松遼盆地北210-5HF井鉆井液堵漏技術(shù)

楊興福，李子鈺

（1.中石化華東石油工程公司六普鉆井液公司，江蘇鎮(zhèn)江 212000；2.中國地質(zhì)大學(xué)，北京 100083）

北210-5F井位于松遼盆地南部長嶺斷陷龍鳳ft鼻狀構(gòu)造帶，為水平開發(fā)井，目的層位為營城組。根據(jù)領(lǐng)井資料顯示，北210井區(qū)存在4口鉆井發(fā)生漏失，發(fā)生漏失的主要層位為泉頭組、登婁庫組及營城組，累計(jì)漏失1 708.81m3，在鉆井過程共計(jì)漏失鉆井液1 049.45m3，固井時(shí)漏失659.36m3。井漏問題一直是影響國內(nèi)外石油勘探、開發(fā)的重大技術(shù)難題[1]。統(tǒng)計(jì)表明，全世界鉆井井漏發(fā)生率占20%~25%，其中惡性漏失所造成的損失占總漏失損失的50%以上[2]，全球的石油行業(yè)每年因井漏造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億元[3]，近年來堵漏技術(shù)得到大量發(fā)展，中小型漏失，常使用的堵漏方式主要為隨鉆堵漏及承壓堵漏。本文使用了一種新型堵漏材料——聚硅纖維，并應(yīng)用承壓堵漏的方式，成功完成了北210-5F井的堵漏。

1 堵漏背景

1.1 施工及漏失情況

北210-5F井完井層位為營城組，領(lǐng)井地質(zhì)資料顯示，泉頭組、登婁庫組及營城組易發(fā)生漏失。北210-5F井于3 200m進(jìn)入營城組，3 300m開始造斜，鉆進(jìn)至井深4 152m因鉆時(shí)升高起鉆，起鉆至4 100m，即有遇卡顯示，后起鉆至3 610m循環(huán)注稠漿清掃井眼，振動(dòng)篩返出較多掉塊。起鉆再下鉆至470m發(fā)現(xiàn)出口返漿流量變小，后下鉆至500m接頂驅(qū)小排量開泵循環(huán)，漏失鉆井液6.4m3，然后進(jìn)行分段循環(huán)降比重的措施，以減少鉆進(jìn)液的漏失量，為堵漏提供條件，避免出現(xiàn)直接下鉆到漏層以上進(jìn)行堵漏時(shí)井口失返造成更大的漏失，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)空液面過低造成的井壁失穩(wěn)，比重由1.30g/cm3降至1.27g/cm3，累計(jì)共漏失68.4m3，下鉆至2 630m循環(huán)期間發(fā)現(xiàn)漏失速率增大，停泵配堵漏漿。

1.2 漏層分析

根據(jù)鄰井北210-3HF井資料顯示，該井二開封登婁庫組，三開鉆井液比重1.30g/cm3未出現(xiàn)漏失現(xiàn)象，且本井在鉆進(jìn)過程中比重提至1.30g/cm3亦未發(fā)生漏失，判斷營城組漏失的可能性較小。根據(jù)本井三開地破試驗(yàn)計(jì)算登婁庫組當(dāng)量密度為1.48g/cm3，本井二開封登婁庫組中部及以上地層，初步判斷漏層在登婁庫與營城界面。后進(jìn)行常規(guī)堵漏，根據(jù)常規(guī)堵漏的漏失情況分析，泵入堵漏漿過程中，上提鉆具時(shí)井口返漿（返漿量?。?，下放鉆具時(shí)井口失返，替堵漏漿后待堵漏漿至3 200m左右后，出口流量明顯增大且持續(xù)返漿，故判斷漏點(diǎn)在登婁庫與營城組交界處。

1.3 井漏原因

北210-5F井自3 200m進(jìn)入營城組至井深4 152m，營城組井段累計(jì)泥巖共計(jì)467m，且?guī)r性剖面顯示該組地層為砂泥巖互層，砂泥交替頻繁，易發(fā)生井壁失穩(wěn)復(fù)雜情況，鉆遇井深3 720m時(shí)發(fā)現(xiàn)有掉塊，后逐步將比重由1.21g/cm3提至1.26g/cm3，但起鉆過程中仍有遇卡顯示，需要上下活動(dòng)鉆具配合帶泵上提，為保證井下安全，本趟鉆（4 101~4 152m）將比重由1.26g/cm3逐步提至1.30g/cm3，后鉆進(jìn)及起鉆過程中未出現(xiàn)漏失現(xiàn)象，但在重新下鉆過程中因壓力激動(dòng)導(dǎo)致井漏。

1.4 漏失鉆井液體系及性能

漏失井段鉆井液體系為聚合物水基鉆井液，密度1.30g/cm3，漏斗黏度61s，塑性黏度28mPa·s，動(dòng)切力12Pa，初終切6Pa/16Pa，API失水3.4mL，泥餅0.4mm，pH9，固相含量12%，含砂量0.2%。

2 堵漏難點(diǎn)及技術(shù)分析

2.1 堵漏難點(diǎn)

泉頭組、登婁庫組及營城組均存在砂泥巖互層，由于使用水基鉆井液鉆井，泥巖易水化膨脹，從而發(fā)生井壁失穩(wěn)、坍塌及掉塊，由于進(jìn)入營城組后發(fā)現(xiàn)有掉塊，因而需要提升鉆井液的比重以維持井壁穩(wěn)定，但重新下鉆過程中又因壓力激動(dòng)從而導(dǎo)致井漏發(fā)生，因此該地層易發(fā)生塌漏同層的復(fù)雜情況。后進(jìn)行常規(guī)堵漏，因3 000m循環(huán)驗(yàn)漏無漏失（排量由25spm逐步提至60spm），下鉆到底逐步提排量至40spm發(fā)現(xiàn)漏失，下鉆過程中發(fā)現(xiàn)鉆井液回吐，起鉆過程中亦出現(xiàn)回吐現(xiàn)象，判斷該漏失為圈閉漏失，導(dǎo)致堵漏材料返出漏層難以架橋，因此常規(guī)堵漏很難有效果。

2.2 堵漏思路

針對常規(guī)堵漏過程中鉆井液有回吐現(xiàn)象，故考慮使用承壓堵漏的方式進(jìn)行堵漏，由于漏失速率較大（23.5m3/h），因此需要再次優(yōu)選堵漏材料及配方，提高堵漏漿的濃度，以細(xì)為主、中粗為輔，并考慮繼續(xù)增加堵漏顆粒中大尺寸材料的使用，小尺寸的堵漏材料進(jìn)入地層裂縫通過架橋原理實(shí)現(xiàn)封堵效果，大尺寸的堵漏材料可受壓變形擠壓進(jìn)入裂縫、空隙，達(dá)到封堵作用。如經(jīng)調(diào)整，堵漏效果仍然不佳時(shí)，考慮采用化學(xué)固結(jié)、凝膠堵漏等其他堵漏方案。

3 堵漏技術(shù)研究

3.1 堵漏材料優(yōu)選及體系構(gòu)建

目前常用的纖維狀堵漏材料主要有竹纖維、棉纖維等，但是這些纖維材料在高溫鉆井液中會碳化、失效，因此無法在高溫井中使用。該新型堵漏材料是一種最新研發(fā)的一種纖維狀堵漏材料。它具有堵漏效果好、耐高溫和配伍性好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用于高溫井的堵漏。

該新型堵漏材料有四類產(chǎn)品型號，為評價(jià)四類型號堵漏材料的性能，進(jìn)行室內(nèi)對比實(shí)驗(yàn)評價(jià)。

3.1.1 對水基鉆井液流變性及濾失量的影響

將這四種型號堵漏材料加入水基鉆井液中，在常溫下和120℃熱滾16h后測量鉆井液的流速、API濾失、高溫高壓濾失，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 鉆井液性能影響

基漿配方：清水（500mL）+3%膨潤土（15g）+0.25% Na2CO3（1.25g）+0.2%DS-301（1g）+3%腐殖酸鉀（15g）+ 0.5%RHPT-2（2.5g）+3%磺化瀝青（15g）；堵漏劑加量3%

由表1可以看出，無論是老化前還是老化后，該纖維加入水基鉆井液后鉆井液的塑性黏度和動(dòng)切力幾乎沒有變化，中壓濾失和高溫高壓濾失量略有降低。因此加入該新型纖維堵漏材料不影響鉆井液的流變性和濾失量。

3.1.2 封堵能力評價(jià)

將這四種型號堵漏材料加入水基鉆井液中，在常溫下和120℃熱滾16h后做沙床滲漏濾失實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 砂床滲漏濾失實(shí)驗(yàn)

基漿配方：清水（500mL）+3%膨潤土（15g）+0.25% Na2CO3（1.25g）+0.2%DS-301（1g）+3%腐殖酸鉀（15g）+ 0.5%RHPT-2（2.5g）+3%磺化瀝青（15g）；堵漏劑加量3%

由表2可以看出，在水基鉆井液中，四類纖維中除了聚硅纖維-4，其余三種纖維對滲透性漏失都有明顯的封堵效果，并且120℃老化后的堵漏效果更好。四類纖維中聚硅纖維-1價(jià)格最低，而聚硅纖維-3堵漏效果最好，因此優(yōu)選出該兩種短纖維進(jìn)一步分析研究。

3.1.3 抗溫性評價(jià)

選取聚硅纖維-1和聚硅纖維-3短纖維加入水基鉆井液中，在180℃、200℃、220℃熱滾16h后做沙床滲漏濾失實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 抗溫性評價(jià)

基漿配方：清水（500mL）+3%膨潤土（15g）+0.25% Na2CO3（1.25g）+0.2%DS-301（1g）+3%腐殖酸鉀（15g）+ 0.5%RHPT-2（2.5g）+3%磺化瀝青（15g）；堵漏劑加量3%

由表3可以看出，聚硅纖維-1和聚硅纖維-3在水基鉆井液中都有著很好的抗溫性能，低于200℃時(shí)聚硅纖維-3有著更好的封堵效果，因此適合用于水基高溫井的隨鉆堵漏 工作。

堵漏配方（濃度33%）：井漿+2%復(fù)合堵漏劑+5%竹纖維（10目）+4%竹纖維+（40~100目）+8%納米封堵劑+3%隨鉆堵漏劑+2%碳酸鈣顆粒（200~400目）+3%短絨纖維+ 2%碳酸鈣顆粒（800目）+4%碳酸鈣（1 500目）+3%聚硅纖維-3。

3.2 堵漏效果

北210-5F井使用優(yōu)選的堵漏體系，更換鉆具組合下鉆進(jìn)行專堵，10月22日18：30組鉆具、下鉆至3 180m；至10月22日21：00配制好堵漏漿；至10月22日21：50泵入濃度33%的堵漏漿27.5m3，泵入過程中漏失16.3m3；至10月22日22：10替漿23m3，替漿過程中漏失4.1m3；至10月23日0：30起鉆至2 630m，進(jìn)行承壓堵漏；至10月23日19：00承壓堵漏完，開防噴器，鉆井液返出1.3m3。10月23日19：00至10月25日動(dòng)態(tài)承壓、分段循環(huán)驗(yàn)漏，2 630m、2 900m、3 100m、3 300m、3 530m、3 730m、3 930m、4 152m開泵循環(huán)，調(diào)整鉆井液性能，排量逐步提至90spm無漏失；10月25日11：30起鉆完，本次專堵成功。

4 堵漏施工過程注意事項(xiàng)

1）保證井底當(dāng)量鉆井比重度不超過1.30g/cm3，漏點(diǎn)當(dāng)量鉆井液密度不超過1.30g/cm3，管鞋處當(dāng)量鉆井液比重不超過地破試驗(yàn)當(dāng)量鉆井液比重，以保證不出現(xiàn)新的漏點(diǎn)且不能將原有漏點(diǎn)的裂縫壓開還能保證堵漏漿更多地進(jìn)入漏層；

2）嚴(yán)格控制泵壓，計(jì)算承壓堵漏的壓力值，最高不超過1.5MPa；

3）配制堵漏漿和注入堵漏漿的時(shí)間要盡量短，防止堵漏劑在進(jìn)入地層裂縫前水化膨脹，從而影響堵漏效果；

4）加強(qiáng)坐崗觀察，密切關(guān)注循環(huán)管液面、泵入量與返出量，計(jì)算漏失，觀察堵漏效果。

5 結(jié)論

1）根據(jù)地質(zhì)資料及領(lǐng)井鉆井資料顯示，鉆井過程中遇復(fù)雜地層，發(fā)生井塌、井漏的風(fēng)險(xiǎn)大，故應(yīng)嚴(yán)格控制鉆井液密度及性能；

2）該井在泉頭組、登婁庫組及營城組均存在砂泥巖互層，使用水基鉆井液，易發(fā)生井壁失穩(wěn)坍塌的復(fù)雜情況，故在鉆遇泥頁巖地層時(shí)應(yīng)提升水基鉆井液的抑制性或考慮使用油基鉆井液；

3）該井進(jìn)行常規(guī)堵漏，發(fā)現(xiàn)鉆井液回吐，判斷該漏失為圈閉漏失，導(dǎo)致堵漏材料返出漏層難以架橋，因此后續(xù)使用承壓堵漏的方式成功封堵了漏失地層；

4）堵漏材料中，優(yōu)選新型堵漏材料的四類纖維，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該新型堵漏材料對水基鉆井液性能影響小；堵漏纖維-1、堵漏纖維-2、堵漏纖維-3均具有良好的堵漏性能；且抗溫性能良好，適用于高溫深井的堵漏；

5）由于常規(guī)堵漏過程中的回吐現(xiàn)象及較大的濾失速率，因此提升堵漏漿的濃度，堵漏材料以細(xì)為主，中、粗為輔。