伊拉克米桑油田Abu區塊儲層防漏堵漏技術

張麗華， 楊培高， 靳恒濤， 李景濤，

李海彪1， 陳京原4， 張偉3， 王小娜1

Abu區塊是伊拉克米桑油田三個油區之一，油氣儲藏在Asmari層，儲層巖性主要為灰巖、白云巖，構造微裂縫及溶蝕性孔、縫發育，連通性極好，地層壓力很低，鉆開目的層在壓差作用下存在著漏失風險，且堵漏難度很大[1-2]。2014年統計Abu區塊漏失井平均單井漏失達2 930.87 m3、損失時間達525.33 h（21.89 d）。為了更好地保護油層、降低經濟損失、縮短建井周期，分析研究了Abu區塊儲層漏失機理，優化了現有可酸溶堵漏材料配方，制定出防漏堵漏技術措施[3-5]，在幾口井的鉆井實踐中收到了良好的效果。

1 漏失情況及堵漏難點

1.1 漏失情況

2014～2015年間，伊拉克米桑油田Abu區塊儲層構造裂隙、溶蝕縫線及次生孔隙的非均質特征，使得施工井漏失程度各不相同，大多數井鉆井液中的隨鉆堵漏材料能封堵儲層孔、縫，少數井則漏失比較嚴重。在22口完成井中漏失井占10口，漏失層位為Asmari儲層的白云巖和灰巖地層，其中Upper kirkuk地層灰巖漏失比較嚴重。漏失井中有6口失返，堵漏時間長、堵漏難度大，均發生在灰巖地層。6口井共漏失鉆井液9 988.72 m3，占總漏失量的88.98%；共損失時間2 440.67 h，占總損失時間的89.83%。造成失返性漏失的主要原因：灰巖地層中孔、縫或洞尺寸較大，網狀結構強度較弱；鉆井液密度過高，與儲層壓差太大；井下復雜造成地層原始網狀結構嚴重破壞。如AGCS-41、AGCS-42等井漏失后上提鉆具遇卡（鉆屑下沉造成環空不暢），被迫開泵倒劃眼；AGCS-27井漏堵漏后鉆具內孔被堵漏劑堵死，起鉆過程中發生溢流，被迫關封井器環空平推，人為加大儲層漏失通道。

現場采用的堵漏措施主要為水泥漿與橋堵相結合的方式，尤其是前期堵漏過程中，以AGCS-27井為例，由于甲方禁止儲層段使用水泥堵漏，所用鉆井液堵漏配方見表1。

表1 AGCS-27井多次堵漏配方

開始所用堵漏材料以常規果殼和云母為主，對于滲透性漏失能夠發揮很好的堵漏效果，但是鉆遇較大的裂縫發生惡性漏失后，先后多次嘗試各種大小的堵漏材料復配，效果有限，主要原因在于井下裂縫較大，無法架橋形成封堵層，過大的顆粒又存在泵送的難題，后續該井通過利用工具送入大尺寸堵漏材料[6]，同時結合酸溶水泥堵漏，實現繼續鉆進。因此，前期總的堵漏原則是一般采用較大顆粒及濃度堵漏漿擠進漏層減小漏速后，再用酸性水泥漿堵漏，建立循環后使用橋堵漿堵漏。綜合來看，整體堵漏效率不高，盡管部分井多次堵漏也能夠成功堵漏，但是耽誤的周期較長，因此需要對漏失機理開展更細致的分析，并在此基礎上對堵漏配方和施工工藝進一步優化。

1.2 漏失機理

Abu區塊儲層為第三紀Asmari（Jeribe-Euphrate、Upper kirkuk），巖性主要是灰巖和白云巖，同時也是主要的漏失層。儲層儲集類型為次生孔洞，構造微裂縫及溶蝕縫線發育，孔喉分選較好，孔隙度一般為5%～15%，儲藏著油、氣、水等地層流體，原始地層壓力系數1.10。經多年油氣開采，地層壓力有所降低，目前Abu區塊地層壓力系數不超過1.03。儲層中孔、縫、洞呈現網狀結構，其尺寸范圍分布較廣，從微米級到厘米級不等，但非均質性嚴重。以漏失比較嚴重的AGCS-33井為例，該井在3 000～3 100 m井段發生嚴重漏失，從AGCS-33井3 078～3 079 m井段取出的巖心（如圖1所示），可以明顯發現多級裂縫的存在，同時對應的該井段的測井成像圖（如圖2所示），進一步驗證了非均質裂縫的存在，甚至部分縫洞的存在。

圖1 AGCS-33井鉆井取出的部分巖心（3 078～3 079 m井段）

因此該地層漏失通道主要以裂縫為主，縫洞結合。當鉆開儲層后，由于井筒壓力大于地層壓力，井內部分鉆井液進入縫、孔、洞，流向地層深處，發生天然裂縫漏失；同時，較薄弱的孔、縫結構在較大壓差作用下遭到破壞，形成更大的漏失通道，發生更嚴重的誘導漏失。

圖2 AGCS-33井3 077～3 079 m測井成像圖

1.3 堵漏技術難點

1）在靜止堵漏的過程中，利用鉆井液中固相顆粒及部分鉆屑聚結在漏失點或漏失通道的瓶頸處，在地層中黏土吸水膨脹的作用下，可以形成穩固的封堵層。Abu區塊的灰巖、白云巖漏失地層中黏土成分很少，靜止堵漏只能依靠隨鉆堵漏材料與鉆屑，因此難以形成穩固的封堵層。

2）進行橋堵的關鍵是在漏失通道內形成牢固的架橋，其首要任務是利用剛性材料對裂縫進行預支撐，在保證一定強度的架橋后，彈性或纖維等材料再進行填充，才能保證封堵層的承壓能力。漏失通道越大，架橋越困難，橋堵的難度也越大。Abu區塊儲層中孔、縫、洞呈現網狀結構，其尺寸范圍分布較廣，從微米級到厘米級不等，非均質性嚴重，在鉆遇大的漏失通道時，架橋難度增大。

3）水泥堵漏是將水泥漿注入或擠進漏失通道，通過水泥漿的凝結封堵漏失通道。由于水泥漿在裂縫或孔洞內與鉆井液污染變稠，致使流動阻力增大，孔、縫尺寸越小流動阻力越大；另外，水泥顆粒相對較大，難以進入微小縫、洞，而Abu區塊儲層裂縫寬度或孔洞尺寸從微米級到厘米級不等，因此在一定壓力下，水泥漿只進入一些尺寸較大的漏失通道，且一次性完全堵漏成功并達到一定承壓，其難度很大。

1.4 堵漏原則

綜上所述，Abu區塊儲層的次生孔洞、構造微裂縫、溶蝕縫線發育及較低的地層壓力是井下漏失的主要原因，如果措施不當很可能加大漏失通道，為堵漏工作增加難度。因此室內優化堵漏配方的基本原則是：①基于保護儲層的考慮，優先選用可酸溶堵漏材料，例如可酸溶大理石顆粒，云母，可酸溶纖維等[7-11]；②考慮到漏失層同時存在井壁失穩的問題，很多情況下為保證井壁穩定需要提高鉆井液密度，因此需要優選承壓能力較高的剛性材料作為架橋材料[12]；③碳酸鹽巖地層漏失經常是因為大裂縫甚至溶洞的天然發育，橋接堵漏材料因為泵送等問題有其局限性，現場施工需要配套的可酸溶水泥漿工藝。

2 堵漏配方及防漏堵漏技術的優化

2.1 堵漏配方的優化

前期所用的堵漏配方主要以果殼、云母、單封等常規堵漏材料為主，忽略了與地層裂縫大小的配伍性，很多情況下容易造成“封門”現象，另外沒有進行很好地承壓作業，導致在后續提高鉆井液密度過程中再次發生漏失。室內在分析前期所用鉆井液堵漏配方的基礎上，對配方進行了優化：通過引入不同粒徑的大理石等剛性架橋材料，進一步提高了堵漏層的承壓能力；通過引入可酸溶堵漏纖維，進一步增強了堵漏層的強度；針對不同的裂縫大小，對架橋材料和填充材料的粒徑大小進行了級配優化，級配優化的原則為將2/3架橋理論與D90規則相結合設計架橋顆粒尺寸，以漏失通道尺寸的1/4～1/3設計填充顆粒的尺寸。以封堵孔徑為5 mm的裂縫為例，大理石顆粒作為主架橋顆粒，5%大理石架橋顆粒（粒徑為3～5 mm）組成為：（粒徑為4～5 mm）大理石顆粒2%+（粒徑為3～4 mm）大理石顆粒3%，同時配合5%左右的（粒徑為1～3 mm）大理石顆粒進一步輔助架橋和填充堵漏層。室內將堵漏漿在100 ℃老化6 h后，采用DLM-01堵漏模擬儀器評價不同配方對縫板的封堵效果，結果見表2。由表2可知，與原有常規材料為主的堵漏配方相比，承壓能力由原來的3.5 MPa提高到7 MPa以上，堵漏材料酸溶率由原來的50%提高到75%以上。

2.2 防漏堵漏技術措施的優化

1）注重做好綜合防漏工作。前期鉆進過程中，防漏工作重視程度不夠，很多時候一開始可能只是小裂縫滲透性漏失，但是由于沒有及時對該類裂縫進行有效封堵，導致后續繼續鉆進過程中，隨著壓差的增大，誘導裂縫逐漸增大，增加了后續堵漏的難度，因此進入易漏地層前，鉆井液中加入濃度為2%～3%的可酸溶隨鉆堵漏材料，主要以超細碳酸鈣配合少量的可酸溶超細短纖維為主，同時提高鉆井液的護壁能力，并盡可能減小井筒流體與地層之間壓差，使隨鉆堵漏顆粒在較小的壓差下封堵地層中的裂縫與孔洞。鉆穿儲層后起進技術套管內循環，將鉆井液密度緩慢提高至設計上限，使暫堵層逐漸壓實。

表2 不同配方系列對縫板的封堵效果

2）前期發生大漏的情況下，經常是采用多次橋堵效果不好的情況下，再考慮采用可酸溶水泥進行堵漏，多次橋堵作業容易造成井下漏失的復雜化，甚至有的井在多次橋堵作業后造成漏失地層返吐現象嚴重，從而降低了后續酸溶水泥堵漏的成功率。因此，后續鉆井過程中，根據漏失井漏速、鉆井參數等具體情況，在發生惡性漏失，并且綜合判斷井下為大裂縫的情況下，優先選用可酸溶水泥封堵較大的漏失通道，再結合鉆井液橋接堵漏工藝進一步封堵較小的漏失通道，并逐步提高地層的承壓能力。

3 現場應用

通過總結分析已完成的漏失井資料，根據區塊漏失機理與堵漏機理，結合對堵漏材料的優選，制定了優化后的防漏、堵漏技術措施。后期鉆井實踐中，AGCS-45等3口井在降低鉆井液密度的同時，加大了隨鉆堵漏材料的濃度，均未發生井下漏失情況，防漏效果顯著；AGCS-44井等2口井的儲層鉆進時發生漏失，漏速最大達到了17 m3/h，通過采用優化后的鉆井液堵漏配方，均1次堵漏成功，其中AGCS-44井堵漏成功后，將鉆井液的密度提高至1.18 g/cm3，完鉆后因井下垮塌又將密度提高到1.21 g/cm3，均未發生漏失。以AGCS-44井應用為例。

AGCS-44井鉆進至井深3 106.60 m發現漏失。在鉆進過程中，井段3 106.50～3 106.60 m有放空現象，鉆壓由6 t瞬間下降為0 t，泵壓由12 MPa下降為8 MPa，出口流量明顯減小。發現漏失后測漏速為17 m3/h。漏層層位是上基爾庫克（Upper Kirkuk），巖性為灰巖。漏失前排量為1.4 m3/min，泵壓為12 MPa，鉆井液密度為1.13 g/cm3，黏度為83 s。

結合鄰井資料及該井漏失情況，初步判斷井下漏失為中等裂縫導致的漏失，以能封堵5 mm裂縫為主要原則，設計配方為：現場鉆井液+3%大理石顆粒（粒徑為3～5 mm）+3%大理石顆粒（粒徑為1～3 mm）+4%大理石顆粒（粒徑小于1 mm）+1%可酸溶長纖維+2%可酸溶短纖維+3%云母（粗中細各1%）+3%橡膠粒（粗中細各1%）+1%延遲膨脹材料+5%單向壓力封閉劑+7%超細碳酸鈣。井下起鉆至技術套管內2 860 m，靜置觀察。期間按設計配方配制堵漏漿20 m3，密度為1.14 g/cm3，黏度滴流，下鉆至井底。小排量逐步頂通，建立循環后提高排量至1.1 m3/min，泵入堵漏鉆井液13 m3，堵漏漿進入環空后排量提至1.6 m3/min，替漿30 m3，起鉆至井深2 680 m（技術套管內）。靜止憋壓堵漏小排量0.06 m3/min泵入2.5 m3后立管壓力緩慢升至5.5 MPa，緩慢泄壓后開封井器，循環調整鉆井液性能，鉆井液密度提高至1.18 g/cm3，下鉆至井深3 106.60 m， 以1.6 m3/min的排量循環，未發現井下漏失。后期完井作業期間，鉆井液密度進一步提高到1.21 g/cm3，仍然沒有發生漏失現象。

4 結論與認識

1．對井下漏失地層裂縫發育情況的認識程度，對于設計堵漏配方和提高堵漏成功率具有重要的影響，因此鉆井之前，需要詳細地調研鄰井漏失資料，為后續堵漏方案的制定提供借鑒。

2．做好防漏工作，對于避免進一步的惡性誘導漏失的發生具有重要作用；同時漏失層鉆進盡可能減小壓差，一旦發現井漏及時處理，以減輕漏失對地層原始孔縫結構的破壞，避免加大漏失通道，增加橋堵難度。

3．在詳細分析漏失機理的基礎上，室內從酸溶率和承壓能力2個方面對堵漏配方進行了優化，結合堵漏工藝措施的優化，提高了后續漏失井的堵漏成功率，縮短了鉆井周期。

[1]李松，康毅力，李大奇，等.裂縫性地層H-B流型鉆井液漏失流動模型及實驗模擬[J].石油鉆采工藝，2016（06）：57-62.

LI Song， KANG Yili，LI Daqi et al. Mud loss circulation model and experimental simulation of H-B flow pattern drilling fluid[J]. Oil Drilling & Production Technology，2016（6）：57-62.

[2]郭京華，夏柏如，王長生等.也門裂縫性基巖油氣藏鉆井液技術[J].石油鉆采工藝，2012（1）：46-49.

GUO Jinghua， XIA Bairu， WANG Changsheng et al.Drilling fluid technology for fracture base reservoir in Yemen[J]. Oil Drilling & Production Technology，2012（1）：46-49.

[3]張希文，李爽，張潔等。鉆井液堵漏材料及防漏堵漏技術研究進展[J]. 鉆井液與完井液，2009，26（6）：74-76.

ZHANG Xiwen，LI Shuang，ZHANG Jie，et al.Development of mud loss control material and technology[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid，2009，26（6）：74-76.

[4]劉延強，徐同臺，楊振杰，等.國內外防漏堵漏技術新進展[J]. 鉆井液與完井液，2010，27（6）：80-85.

LIU Yanqiang， XU Tongtai， YANG Zhenjie，et al.Development of loss control technology all over the world[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid， 2009，26（6）：74-76.

[5]薛玉志，唐代緒，劉振東，等.可控膨脹堵漏劑包覆工藝技術研究[J].鉆井液與完井液，2008，25（5）：23-25.

XUE Yuzhi，TANG Daixu，LIU Zhendong，et al. Coating technology of controlled swelling material[J]. Drilling Fluid& Completion Fluid， 2008，25（5）：23-25.

[6]陳德銘，劉煥玉，董殿彬， 等。伊拉克米桑油田AGCS27 井裂縫性嚴重漏失堵漏新方法[J]. 鉆井液與完井液，2015，32（2）：55-57.

CHEN Deming，LIU Huanyu， DONG Dianbin， et al.Loss control new method used on AGCS27 well in Missan Oilfield o f Iraq[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid，2015，32（2）：55-57.

[7]呂開河，邱正松，魏慧明，等.自適應防漏堵漏鉆井液技術研究[J].石油學報，2008，29（5）：757-760.

LYU Kaihe， QIU Zhengsong， WEI Huiming， et al.Self-suitable loss prevention and control technology[J].Petroleum Journal， 2008，29（5）：757-760.

[8]王先兵，陳大鈞，蔣寬，等.一種新型隨鉆堵漏劑ZTC-1的生產工藝及性能評價[J].鉆井液與完井液，2009，26（5）：29-31.

WANG Xianbing，CHEN Dajun，JIANG Kuan，et al.Production technology and performance test of a new LCM while drilling ZTC-1[J]. Drilling Fluid &Completion Fluid， 2009，26（5）：29-31.

[9]熊繼有，程仲，薛亮，等.隨鉆防漏堵漏技術的研究與應用進展[J].鉆采工藝，2007，30（2）：7-10.

XIONG Jiyou，CHENG Zhong， XUE Liang， et al.Development of loss control technology while drilling[J].Drilling & Production Technology， 2007， 30（2）：7-10.

[10]景步宏，儲明來，丁建林，等.大裂縫性漏失堵漏新技術[J].特種油氣藏，2009，16（1）：92-94.

JING Buhong， CHU Minglai， DING Jianlin ， et al. New loss control technology in big fracture[J]. Special Oil Reservoir， 2009，16（1）：92-94.

[11]王富華，魏振祿，亢連禮，等.一種新型鉆井防漏堵漏劑的研究與應用[J].鉆井液與完井液，2006，23（3）：42-44.

WANG Fuhua，WEI Zhenlu，KANG Lianli， et al.Research and application of a new LCM while drilling [J].Drilling Fluid & Completion Fluid， 2006，23（3）：42-44.

[12]韓子軒， 林永學， 柴龍， 等. 裂縫性氣藏封縫堵氣技術研究[J]. 鉆井液與完井液，2017，34（1）：16-22.

HAN Zixuan，LIN Yongxue，CHAI Long，et al.Plugging micro-fractures to prevent gas-cut in fractured gas reservoir drilling[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid，2017，34（1）：16-22.