向北东倾向北西的单斜构造，地层倾角一般10～19°。结合以往地质资料，构造较复杂，褶被、断裂非常发育。X-2井是项目的1口煤层气井，也是矿区第二个发生严重漏失复杂情况的井，复杂分析和成功的处理技术经验对以后钻井施工及事故处理具有指导意义。

关键字：钻井复杂处理；井漏；直井；煤层气

0 前言

我国煤层气资源量丰富，近年来煤层气做为一种新型清洁能源受到国家和国土资源部门的重视。平遥南区块地质构造复杂，断层多，控制程度低。X-2井钻井遇到的复杂问题是普遍存在的，复杂分析和成功的处理技术经验对以后钻井施工及事故处理具有指导意义。

1 复杂情况分析

本井漏失现象严重，漏失点众多，多次堵漏后效果不理想，根据两次井下电视观察，发现井下存在延井筒垂向延深的裂隙，已探明在34米至165米井段存在裂缝性漏失层段，165米以深无法确认，且在90米左右处出现裂隙水流入井筒内情况。根据多次判断165米应为假水位，深部仍有严重漏失可能性，经研判已钻地层存在裂缝性漏失，裂缝仍有朝下部延深的较大可能，地质情况复杂，必须优化或调整设计与施工方案，并调整施工预算。

2 方案可行性分析

文章对钻井过程遇到的实际情况进行总结分析，分析因素选取技术可行性、风险性与经济性等三方面，提出三种方案，优选最终方案（各方案井身结构图见图1）。

2.1原设计方案

原设计一开311.15mm钻头，井深40米，下入244.5mm表层套管40米，实际施工已进入基岩，表层套管下至45.6米。二开215.9mm钻头至完钻。

2.2方案一技术可行性与风险分析

（1）技术可行性：原井眼改变井身结构，清水顶漏钻进套管隔离

为充分利用原井眼，降低损失，节约成本，防止井眼报废，同时解决严重井漏复杂情况，方案一：原井眼改变井身结构，清水顶漏钻进，套管隔离的方法。二开技术套管尺寸采用177.8mm，钢级N80/J55，壁厚8.05mm，下入深度根据漏失情况进行调整，初步计划为钻至上石盒子组150米，且井内有较长水位，单根钻完有明显大量沉沙。若下部不存在严重复杂情况，则三开采用泥浆正常钻进，下入生产套管尺寸114.3mm套管，壁厚7.37mm，钢级N80，固井完井。

本方案储层取芯作业工艺无法使用绳索取芯，需改用单筒取芯，起下钻带出岩心。压裂方面因产套尺寸变小，会因摩阻增加，井口压力增加2-3MPa，对压裂改造效果基本没有影响。

（2）风险性分析

方案一的风险有钻井与排采两点。

风险点一，技术套管下部地层仍存在严重漏失情况；因深部地质情况的不可预见性，深部不排除严重漏失的风险，此方案实施后若深部出现无法采用堵漏材料封堵的复杂情况，则可能面临井眼报废结果。

风险点二，储层排采阶段产水量大，无法满足Φ70以上管式泵下入要求。若排采阶段出现储层产水量大，Φ44或Φ56管式泵无法满足抽水量要求，则可能出现井内液面降不下去，储层气无法解析产出的风险。

图1 三种方案井身结构示意图

2.3 方案二技术可行性与风险分析

（1）技术可行性：挪孔重打，采用空气钻进，套管隔离

若方案一的生产套管无法满足后续作业需求，则挪孔重打。为节约生产用水，并快速钻进，建议采用空气钻进。经调查咨询空气钻进易造成第四系黄土层的坍塌，故建议黄土层至基岩15-20m下入套管隔离，套管可采用339.7mm石油套管或采用325mm×6mm的卷钢管46.3米。

二开采用311.15mm钻头初步计划钻进至上石盒子组150米，即井深400米处，因本地层有含水层，咨询空气钻施工队能钻进400米，深度需根据实钻情况调整。二开下入244.5mm套管，壁厚8.94mm，钢级J55，采用“穿鞋戴帽”固井完井。若下部不存在严重复杂情况，则三开采用泥浆正常钻进，下入生产套管尺寸139.7mm套管，壁厚7.72mm，钢级N80，固井完井。

（2）风险性分析

方案二有深部钻井仍存在严重漏失与空气钻无法达到设想深度两点风险。

风险点一，技术套管下部地层仍存在严重漏失情况；深部地质情况的不可预见性，深部不排除严重漏失的风险，此方案实施后若深部出现无法采用堵漏材料封堵的复杂情况，则需要继续增加一级177.8mm套管，下部执行方案一，但成孔率将大幅增加，基本可保证储层以上井段复杂层段均有手段解决，同时费用将继续大幅增加。

风险点二，二开井段与含水层沟通含水量大，空气钻无法达到设想深度，需改成清水顶漏施工，继续增加成本投入。

2.4方案三技术可行性与风险分析

（1）技术可行性：挪孔重打，采用清水顶漏钻进，套管隔离

若方案一的生产套管无法满足后续作业需求，则挪孔重打。方案三设计理由为采用大一级339.7mm套管隔离上部已探明200米以浅漏失层，采用“穿鞋戴帽”方法隔离，为深部可能存在的复杂情况预留一级244.5mm技术套管。若二开钻进不存在严重漏失情况，则采用215.9mm钻头正常钻进至完钻。若仍存在严重漏失则采用311.15mm钻头，清水顶漏钻进至上石盒子组150米，初步计划井深400米，且井内有较长水位，单根钻完有明显大量沉沙，深度需根据实钻情况调整，。二开下入244.5mm套管，壁厚8.94mm，钢级J55，采用“穿鞋戴帽”固井完井。若下部无严重复杂情况，则三开采用泥浆正常钻进，下入生产套管尺寸139.7mm套管，壁厚7.72mm，钢级N80，固井完井。

（2）风险性分析

方案三有深部钻井仍存在严重漏失风险。

技术套管下部地层仍存在严重漏失情况；因深部地质情况的不可预见性，深部不排除严重漏失的风险，此方案实施后若深部再次出现无法采用堵漏材料封堵的复杂情况，则需要继续增加一级177.8mm套管，下部执行方案一，但成孔率将大幅增加，基本可保证储层以上井段复杂层段均有手段解决，同时费用将继续大幅增加。

3 技术方案可行性对比

表1  技术方案可行性分析对照表

4 经济性分析

分别对三种复杂情况施工方案做了详细的预算，得出各种方案在正常施工外增加投入金额，根据预算结果进行经济性对比，结果见表2。

表2  经济性分析对照表

5 结论

只有在成孔的基础上讨论经济性才有意义，提高成孔率降低施工风险为首要因素，经济性为第二因素，根据施工方案实施过程中的显示，为本区块提供可参考推广的钻井技术方案为第三因素。方案三成孔系数高，技术风险较低，存在二开完钻可能，实钻显示可为本区块钻井工艺提供可借鉴技术方案，但其增加成本较高。方案二成孔系数较高，技术风险中等，增加成本中等。方案一投入成本较低，但技术风险较高，成孔率受三开地质风险的绝定影响。设第一影响因素为5分，第二影响因素为4分，第三影响因素为3分，排名第一得满分。

表3 方案选取评分表

根据以上分析推荐采用的技术方案排序为方案三、方案二、方案一、继续堵漏。