玉門油田酒東C2區(qū)塊鉆井漏失和預(yù)防

周鑫 秦宏宇 蔡東勝 白璐 李超(中國石油玉門油田分公司，甘肅 酒泉 735000)

0 引言

cture鉆井井漏是指在鉆井過程中鉆井液通過漏失通道漏失到地層中的現(xiàn)象，是鉆井工程中常見的井下復(fù)雜情況之一，輕微的漏失會使鉆井工作中斷，嚴(yán)重的漏失要耽誤大量的生產(chǎn)時間，耗費大量的人力、物力和財力，如井漏得不到及時處理，還會引起井塌、井噴和卡鉆事故，導(dǎo)致部分井段或全井段報廢[1]。

對于井漏有三種不同性質(zhì)的分類：①從漏失速度上主要分為根據(jù)鉆井液漏失速度對井漏程度進行劃分，分成5類，從微漏到嚴(yán)重漏失，是現(xiàn)場判別井漏程度的依據(jù)；②按漏失通道形狀分類，分為單一的孔隙、裂縫或溶洞，或者是多種漏失通道相互連通；③按漏失原因分為自然漏失和人為漏失，當(dāng)鉆遇天然裂縫或溶洞時，因漏失壓力較低而發(fā)生的漏失，稱為自然漏失，由于鉆井施工導(dǎo)致的鉆井液漏失，一般稱為人為漏失。

井漏問題要想得到解決，最重要的一步就是確定漏層位置[2]，常見的確定漏層位置的方法主要有4類：①經(jīng)驗法，對區(qū)域完鉆井漏失發(fā)生巖性及鉆井時的反應(yīng)進行統(tǒng)計分析；②測井法，通過溫度測井、聲波測井、伽馬射線測井在漏失層位上的響應(yīng)特征等來確定漏層位置；③探測法，用一種專門的探測工具下入井內(nèi)，如轉(zhuǎn)子流量計探測漏層位置；④鉆井液正反循環(huán)法，是測定正反循環(huán)時的進出口流量Q，根據(jù)相關(guān)計算公式，計算出漏失層位的大體位置。

1 區(qū)域鉆井漏失概況

統(tǒng)計自2009年至2018年玉門油田酒東C2區(qū)塊發(fā)生鉆井液漏失共10井次，根據(jù)統(tǒng)計資料，將發(fā)生的10次鉆井漏失進行以下分類。

1.1 按漏失工況分類

井漏發(fā)生時的鉆井工況分為3類：①正常鉆進過程中3井次；②活動鉆具過程中2井次；③下套管及固井循環(huán)時5井次。井漏發(fā)生井次最多為下套管及固井循環(huán)過程中。

1.2 按漏失速度分類

鉆井液滲漏2井次；鉆井液先漏后溢2井次；鉆井液失返性漏失6井次。鉆井液漏失速度80%超過60m3/h，主要為失返性漏失。2口井堵漏成功，堵漏成功率僅20%，其余井堵漏均未成功，只能強制固井或因井漏導(dǎo)致次生事故發(fā)生。

2 漏失位置判斷及漏失原因分析

2.1 鉆井漏失層位判斷

通過后期分析測井資料和工程施工資料可綜合判定鉆井液漏失位置，首先是根據(jù)發(fā)現(xiàn)井漏時的井深、發(fā)生井漏時的工況和固井返高限定井段；然后根據(jù)測井資料，在地層發(fā)生鉆井液漏失，并有大量鉆井液流體進入地層中，則測井曲線上反映較為突出的深淺雙側(cè)向電阻率曲線負異常，在工程限定井段中找出異常井段，從而精確劃分出漏失層位[3-5]。

2.1.1 鉆進時發(fā)生漏失層位判別

C2-4井鉆進至井深3973m發(fā)生鉆井液失返性漏失，堵漏后鉆進過程中仍有滲漏，共計漏失鉆井液194m3，完井固井注水泥預(yù)測水泥返高1860m，實際返高2360m，固井過程中有漏失，則漏失位置在水泥返高深度或以下，即井深2360m或以下，依據(jù)C2-4井測井曲線，在3570～3600m(E2L和K1z交界面)和3630～3660m(K1z水層)深、淺電阻率曲線明顯出現(xiàn)低值，排除3630～3660m水層，可確定漏失層位置為3750～3600m，即柳溝莊地層和中溝組地層交界面處。同樣的，根據(jù)C22井測井曲線上反映出漏失層位置在3900～3950m(柳溝莊和中溝組交界)，C2-11井鉆井井漏測井響應(yīng)特征，漏失層位也在3500～3520m(3540mE2l底部)。長2-4井完井測井曲線圖如圖1所示。

圖1 長2-4井完井測井曲線圖

2.1.2 固井循環(huán)時發(fā)生漏失

C2-19井在215.9mm井眼中下入139.7mm油層套管，套管下深3437m，排量6L/s，泵壓5MPa，泵壓穩(wěn)定，出口不返，堵漏無效，固井作業(yè)候凝24小時測聲幅，水泥返高1800m，與設(shè)計相符。根據(jù)完井電測數(shù)據(jù)顯示，在600～950m層段(第四系下部)，電阻率曲線呈現(xiàn)較大“雙軌”特征，說明該層段地層滲透性好，是發(fā)生鉆井液漏失的最大可疑地層。

C20井Φ200.03技套下深4180.72m，接方鉆桿開泵，提排量至40L/s，立壓10MPa，返出正常；循環(huán)30min后泵壓由10MPa↘6MPa，出口失返，測量累計漏失19.21m3，堵漏無效，固井作業(yè)候凝24小時測聲幅，注入水泥160m3，固井中途出口無返出，預(yù)計水泥返至井口，實際水泥返高3025m，技術(shù)套管固井水泥漿返高3025m，則可以初步斷定為3025m以下，以目前的資料，推斷漏失層位置在3400～3450m(柳溝莊底界3435m)為柳溝莊和中溝組地層交界面。

2.2 漏失成因規(guī)律分析

2.2.1 漏失層位分布

酒東C2區(qū)塊地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜，經(jīng)實鉆，第四系下部地層(埋深850m左右)承壓能力當(dāng)量密度1.85～1.90g/cm3，古近系的柳溝莊和中溝組地層交界面(埋深3500m左右)承壓能力2.04～2.15g/cm3，但下部白堊系中溝組(埋深3800m左右)和下溝組(埋深4400m左右)高壓鹽水層，壓力系數(shù)1.85～1.90。該區(qū)井身結(jié)構(gòu)為三層，表層套管下深1000m左右，可以隔住第四系易漏層，但在二開井段鉆遇中溝和下溝高壓鹽水層，鉆井液密度過高導(dǎo)致柳溝莊和中溝組地層交界面經(jīng)常發(fā)生鉆井漏失。

2.2.2 漏失成因分析

深井中，鉆進環(huán)空壓耗當(dāng)量密度為0.10～0.2g/cm3，在鉆井液經(jīng)長時間靜置后，粘切力升高，激動壓力增加的當(dāng)量密度在0.03g/cm3左右，下部高壓儲層地層壓力系數(shù)1.85～1.90，附加0.05 g/cm3，加上鉆井施工過程中的循環(huán)壓耗和激動壓力，井底鉆井液當(dāng)量密度在2.03～2.18g/cm3，與上部地層承壓能力(2.04～2.15 g/cm3)相接近，是造成地層被壓裂而發(fā)生井漏的主要人為原因，究其原因是對該區(qū)縱向上的地層壓力和地層承壓能力認(rèn)識不足。

3 鉆井漏失預(yù)防及處理

3.1 鉆井工程施工預(yù)防

3.1.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

第四系地層承壓當(dāng)量密度1.85～1.90g/cm3，柳溝莊與中溝組交界面，地層承壓當(dāng)量密度2.04～2.15g/cm3，白堊系高壓水層壓力1.85～1.90(密度設(shè)計附加0.05g/cm3)，重新分析地層三壓力預(yù)測剖面，借助封堵材料進一步提高地層承壓能力，然后，對工程必封點進行校核。

3.1.2 優(yōu)化工程參數(shù)

根據(jù)公式(1)和公式(2)和地層承壓能力限制套管下放速度、開泵循環(huán)參數(shù)等。其中pf、pme和pp分別為地層破裂壓力、鉆井液當(dāng)量密度(ECD)，Sg、Sw和Sf分別為激動壓力、抽汲壓力和附加壓力，與鉆井液性能密切相關(guān)。

3.2 鉆井液封堵提高地層承壓能力

3.2.1 提高地層承壓能力的“裂縫即時有效封堵技術(shù)”

該技術(shù)是一種使用剛性、不規(guī)則顆粒狀的專用系列材料，或配合常規(guī)橋塞封堵劑堵漏的一種提高了地層的承壓能力，擴大安全密度窗口的堵漏技術(shù)。

適用于≤5mm縫寬的致漏裂縫。鉆進時加入鉆井液中在漏失很短的時間內(nèi)(幾分鐘)、漏失量很小(1～2m3)的情況下可進入裂縫端部形成堵塞段封堵住裂縫?？蓴U大安全密度窗口0.10～0.30g/cm3及以上。

3.2.2 雷特高承壓堵漏技術(shù)

雷特高承壓堵漏技術(shù)是一種以高承壓、抗高溫合成樹脂類片狀材料為主，輔配其他常規(guī)堵漏材料，運用間隙擠注法進行蹩擠堵漏的高承壓堵漏技術(shù)?？商岣叱袎?.30g/cm3以上。

性能特點：薄片易翻轉(zhuǎn)架橋、鍥形封堵(不易返吐)、承壓能力高(硬度高，達14MPa)、不吸水軟化變形、高溫穩(wěn)定(抗高溫260℃，在高溫高壓作用下不會變軟或膨脹)、配伍性強(材料本身程惰性，化學(xué)穩(wěn)定性好)、具有一定的酸融度(最大酸溶度21.5%)。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

C3-17井為酒東的一口常規(guī)開發(fā)井，井型為直井，根據(jù)地層三壓力預(yù)測剖面，設(shè)計為三層井身結(jié)構(gòu)，井身結(jié)構(gòu)次序為：Φ374.65mm/Φ273.05mm×1500m+Φ244.5mm/Φ193.7mm×4330m+Φ168.3mm/Φ127mm×5010m，設(shè)計表層下深1500m，封固第四系及牛胳套胳塘溝上部地層(地層承壓1.8～1.9)，中完封固中溝組以上地層，中完鉆井液密度控制在1.80g/cm3。

進入中溝組50m全井筒承壓試驗，當(dāng)量密度1.95g/cm3，地層未發(fā)生漏失。以1.95g/cm3為ECD限定下套管加速度0.05m/s2、下放速度0.2m/s和套管循環(huán)排量。C3-17井中完固井順利實施，未發(fā)生井漏。

5 結(jié)語

(1) C2區(qū)塊主要為工程施工過程中鉆井液當(dāng)量密度超過地層承壓能力將地層壓裂，而導(dǎo)致的人為漏失，且鉆井液漏失性質(zhì)較嚴(yán)重，多數(shù)為鉆井液失返性漏失；

(2)根據(jù)測井資料和工程施工資料，判斷出C2 區(qū)塊主要漏失層(薄弱層)為第四系(Q)和古近系柳溝莊組(E2l)與白堊系中溝組(K1z)的交界面；工程中可根據(jù)施工經(jīng)驗，對薄弱層的承壓能力進行統(tǒng)計分析，從設(shè)計源頭預(yù)防井漏的發(fā)生；

(3)文章中對該區(qū)塊鉆井井漏只是初步定性判斷，在下步工作中，在工程條件允許情況下，盡可能采用比較精確的測定漏失層位方法，驗證本文中劃分漏失層位方法的精確性；并多采用現(xiàn)場水力壓裂試驗精確薄弱地層承壓能力。