地质因素对钻井工程的影响

摘要：钻井工程是一个多工序、多工种和连续作业的工程，钻井工程包含油气井设计、钻前准备、钻进、固井、测井等一口井的一系列钻井作业。而地质因素的不确定性对钻井工程的安全性和钻井效率有较大影响，其重要性不言而喻。

关键词：地质因素；钻井工程；井喷；井漏；卡钻

钻井工程是油气田勘探开发过程中的重要环节，地质因素的不确定性对钻井工程安全有较大影响。因此钻井施工前必须进行详细地质情况调查，以保证后期钻井工程的顺利进行。本文研究了钻井工程中所涉及的地质因素、对钻井工程的影响及应对措施，通过分析地质因素，研究地质因素对钻井工程安全性的影响。从而保证钻井安全施工的科学性，合理性，为勘探开发提供重要参考价值。

1、工程地质分析的目的和意义

煤层气钻井作业的主要影响因素是工程地质，而储藏在煤层中的天然气是支持我国现代社会发展的重要能源。所以，人们应当运用科学方法分析工程地质，有效开发煤层气资源。这样不仅可以有效提高煤层气开发工程的固井质量，还能避免煤层被钻井污染，为煤层气的安全、高效开发提供强有力的保障。总之，要想保证我国社会稳定发展，就必须保证能源供给充足。煤层作为我国煤层气的重要储存层与产出层，其高效开发是必要之举，也是科学分析工程地质的主要目的。

2、钻井工程中所涉及的地质因素

根据单井工程任务书，重点应包括井场调查、区域地质情况介绍、地层压力预测与钻井液使用要求、钻井过程中对录井、测试项目的要求。

井场调查：在探井井位确定以后，应以设计井位为中心对周边海上井场进行调查。主要包括：水深调查、地貌调查、浅地层剖面调查、多道数字地震调查、磁力调查、海底表层土质取样、工程地质钻探、海底小型CPT测试、岩土工程地质试验、海洋水文环境观测、海底摄像。作业者根据井场调查，判断是否适合钻井平台进行作业。

区域地质情况介绍：所在区块的地层情况、构造概况、邻井资料等。油田在进行钻井工程之前，需要以探井地质资料为依据了解该区块地层基本信息，同时根据地震资料对开发井进行地质风险提示，如断层、异常压力、特殊岩性和浅层气等地质风险。

地层压力预测：根据物探资料及地质构造，邻井钻探情况提供地层的坍塌压力、破裂压力和地层孔隙压力，并且根据地层压力和邻井资料对钻井液性能进行优化，不同区块有所差异。

钻井过程中对录井、测试项目的要求：录井方面包括录井井段、资料点密度、录井重点、采样要求、化验项目等；测试方面包括测试原则、测试目的、预计层位井段、测试方法及具体要求等。目前应用较为成熟的录井测试项目，其中地化实验能够定量评价储层含油气性、定量荧光能够识别微弱油气显示、Flair手段能够对含气丰度进行定量评价、元素录井能够精细地层对比和潜山界面识别、薄片鉴定能够确定岩石矿物种类。

3、地质因素对钻井工程的影响

特殊地层、地层孔隙压力及破裂压力是钻井液设计和井身结构设计的主要依据。在同一个裸眼井段不能同时存在喷、漏层，不能让蠕变层与漏失层同时存在。如果井身结构不能满足要求，并且蠕变层和异常高压层都在漏失层的下部，应该提前对漏失层进行处理，提高漏失层承压能力，不可以盲目地向深部地层继续钻进，以防发生钻井事故。如果蠕变层或者异常高压地层下部存在异常低压层或者漏失层，应该合理优化井身结构，利用套管将异常高压层或者蠕变层进行封固。因此有必要对一些特殊地层，如在一定温度和压力下发生蠕变的盐岩层、膏盐层、沥青层、富含水的软泥岩层、吸水膨胀的泥岩层、裂缝发育容易剥落的泥岩层、煤层及某些火成岩侵入层要有详细了解，这些地层都容易导致井下发生复杂的钻井事故。

地质设计中地层压力预测不准确，会导致选择钻井液密度偏低或者偏高。当选择钻井液密度小于地层孔隙压力，井筒中液柱压力不足以平衡地层压力，易造成溢流或井喷事故；当选择钻井液密度小于地层坍塌压力的当量钻井液密度时，液柱压力不足以平衡地层坍塌压力，容易出现井壁垮塌，导致卡钻等事故；当选择钻井液密度过高，大于地层破裂压力的当量钻井液密度时，容易引发井漏。在钻井过程中，通过顶驱钻头不断切削、破碎岩石，如突然出现钻时加快的现象，或者钻具放空的现象，并且钻井液返出减少，钻井液池下降，则可以判断井下发生漏失，可能钻遇缝洞渗透层，钻具放空的程度越大，可能钻遇的缝洞越大，因此井漏现象越严重。

4、应对措施

4.1地质方面的应对措施

设计人员应根据井位建议书的目的和原则，对地层岩性、油气水层位置、地层压力大小和变化情况等，开展精细研究，以便具体地指导钻探施工。钻井过程中，现场有录井人员对收集的岩屑跟踪分析，实时判断已经钻遇的地层岩性、断层位置等地质情况。由于设计井和

邻井的位置差异，可能产生设计井的岩性和厚度变化。若是预探井则附近区域没有邻井资料可供参考，则应根据地质图、综合柱状图、地震测线等有关图件，或邻区数据来确定设计井的层位和分层数据。设计井和邻井的地层分层、对比应根据录井、测井、地层鉴定等各方面的资料，提出统一的划分方案，建立区域三维立体模型，随着新井的钻探和研究的深入，分层方案有可能随之改变，必须重新进行统一分层，建立新的区域三维立体模型，保证设计的科学性、准确性。设计分层数据提出后，根据相应资料预测各层位的岩性组合，编绘出详细的设计井综合柱状图。

4.2钻井方面应对措施 4.2.1卡钻

卡钻事故处理原则：“钻具反向活动”的原则、“井眼通畅”的原则、“不继续恶化事故”的原则、“平衡井筒内压力”的原则。发生卡钻事故后，进行卡钻分析，针对不同类型卡钻选择适合的处理方式。

4.2.2井漏

发生井漏应及时采取有效措施，防止造成井下复杂情况。首先应该查找漏层的位置，然后分析属于何种漏失，最后选择堵漏措施和技术方案。当井下发生漏失时，应该将钻具起至上层套管中或者漏失层段以上，静止观察一段时间，一方面可以降低液柱压力，裂缝可能会自动闭合，另一方面钻井液中的岩屑和堵漏材料会粘结裂缝，能够降低漏失速度、减少漏失量，达到降低漏失严重性的目的。

4.2.3溢流

当发生溢流时，钻台应立即停止当前作业；发出溢流报警信号，并按照井控程序关井；若有热工作业，应立即停止作业；根据现场井口压力和物料准备情况制定适合的压井方案和施工措施；通知值班船起锚，在上风向待命。

结束语

综上所述，在钻井作业中，地质因素对钻井工程的安全有较大的影响，地质预测不准会导致钻井工程事故的发生概率明显提升，有可能对工作人员和油田企业造成重大损失。因此在进行钻井工程设计时，应按照实际情况深入开展勘探工程的地质分析工作，为钻井工程提供准确的地质条件和风险提示，从而指导选择合理的钻井技术手段，并且本文还介绍发生卡钻、井漏和溢流时的处理原则或方式，进而保证钻井作业更加顺利、安全、高效。

参考文献

[1]刘振国.影响煤层气钻井工程的工程地质因素分析[J].化工管理,2018(24):217. [2]张莹.影响煤层气钻井工程的工程地质因素分析[J].化工管理,2017(18):245. [3]杨朝博,池金龙.影响煤层气钻井工程的工程地质因素分析[J].中国石油石化,2017(08):161-162.

[4]孙延明,张遂安,杨红军,董银涛,张彪,孟凡圆.影响煤层气钻井工程的工程地质因素分析[J].中国煤炭地质,2016,28(12):62-66.