松遼盆地北210-5HF井鉆井液堵漏技術

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，江蘇鎮江 212000；2.中國地質大學，北京 100083）

北210-5F井位于松遼盆地南部長嶺斷陷龍鳳ft鼻狀構造帶，為水平開發井，目的層位為營城組。根據領井資料顯示，北210井區存在4口鉆井發生漏失，發生漏失的主要層位為泉頭組、登婁庫組及營城組，累計漏失1 708.81m3，在鉆井過程共計漏失鉆井液1 049.45m3，固井時漏失659.36m3。井漏問題一直是影響國內外石油勘探、開發的重大技術難題[1]。統計表明，全世界鉆井井漏發生率占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]，全球的石油行業每年因井漏造成的經濟損失達數億元[3]，近年來堵漏技術得到大量發展，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，領井地質資料顯示，泉頭組、登婁庫組及營城組易發生漏失。北210-5F井于3 200m進入營城組，3 300m開始造斜，鉆進至井深4 152m因鉆時升高起鉆，起鉆至4 100m，即有遇卡顯示，后起鉆至3 610m循環注稠漿清掃井眼，振動篩返出較多掉塊。起鉆再下鉆至470m發現出口返漿流量變小，后下鉆至500m接頂驅小排量開泵循環，漏失鉆井液6.4m3，然后進行分段循環降比重的措施，以減少鉆進液的漏失量，為堵漏提供條件，避免出現直接下鉆到漏層以上進行堵漏時井口失返造成更大的漏失，進而導致環空液面過低造成的井壁失穩，比重由1.30g/cm3降至1.27g/cm3，累計共漏失68.4m3，下鉆至2 630m循環期間發現漏失速率增大，停泵配堵漏漿。

1.2 漏層分析

根據鄰井北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未出現漏失現象，且本井在鉆進過程中比重提至1.30g/cm3亦未發生漏失，判斷營城組漏失的可能性較小。根據本井三開地破試驗計算登婁庫組當量密度為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。后進行常規堵漏，根據常規堵漏的漏失情況分析，泵入堵漏漿過程中，上提鉆具時井口返漿（返漿量小），下放鉆具時井口失返，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返漿，故判斷漏點在登婁庫與營城組交界處。

1.3 井漏原因

北210-5F井自3 200m進入營城組至井深4 152m，營城組井段累計泥巖共計467m，且巖性剖面顯示該組地層為砂泥巖互層，砂泥交替頻繁，易發生井壁失穩復雜情況，鉆遇井深3 720m時發現有掉塊，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，后鉆進及起鉆過程中未出現漏失現象，但在重新下鉆過程中因壓力激動導致井漏。

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 堵漏難點及技術分析

2.1 堵漏難點

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，從而發生井壁失穩、坍塌及掉塊，由于進入營城組后發現有掉塊，因而需要提升鉆井液的比重以維持井壁穩定，但重新下鉆過程中又因壓力激動從而導致井漏發生，因此該地層易發生塌漏同層的復雜情況。后進行常規堵漏，因3 000m循環驗漏無漏失（排量由25spm逐步提至60spm），下鉆到底逐步提排量至40spm發現漏失，下鉆過程中發現鉆井液回吐，起鉆過程中亦出現回吐現象，判斷該漏失為圈閉漏失，導致堵漏材料返出漏層難以架橋，因此常規堵漏很難有效果。

2.2 堵漏思路

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

3 堵漏技術研究

3.1 堵漏材料優選及體系構建

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點，非常適合用于高溫井的堵漏。

該新型堵漏材料有四類產品型號，為評價四類型號堵漏材料的性能，進行室內對比實驗評價。

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，實驗結果如表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

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驗，實驗結果如表2所示。

表2 砂床滲漏濾失實驗

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價格最低，而聚硅纖維-3堵漏效果最好，因此優選出該兩種短纖維進一步分析研究。

3.1.3 抗溫性評價

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驗，實驗結果如表3所示。

表3 抗溫性評價

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井使用優選的堵漏體系，更換鉆具組合下鉆進行專堵，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日動態承壓、分段循環驗漏，2 630m、2 900m、3 100m、3 300m、3 530m、3 730m、3 930m、4 152m開泵循環，調整鉆井液性能，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

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

2）嚴格控制泵壓，計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間要盡量短，防止堵漏劑在進入地層裂縫前水化膨脹，從而影響堵漏效果；

4）加強坐崗觀察，密切關注循環管液面、泵入量與返出量，計算漏失，觀察堵漏效果。

5 結論

1）根據地質資料及領井鉆井資料顯示，鉆井過程中遇復雜地層，發生井塌、井漏的風險大，故應嚴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，易發生井壁失穩坍塌的復雜情況，故在鉆遇泥頁巖地層時應提升水基鉆井液的抑制性或考慮使用油基鉆井液；

3）該井進行常規堵漏，發現鉆井液回吐，判斷該漏失為圈閉漏失，導致堵漏材料返出漏層難以架橋，因此后續使用承壓堵漏的方式成功封堵了漏失地層；

4）堵漏材料中，優選新型堵漏材料的四類纖維，實驗結果表明，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）由于常規堵漏過程中的回吐現象及較大的濾失速率，因此提升堵漏漿的濃度，堵漏材料以細為主，中、粗為輔。