玉門油田酒東C2區塊鉆井漏失和預防

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象，是鉆井工程中常見的井下復雜情況之一，輕微的漏失會使鉆井工作中斷，嚴重的漏失要耽誤大量的生產時間，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，導致部分井段或全井段報廢[1]。

對于井漏有三種不同性質的分類：①從漏失速度上主要分為根據鉆井液漏失速度對井漏程度進行劃分，分成5類，從微漏到嚴重漏失，是現場判別井漏程度的依據；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，當鉆遇天然裂縫或溶洞時，因漏失壓力較低而發生的漏失，稱為自然漏失，由于鉆井施工導致的鉆井液漏失，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經驗法，對區域完鉆井漏失發生巖性及鉆井時的反應進行統計分析；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，如轉子流量計探測漏層位置；④鉆井液正反循環法，是測定正反循環時的進出口流量Q，根據相關計算公式，計算出漏失層位的大體位置。

1 區域鉆井漏失概況

統計自2009年至2018年玉門油田酒東C2區塊發生鉆井液漏失共10井次，根據統計資料，將發生的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下套管及固井循環時5井次。井漏發生井次最多為下套管及固井循環過程中。

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致次生事故發生。

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，首先是根據發現井漏時的井深、發生井漏時的工況和固井返高限定井段；然后根據測井資料，在地層發生鉆井液漏失，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 鉆進時發生漏失層位判別

C2-4井鉆進至井深3973m發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 固井循環時發生漏失

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，泵壓穩定，出口不返，堵漏無效，固井作業候凝24小時測聲幅，水泥返高1800m，與設計相符。根據完井電測數據顯示，在600～950m層段(第四系下部)，電阻率曲線呈現較大“雙軌”特征，說明該層段地層滲透性好，是發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，固井作業候凝24小時測聲幅，注入水泥160m3，固井中途出口無返出，預計水泥返至井口，實際水泥返高3025m，技術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 漏失成因規律分析

2.2.1 漏失層位分布

酒東C2區塊地層壓力系統復雜，經實鉆，第四系下部地層(埋深850m左右)承壓能力當量密度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1.85～1.90。該區井身結構為三層，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，鉆井液密度過高導致柳溝莊和中溝組地層交界面經常發生鉆井漏失。

2.2.2 漏失成因分析

深井中，鉆進環空壓耗當量密度為0.10～0.2g/cm3，在鉆井液經長時間靜置后，粘切力升高，激動壓力增加的當量密度在0.03g/cm3左右，下部高壓儲層地層壓力系數1.85～1.90，附加0.05 g/cm3，加上鉆井施工過程中的循環壓耗和激動壓力，井底鉆井液當量密度在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生井漏的主要人為原因，究其原因是對該區縱向上的地層壓力和地層承壓能力認識不足。

3 鉆井漏失預防及處理

3.1 鉆井工程施工預防

3.1.1 井身結構優化

第四系地層承壓當量密度1.85～1.90g/cm3，柳溝莊與中溝組交界面，地層承壓當量密度2.04～2.15g/cm3，白堊系高壓水層壓力1.85～1.90(密度設計附加0.05g/cm3)，重新分析地層三壓力預測剖面，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 優化工程參數

根據公式(1)和公式(2)和地層承壓能力限制套管下放速度、開泵循環參數等。其中pf、pme和pp分別為地層破裂壓力、鉆井液當量密度(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。

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”

該技術是一種使用剛性、不規則顆粒狀的專用系列材料，或配合常規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。

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(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。可擴大安全密度窗口0.10～0.30g/cm3及以上。

3.2.2 雷特高承壓堵漏技術

雷特高承壓堵漏技術是一種以高承壓、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。可提高承壓0.30g/cm3以上。

性能特點：薄片易翻轉架橋、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，化學穩定性好)、具有一定的酸融度(最大酸溶度21.5%)。

4 現場應用

C3-17井為酒東的一口常規開發井，井型為直井，根據地層三壓力預測剖面，設計為三層井身結構，井身結構次序為：Φ374.65mm/Φ273.05mm×1500m+Φ244.5mm/Φ193.7mm×4330m+Φ168.3mm/Φ127mm×5010m，設計表層下深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，當量密度1.95g/cm3，地層未發生漏失。以1.95g/cm3為ECD限定下套管加速度0.05m/s2、下放速度0.2m/s和套管循環排量。C3-17井中完固井順利實施，未發生井漏。

5 結語

(1) C2區塊主要為工程施工過程中鉆井液當量密度超過地層承壓能力將地層壓裂，而導致的人為漏失，且鉆井液漏失性質較嚴重，多數為鉆井液失返性漏失；

(2)根據測井資料和工程施工資料，判斷出C2 區塊主要漏失層(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；工程中可根據施工經驗，對薄弱層的承壓能力進行統計分析，從設計源頭預防井漏的發生；

(3)文章中對該區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；并多采用現場水力壓裂試驗精確薄弱地層承壓能力。