贵州铝土矿区页岩气麦页1井钻井工艺技术探讨

李超友

（重庆市地质矿产勘查开发局107地质队，重庆 渝北 401120）

1 工程概况

麦李树勘查区（贵州道真铝土矿区）位于贵州道真县北西约42公里，北距重庆市南川市65公里，为道真县大阡镇、玉溪镇所共辖。勘查区地理范围：东经107°30′30″～107°33′30″，北纬28°57′30″～28°59′45。勘查区所在区域大地构造位置处于扬子准地台黔北台隆遵义断拱之凤岗北北东向构造变形区内（扬子板块南部北侏罗山式褶皱带），是遵义断拱东半部的一个四级构造单元，是燕山运动的产物。其构造形态以北北东向和北东向多字型构造为主，西部发育有南北向构造。麦页1井位于勘查区的中西部，道真向斜西翼中段，断层不发育，井区地层呈单斜产出，所处部位地质构造简单。麦页1井自上而下钻遇了二叠系上统吴家坪组、中统茅口组、栖霞组、梁山组、石炭系中统黄龙组、志留系下统韩家店组，石牛栏组、龙马溪组，奥陶系上统宝塔组。

根据钻井工程设计，合同约定井深1500m，由于钻井地层倾角发生变化，为了满足页岩气地质调查的需要，钻井实际完钻井深为1681.09m。主要采用中地集团张家口探矿机械厂的XY-8钻机，无锡工具厂NQ系列的89mm、76mm绳索取心钻杆，本井一开：0m～68.29m,合金钻头150mm开孔钻进，下146mm套管（67.59m）；二开：68.21m～81.21m普通金刚石钻头130mm钻进，下127mm技术套管（81.21m）； 三开：81.21m～221.80m,普通金刚石钻头116mm钻进，下114mm技术套管（221.80m）；四开：221.80m～962.30m,金刚石绳索取心钻头96mm钻进，裸眼（962.30m）；五开：962.30m～1681.09m,金刚石绳索取心钻头75mm钻进，裸眼。

本井实钻对获取资料的综合研究分析得出：麦页1井井段1528.54m～1589.25m；1623.47m～1659.16m为烃源岩优选段，目的层龙马溪组（一段、二段、三段）岩性主要是灰黑色含炭质泥岩和黑色炭质泥岩，含油气性较好，其显示级别高，具有较大的开发前景[1]。

2 施工工艺研究分析

2.1 绳索取心技术

（1）取心工具。钻具、总成的技术要求：第一，内管总成能在钻杆内下至外管中预定限位以及悬挂位置，而且能够向地面传送信号，在内管总成下至外管总成的预定部位时，可以即时发送到位的信号，并且内、外管间相对位置可以得到确定。钻进进程当中内管不发生上窜与下滑问题；内、外管间可以确保有着良好通水性。第二，钻进进程当中，在内管被岩心充满或是出现岩心堵塞问题的时候，应当可以及时对地面发出相应信号。第三，内管总成的长度能够调节，使卡簧与钻头内台阶保持合理距离。第四，卡取岩心的时候，卡簧座应当坐于钻头内的台阶上，经过钻头把拔断岩心力传至外管。第五，内外管应同轴，单动灵活。第六，打捞器可以于钻杆柱内凭借一定速度下降至内管总成的上端，而且对装有岩心内管进行打捞。

（2）取心操作。首先运用着回转器将钻具顶起50mm～70mm，再对钻柱进行缓慢回转，将岩心扭断，再提起且将机上钻杆卸掉之后，下放打捞设备。打捞器于冲洗液当中以1.5mm/s～2mm/s速度下降，在达到内管总成的上端时，应当适当减缓下降的速度，有轻微撞击声之后，开动绳索进行取心绞车，将钢丝绳缓慢提升，在确认了内管总成已经提动之后能够正常的提升。提升进程当中，假如冲洗液是由钻杆溢出的，则说明了打捞是成功的，不然需重复进行试捞。禁止猛冲硬蹾，在反复打捞而无效候应当提钻处理。

（3）岩心保护措施。岩心的采取和保护是满足钻探施工重要指标之一，麦页1井全孔岩心采取率达到94.88%，钻井施工过程中主要做到了下面几点：第一，选择合适的取心工艺、钻进参数和冲洗液类型。绳索取心配套钻井工艺是保证该钻孔岩心采取率的关键。第二，对取心工具妥善保管，使用前进行认真检查，用后做清洗检查、注润滑油脂。第三，在取心困难的破碎地层中钻进时，适当降低转速、压力和泵量，控制回次进尺长度和时间。钻进遇堵时，及时提钻检查，不打懒钻，减少机械磨损。第四，控制钻进回次进尺，回次进尺长度不超过岩心管长度。第五，退出岩心时要细心，不重敲猛打，尽量避免人为破碎，并防止上下次序颠倒。第六，岩心取出后，及时清洗，按顺序装入岩心箱，贴上回次标签，并拍照。

2.2 钻井液体系管理

（1）钻井液配制。麦页1井作为地质调查井，采用的是小口径金刚石绳索取心钻井工艺，由于井壁环状间隙小，转速高，泥浆的选择根据绳索取心钻进特点、钻井深度、地层情况来合理选择，所以要求泥浆须具有良好的流动性、抑制性、排粉性、抗泥包性和润滑性，尽量减少固相含量，以减轻钻杆内壁结垢现象。由于钻井地层以粉砂岩、泥页岩为主，部分井段岩心破碎、易塌孔，为了保证井壁稳定，根据以往钻探施工中的泥浆使用情况，该井选用了低失水、强抑制性能、润滑性好的泥浆配比。钻井过程中主要使用以下泥浆配方，并在施工过程中根据井内情况进行适当调整：第一种是：清水+钠土2-4%+纯碱0.2%+CMC0.5%+KP共聚物0.4%+植物胶0.5%+磺化沥青0.5%+KHm0.5%+聚丙烯酸钾0.02%+润滑剂0.5%；第二种是：清水+钠土3-5%+纯碱0.2%+KDG0.5%+KP共聚物0.5%+植物胶0.6%+KHm0.6%+聚丙烯酸钾0.03%+润滑剂0.5%。通过对不同井段钻取的岩心在使用泥浆中进行的浸泡实验观察，岩样普遍保持较好，证明使用泥浆在抗水敏性方面基本能适应该钻井地层需要。

（2）保证泥浆性能。为了保证泥浆的良好性能，保证泥浆的配制效果，现场除钻井所需的泥浆池、沉砂池外，还专门砌筑了两个1m3的拌浆池，拌制新浆液、替换浆液或补充浆液，均要求在拌浆池中进行，以保证配方准确、浆液搅拌均匀。现场还准备了几个铁桶，在泥浆配制前，先对各种泥浆材料进行预水化处理，保证泥浆配制时分散均匀，不发生性能突变。在钻进施工过程中，需将泥浆返浆的性能测定工作认真完成。若出现泥浆返浆状况或是施工地层出现变化的时候，依照变化状况及时对泥浆的性能进行调整或是配制新浆进行补充与替换，以使得钻进施工需求得到满足[2,3]。向泥浆当中添处理剂的时候需要均匀、缓慢，免于泥浆性能出现突变问题。不准向泥浆中任意添加清水，当泥浆漏失或需要补浆时，全部在小拌浆池中处理后再加入。不让污水、雨水流进泥浆池中，避免其对泥浆的影响，为此，现场在泥浆池上方搭建了遮雨蓬，泥浆池周围挖了排水沟。及时对于有害固相实施处理。

3 质量保证措施

3.1 井眼轨迹控制技术措施

钻机要安装在平稳、坚实的基础上，做到水平、垂直。为了保证基础牢固坚实，现场对钻机底座进行了混凝土硬化加固处理。开孔要直，不能够运用旷动立轴（导管），在开孔的时候选取锋利钻头，主动钻杆不能够发生偏摆问题，轴心加压需均匀。在岩性换层的时候，应适当使钻压减轻。钻孔换径时带导向，以保证大小钻具同心，比例适当。钻杆和岩心管弯曲度、磨损超过规定要求的不得下入孔内，以防止和减小孔斜。坚持每50～100米测一次孔斜，井斜超过规范要求时，查找原因，并进行纠斜。麦页1井为小口径钻井，施工中主要采用绳索取心钻井工艺。由于口径较小，在钻遇易斜地层发生钻井轨迹偏移时，无法采用油气钻井中的加钻铤、运用钟摆钻具组合等多种有效合理方式控制井斜问题。施工当中，经连续测斜发现从650m开始井斜持续增大，且在井深800m时顶角又突然加大，超过了设计允许范围。经上报甲方及本公司技术部门后，对600m～800m井段进行了水泥封孔，然后采用螺杆钻具进行定向纠斜处理，使钻孔在800m～1000m易斜井段一直保持在7°左右。通过完钻后的测斜情况看，该钻井最大井斜在井深1575m，钻井顶角为17.67°，满足钻孔设计要求。虽然使用螺杆钻具定向钻进纠斜效果不错，但费时费力，从井深697m～960m，共用螺杆钻具定向钻进纠斜7次，纠斜段长263m，用时55天，对钻井工期有较大影响。

3.2 保证岩心采取质量的措施

采用单动性能好的钻具，避免因内外管双动引起的岩心机械磨损。严格遵守操作规程，控制回次进尺，禁止超管钻进。在进入破碎层钻进时，对转速、钻压和泵量适当调小，不要频繁活动钻具，以防止或减少机械破碎。钻进之中假如发现有岩心堵塞问题，应进尺缓慢或者是不进尺，经短暂活动无效后，要及时提钻，防止机械磨损，禁止强行打懒钻。对富有机质页岩目的层钻进时，为防止燃烧变质，严禁干钻取心。取岩心的时需要仔细，尽量避免人为破碎问题，取出岩心需运用水进行清洗，依据顺序装进岩心箱摆放且编号，注意防止岩心顺序上、下颠倒（应先出后放）。提取目的层页岩岩样时，为了满足岩样含气量测定的需要，取样过程中尽量保持井眼灌满泥浆。目的层岩心取出后在10mim内交由现场解吸人员进行现场含气量测试，保证解吸值的准确。岩心取出后，不能混入杂物，所有岩心要按顺序装箱、编号、贴签、拍照，并及时编录。岩心的保管和处理按照地质要求完成。机场配齐了一定数量的卡簧、卡簧座供使用时选择。严格交接班制度，特别在目的层钻进中高度重视。施工中所有交接班都在现场交接清楚，做到上不清下不接。

3.3 防止井塌技术措施

保证井壁的周边有充足支持力，需要对泥浆密度做到适当控制，以对于井壁力学平衡进行维持。添加足量的防塌抑制剂以及封堵类材质，使泥浆滤液的性质得到改变，使泥浆的侵入量减少，满足对于泥岩有效抑制与封堵需要。尽量使得流体对于容易坍塌地层浸泡的时间缩短，添加处理剂并均匀搅拌，保持泥浆性能稳定，尤其是密度和黏切有相对稳定。尽量使得钻具对于井壁碰撞减轻，并使压力激动与抽吸减小。而且，尽可能使流体对于井壁冲刷影响减轻。对塌孔严重、泥浆处理困难井段，采用套管直接隔离。孔深957m～962.3m井段岩层松软破碎，水敏性强，且从气测显示看，该层段有气体溢出，虽进行过水泥封孔，但几乎没有作用，最后采用下套管的方法隔离，保证了五开钻井的顺利进行。

4 结束语

本文通过对于贵州铝土矿区页岩气麦页1井的钻井工艺展开分析研究，得到钻井工作中工作要点，以及需要注意的地方，对于钻井技术具有较好的总结，希望能够对相关从业人员有一定借鉴意义。