川西北SYS構造復雜超深井防漏堵漏工藝技術研究與應用

張松，王君，何勁，2，歐猛

（1.川慶鉆探工程有限公司鉆井液技術服務公司，四川成都610051；2.重慶威能鉆井助劑有限公司何勁工作室，四川成都610051）

1 概述

川西北部SYS含氣構造帶地處于四川省廣元市劍閣縣、江油市境內(nèi)，位于四川盆地川西北部龍門山斷褶帶與川北古中坳陷低緩帶的過渡區(qū)，西鄰龍門山逆掩推覆帶，東接川北古中坳陷低緩區(qū)，北部為米倉山隆起南緣山前斷褶帶。受龍門山推覆作用的影響，具有明顯的分帶分層特征。區(qū)塊內(nèi)靠近盆地地面出露白堊系、侏羅系地層，丘陵地貌，地面海拔580～1020m，油氣勘探開發(fā)布井是以目的層棲霞為主兼探茅口組、觀霧山組完鉆井深在8000m左右的超深井。

2 漏失特點及原因

2.1 區(qū)域漏失嚴重，發(fā)生率高

2019年1月至2020年7月，據(jù)不完全統(tǒng)計（表1），SYS構造累計布井12口，已完鉆5口，正鉆7口。該構造累計進尺84136m，漏失井次100%，累計漏失鉆井液14399.7m3，損失時間7198.79h，平均百米漏失17.11m3，損失時間8.56h。

2.2 表層易漏易垮塌

ST102井表層劍門關組出現(xiàn)肉眼可見大裂縫，ST108鉆至井深366.44m，層位蓬萊鎮(zhèn)組，發(fā)生漏失，累計漏失140.5m3。表層改進工藝措施，采取霧化鉆井或空氣鉆后，漏失情況明顯改善。

表1 SYS構造已完鉆井漏失情況

2.3 多壓力系統(tǒng)并存，漏失量大

須家河裂縫發(fā)育，漏失風險大。飛仙關、長興、吳家坪、茅口地層異常高壓，井漏后常遇油氣顯示，易發(fā)生漏轉(zhuǎn)噴。沙溪廟地層承壓能力低，易垮塌，易出現(xiàn)壓裂性漏失。如ST102井在沙溪廟漏失1.46g/cm3鉆井液999.3m3，ST18井在吳家坪漏失密度2.09g/cm3鉆井液2420m3，雙魚001-X3在沙溪廟漏失密度1.65g/cm3鉆井液2207.3m3，雙魚X131井在茅口漏失密度1.98g/cm3油基鉆井液1262.3m3。

2.4 漏失層位集中

SYS構造復雜深井各層位累計發(fā)生112次漏失，共有18個層位發(fā)生漏失，累計漏失18840.4m3，其中漏失嚴重層位累計占漏失次數(shù)和漏失總量的78%和76.3%，主要為沙溪廟、須家河、飛仙關、吳家坪，漏失次數(shù)分別占比13%、20%、21%、24%，漏失量分別占比17.8%、21.2%、14.1%、23.2%。

3 防漏治漏措施

3.1 優(yōu)化井身結構

川西SYS區(qū)塊勘探目的層埋藏深，完鉆井深在7000m以深的超深井，縱向多壓力系統(tǒng)，井塌、井漏、氣侵等復雜多，為了應對下部復雜井段，保證順利鉆達目的層，超深井多采用常規(guī)?508mm×?339.7mm×?244.5mm×?177.8mm×?127mm五開五完或?508mm×?365.1mm×?273.1mm×?219.1mm×?168.3mm×?114.3mm非常規(guī)六開六完井身結構。有限層次的套管常面臨同一裸眼井段多套壓力系統(tǒng)，優(yōu)化井身結構有利于降低SYS超深井治漏難度，縮短復雜時間，加快該地區(qū)深層油氣勘探進程。

實鉆過程表明井身結構應滿足以下要求：①開鉆前踏勘周邊地表河床情況，參考鄰井表層竄漏情況，以確定一開鉆井井深，盡可能地封隔河床、漏層、水層、垮塌層，保證下開空氣鉆的順利進行；②茅口組異常高壓地層，棲霞組地層承壓能力低，鉆進過程中發(fā)生嚴重井漏，壓差卡鉆風險大，應在茅口組底部封隔。

SYS構造目前井身結構已經(jīng)過多輪優(yōu)化，采用?508mm×?365.1mm×?273.1mm×?177.8mm×?127.0mm的非常規(guī)五開井身結構方案。其中三開下入須三頂部，為下開須三段專項承壓堵漏創(chuàng)造條件。若?241.3mm鉆頭鉆至吳家坪頂，上部地層出現(xiàn)嚴重復雜或上部裸眼段按茅口組設計最高鉆井液密度做承壓試驗不能滿足茅口組安全鉆進，則提前懸掛?219.1mm技術尾管，后采用?190.5mm鉆頭鉆至棲霞組頂下入?168.3mm套管，再采用?139.7mm鉆頭鉆至目的層，下入?114.3mm尾管。

3.2 優(yōu)化工藝措施

結合井身結構的優(yōu)化，一是上部井段采用空氣鉆工藝鉆進，二是安全密度窗口窄深井井段采用精細控壓工藝技術，三是對易漏地層進行提高地層能力的承壓堵漏專項試驗。

（1）333.4mm井段。沙二中下部以上地層采用氣體鉆井，干井筒固井；具備條件的井可采用氣體鉆鉆至沙溪廟中上部（進入沙溪廟不超過400m）。進入須三前按本段設計高限做上部地層承壓試驗，遇漏則堵，提高上部井段承壓能力。

（2）241.3mm井段。在進入漏失層位前，做好車注水泥堵漏準備。在滿足施工安全條件下，應盡量縮短水泥漿稠化時間，實現(xiàn)直角稠化，提高水泥石早期抗壓強度，增強低壓地層承壓能力。候凝結束后，根據(jù)承壓能力變化考慮再次注水泥或進行橋塞堵漏和高濾失堵漏作業(yè)，能夠提高低壓地層的承壓能力。關井憋壓作業(yè)時防止擠毀套管或管鞋處破裂，合理設計一次提高薄弱地層承壓密度當量，可采取前期多次擠注水泥漿的承壓堵漏工藝。

飛仙關組、茅口組、吳家坪地層前以及每次堵漏后，分別按本開設計最高密度對上部地層做承壓能力試驗，提高地層承壓能力后再揭開飛二、長興、吳家坪、茅口等高壓地層，防止漏轉(zhuǎn)噴。

井漏后常遇油氣顯示，安全密度窗口窄，低壓地層極易發(fā)生壓裂性漏失，應安裝精細控壓裝置，控壓鉆進。若發(fā)生漏失，盡快進行堵漏作業(yè)，堵漏周期越長，漏失通道發(fā)展，越容易誘發(fā)惡性井漏，造成堵漏難度增大。

3.3 優(yōu)化堵漏配方

在以往橋塞堵漏和高濾失堵漏經(jīng)驗配方基礎上，運用顆粒級配原理篩選優(yōu)化“片狀物、纖維物、顆粒物”堵漏劑組合，其中對顆粒類堵漏材料優(yōu)化替代為WNDK系列剛性顆粒（表2），同時優(yōu)選配套處理劑使堵漏劑在堵漏漿中均勻分布，在相同流動度的堵漏漿前提下，堵漏劑有效濃度提高了10%～15%，堵漏成功率同比提高52.7%。其中專項承壓堵漏效果尤為明顯：該項技術使得原有吳家坪以上地層承壓能力由1.85g/cm3提高至2.00g/cm3以上，承壓能力最高可提高13MPa，實現(xiàn)單井節(jié)省原設計下至吳家坪頂封上部低承壓地層的219.08mm套管近2200m，已成為該構造優(yōu)化井身結構的重點技術。

4 現(xiàn)場應用

ST108井位于四川盆地西北部地區(qū)SYS南三維SYS-河灣場構造帶云集潛伏構造局部構造高點的一口評價井，設計井深7939m。ST108井目前鉆進至飛仙關，井深6060m，已下入套管次序及井身為?508mm×56.28m+?365.13mm×503.5m+?273.05mm×3240.5m，累計發(fā)生漏失29次，進行堵漏作業(yè)35次，其中高濾失堵漏11次，橋塞堵漏13次，隨鉆堵漏6次，水泥堵漏2次，強鉆3次，綜合成功率82.4%。下面對五開241.3mm井段其中兩次專項堵漏效果非常好的案例進行分享。

表2 剛性堵漏劑WNDK系列技術要求

ST108井承壓堵漏現(xiàn)場試驗：

（1）橋塞承壓堵漏試驗。井深5224.00m，層位雷口坡，起鉆至井深4481.08m做動態(tài)承壓實驗發(fā)生井漏，出口失返，在井深4636.00m注入密度1.75g/cm3“橋塞+剛性”組合堵漏漿25.0m3，關井憋壓，立壓13.4MPa上升為15.3MPa穩(wěn)壓15.0MPa，套壓11.8MPa上升至13.1MPa穩(wěn)壓12.3MPa，累計憋入地層16.7m3。

效果分析：地層承壓能力當量密度由1.75g/cm3提高至1.99g/cm3。

（2）高濾失承壓堵漏試驗。井深5722.74m，層位嘉陵江，開泵測斜，出口失返，下光鉆桿進行高濾失承壓堵漏，在井深4300m關井泵注密度1.80g/cm3濃度43%的高濾失堵漏漿30.5m3，立壓3.8MPa上升至8.8MPa，套壓0MPa上升至7.6MPa，停泵后泵壓降為5.6MPa，關井候堵2h，套壓5.6MPa下降為0MPa，開井靜觀2h，液面在井口，環(huán)空吊灌起鉆。

效果分析：地層承壓能力由0MPa上升至7.6MPa后穩(wěn)壓5.6MPa，鉆井液當量密度由1.90g/cm3提高至2.0g/cm3。

5 結論與認識

（1）SYS構造的以壓裂性漏失為主，發(fā)生頻率高，漏失嚴重，常表現(xiàn)為失返，主要層位為沙溪廟、須家河、飛仙關和吳家坪。

（2）井身結構、工藝措施和堵漏技術三個因素相互制約和影響，合理優(yōu)化復雜深井井身結構是防漏治漏的根本，工藝措施和堵漏技術的進步是關鍵。

（3）ST108井運用高效承壓堵漏技術，井漏失返情況下一次性將地層承壓能力當量密度由1.75g/cm3提高至1.99g/cm3。