新型堵漏技術的研究及在S841 井的工程實踐應用

馬志忠，孫永樂，張子明，羅 曼，金 琳，和鵬飛

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

眾所周知，鉆井工程是油氣開發中的重要環節[1]，作業中經常會出現各種復雜情況，井漏就是其中一項[2]，處理不當會直接導致井塌、卡鉆或者井噴事故[3]。上部井段存在漏失、下部井段存在超壓現象非常考驗上部井段的承壓能力。提高鉆井液密度，往往會導致低壓地層發生壓裂性或誘導性漏失[4]。常規的堵漏方法雖然在一定程度上能解決井漏的問題，但停鉆堵漏反復折騰、損失大量時間與費用[5]，影響鉆井速度[6]，且堵漏后存在著無法明顯提高地層承壓能力的情況。注水泥堵漏雖然能在堵漏后提高地層的承壓能力，但是由于其存在著水泥掉塊卡鉆的風險和作業時間長的問題，可能會帶來潛在的復雜情況。如何尋找到一種新的堵漏技術，既能成功實現堵漏的目的，又能夠明顯提高地層的承壓能力，很好的解決井筒內既漏又噴的尷尬局面，同時具備良好的酸溶解堵特性，成為擺在人們面前的一道難題。在石油行業尤其復雜、事故頻發的鉆井工程領域開展此類技術應用研究具有重要意義[7]。

1 工程概況

1.1 地質情況

該構造屬于凹陷西斜坡內繼承性發育的洼中隆，其中斷裂發育。S841 井為一口直井，主要目的層為明下段和東營組，設計完鉆層位東二下段，井深4 025 m（見表1）。

表1 地質分層

1.2 井身結構

鉆前設計井身結構：660.4 mm 井眼（500 m）×508 mm套管（495 m）+444.5 mm 井眼（2 100 m）×339.7 mm 套管（2 095 m）+311.15 mm 井眼（3 500 m）×244.475 mm套管（3 495 m）+215.9 mm 井眼（4 025 m）×177.8 mm尾管（4 020 m）。

鉆后實際井身結構：660.4 井眼（498 m）×508 mm套管（496.15 m）+444.5 mm 井眼（2 116 m）×339.7 mm套管（2 114.48 m）+311.15 mm 井眼（3 391 m）×244.475 mm 套管（3 388.37 m）+215.9 mm 井眼（3 933.88 m）×177.8 mm尾管（3 903.42 m）+152.4 mm 井眼（4 025 m）。

1.3 作業難點

根據本構造區已鉆探井的地質預測：S841 井在1 320 m（斷距35 m）、2 080 m（斷距40 m）、2 680 m（斷距35 m）將鉆遇斷層，井底可能鉆遇二級大斷裂。另外，根據預測，該井在3 500 m 以下存在超壓，地層壓力系數高達1.52。井漏風險和高壓風險并存成為了該井作業中的難點和重點，如何應對作業中可能出現的井漏問題，既能快速實現堵漏又能最大程度的提高地層的承壓能力，為高壓井段的作業提高堅實的基礎成為了一大難題。

2 新型堵漏技術研究

2.1 常規堵漏技術存在的問題

目前處理井漏的方法主要有：向循環池中加入堵漏材料循環堵漏，如SZDL、SEAL、BLN 等；配制橋堵泥漿，擠注堵漏；水泥漿封固堵漏；上述的各種堵漏方法存在如下弊端：

（1）由于漏失孔道大小一般未知，因此導致常規橋漿堵漏材料匹配性無法確定，此外橋漿堵漏劑一般都作用于漏失通道表面前端，無法進入孔道內部；

（2）使用大顆粒堵漏材料時，從鉆井工藝角度需要配合大尺寸通徑的鉆具，MWD 這些小內徑且擁有渦輪的鉆具無法滿足大顆粒材料的通過，因此需要更換光鉆桿、光鉆鋌鉆具，無形中增加了工序，作業時間長；

（3）常規堵漏劑作用于表面，當井壁表面破壞后，容易再次發生井漏；

（4）注水泥塞堵漏也是常用的一種方法，但在后續作業中容易出現水泥塊引起的卡鉆等復雜情況及事故。

2.2 新型堵漏技術的原理

新型堵漏技術的原理是利用一種高酸溶率、高失水、高強度的S 型堵漏劑，其配方（見表2）。該S 型堵漏劑對漏失通道尺寸選擇性小，適用面較廣，適用于孔隙性、裂縫性、斷層性地層的堵漏。使用該堵漏劑堵漏作業時，無需更換簡易鉆具。該堵漏劑擠入地層后，能進入孔道內部，在一定溫度、壓差下能快速失水，稠度逐漸增加，約30 s 內能很快形成具有一定初始強度的濾餅而封堵漏層，其初始承壓可達到4 MPa 以上。在溫度、壓差的作用下所形成的濾餅逐漸凝固，強度可達到30 MPa 以上（見圖1）。該堵漏劑濾餅酸溶率高達80 %以上，有利于酸化解堵，因此也可用于產層井漏的處理。

表2 S 型堵漏劑配方

圖1 S 型堵漏材料強度隨時間變化曲線

3 工程應用與效果

S841 井四開311.15 mm 井眼鉆進至3 391 m，鉆遇巖性為灰質細砂巖和高嶺土膠結的含礫石細砂巖，機械鉆速緩慢，平均機械鉆速1.2 m/h，決定提前中完，后續用215.9 mm 井眼鉆進。

鉆進至3 426.2 m、3 431.0 m、3 445.0 m 時均發生漏失，采用向循環池中加入堵漏材料循環堵漏和配置橋堵泥漿擠注堵漏兩種堵漏方法成功堵漏。但是由于地質預測3 500 m 后存在異常壓力，且地層壓力系數高達1.52，結合上述三處漏失情況，在鉆遇異常壓力前先進行地層承壓試驗，以確定鉆井液密度能否既平衡下部地層壓力又不壓漏上部地層。地漏試驗結果顯示，地層漏失當量鉆井液密度小于1.47 g/cm3，不能滿足下部地層鉆進條件。隨后決定進行S 型堵漏劑堵漏作業。

現場共進行了四次S 型新型堵漏劑堵漏，第一次是在間歇性憋壓的基礎上進行的堵漏，效果不明顯；第二次在擠入后通過延長憋壓時間進行堵漏，讓堵漏材料充分的失水形成強的結構力，最終計算的地層漏失當量密度為1.60 g/cm3，效果明顯，隨后又進行了第三次和第四次試驗，最終計算的地層漏失當量密度為1.61 g/cm3和1.63 g/cm3，均滿足作業要求，具體（見表3）。

通過表3 可以看出，常規堵漏方法雖能夠封堵住漏層，但不能很好的提高地層承壓能力以達到作業所需要求，如下部存在異常壓力時常規堵漏方法就顯得捉襟見肘；而注水泥堵漏方法在后續作業中存在著水泥掉塊卡鉆和作業時間長的問題，不利于提質提效；新型堵漏技術既能封堵漏層同時也可以提高漏層的承壓能力，堵漏效果較好。

4 結語

（1）通過新型堵漏技術的成功應用，有效解決了橋漿堵漏失敗后只能用水泥漿堵漏的歷史難題，同時也消除了因水泥漿堵漏可能造成灌腸、插旗桿、水泥掉塊引發卡鉆事故的潛在隱患。

（2）新型堵漏技術能較好的提高地層的承壓能力。

（3）目前新型堵漏技術在海上多口井得到應用，現場堵漏成功率高達100 %，很好的解決了含大段斷層、破碎帶較長地層、裂縫性地層等的漏失問題，避免了復雜事故的發生。

表3 S 型堵漏劑地層承壓試驗表