樹脂球堵漏工藝在塔中區塊的應用及認識

張覺文， 何世明， 陳世榮， 劉 剛， 榮 雄， 劉開松

1西南石油大學 2中國石油川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院 3中國石油川慶鉆探工程有限公司安全環保質量監督檢測研究院 4中國石油玉門油田分公司油田作業公司

0 引言

塔中400×104t產能建設項目是國內規模最大的油氣開發EPC總承包項目。塔中地區主要目的層奧陶系儲層發育較為連續，為碳酸鹽孔洞型和裂縫—孔洞型儲層[1- 5]。其孔洞、裂縫連通性非常好，存在開泵漏失、停泵溢流的特點。鉆遇孔洞、裂縫時，鉆井液因與地層流體存在密度差而發生重力置換，導致漏溢同存復雜情況。統計表明，塔中EPC項目22口完成井中17口井目的層發生漏失，其中16口井發生惡性漏失，漏失井占完成井總數的77.27%，漏失鉆井液總量高達6.80×104m3，漏失井平均單井漏失鉆井液量3 999.27 m3。目的層井漏不僅帶來井下安全、井控安全等問題，同時造成巨大的時間和經濟成本耗費，已成為制約塔中地區油氣資源勘探開發的重要工程技術難題。長期以來，針對塔中地區奧陶系惡性漏失[6]，多次嘗試常規堵漏工藝[7- 8]均收效甚微，亟需開展堵漏新技術研究。

針對塔里木中部地區奧陶系鉆完井過程嚴重井漏與常規堵漏技術應用效果不佳的問題，本文首先分析了塔中奧陶系井漏特征與堵漏作業難點，然后據此提出了一種樹脂球堵漏工藝技術，介紹了樹脂球堵漏的技術原理、材料組成和工藝流程，最后分析了樹脂球堵漏技術在X井的應用效果。

1 塔中區塊奧陶系井漏特征和堵漏難點

由于儲層的特殊與復雜性[9- 12](含高濃度硫化氫)，目前塔中地區一般在儲層鉆進中采用漏失即完井的作業方式。然而，EPC項目為實現地質目標，需穿越多個(一般為3個)地質靶區，故采用邊漏邊鉆的強鉆方式，存在巨大的井控與安全風險。常規橋漿堵漏技術因存在儲層通道被堵死的風險，被項目建設方所禁止。當前塔中奧陶系儲層鉆井過程的井漏[13- 14]存在以下特點：

(1)儲層以孔洞、裂縫—孔洞型為主，溶洞與裂縫型發育；上奧陶統以基質孔隙和微裂縫為主，下奧陶統鷹山組和部分上奧陶統縫洞極為發育；地層溫度120～142 ℃，地層壓力系數1.00～1.26。

(2)儲層裂縫與溶洞具有相互伴生的特點，以斜交縫、高角度縫、X狀剪切縫、網狀縫為主。裂縫寬度在0.2～100 mm，延伸長度10～100 cm，裂縫形態平直、規模大，形成溶縫或溶洞。

(3)在鉆井過程中井漏主要表現為溢流壓井直接壓漏地層(如鉆井液密度過高、蹩泵導致井漏)、鉆遇放空井段或漏層。

由于地質條件復雜、縫洞發育，常規堵漏技術在塔中區塊應用效果不佳，主要表現為：

(1)水平段長，井眼尺寸小，堵漏時鉆具、井眼易堵塞。

(2)傳統堵漏材料高溫下易發生碳化變形，不能滿足塔中低密度高溫水平井的特點需求，導致堵漏成功率低，復漏幾率大。

(3)考慮油氣層保護，可選用的堵漏材料受限。

(4)塔中大型縫洞漏失采用常規橋漿堵漏、特種凝膠堵漏無法形成穩定的有效橋堵，大部分堵漏工藝僅僅提高靜液面、減小漏速的效果，但井漏處理仍然存在挑戰。

2 樹脂球堵漏工藝技術

2.1 樹脂球堵漏技術思路

由于塔中區塊奧陶系儲層高溫、縫洞發育、縫洞規模較大，常規堵漏技術的架橋封堵和凝膠隔斷難以在大型縫洞內形成有效封堵層，從而導致封堵失敗。鑒于此，本文提出一種樹脂球堵漏工藝技術,首先通過大尺寸樹脂球在縫洞內架橋，將大尺寸縫洞變成孔隙；其次利用多種堵漏材料協同充填封堵剩余孔隙，從而達到堵漏目的。樹脂球堵漏技術克服了常規堵漏材料無法形成穩定的有效橋堵、不能滿足深井水平井堵漏的技術需求等難題。

利用樹脂球配合堵漏技術進行堵漏作業，核心是通過樹脂球將大型縫洞變為小型縫洞，然后使用粗、中粗酸溶性堵漏材料顆粒架橋、填充，進一步將小型縫洞變為微孔隙，最后利用細顆粒、纖維類材料填充、封堵并形成濾餅，從而實現有效封堵。

2.2 樹脂球和投球裝置

樹脂球作為人工合成材料，無滲漏率，可作為堵漏架橋材料，樹脂球具有比強度高、比模量大、抗疲勞性能好等特點。通過鉆具利用投球裝置向井內漏失層泵送一定尺寸的樹脂球，通過初步架橋將大型縫洞改變為小型縫洞。

(1)粒徑選擇。常用樹脂球規格為10 mm，19 mm，30 mm，依據“2/3架橋規則”確定樹脂球的規格。現場還常常在投樹脂球堵漏后，采用下鉆探明樹脂球位置的方式來判斷樹脂球的粒徑是否與漏層縫、洞適配，再進行下一次堵漏施工。

(2)投球裝置包括底座、連續油管滾筒及加球器。該裝置可帶壓工作，最高工作壓力可達105 MPa，且一次性裝球5×104顆，送球時出球速度全部由泵車排量控制，簡單可靠，最高速率可達3 000顆/min，能滿足大數量快速投球作業。

2.3 堵漏劑

(1)雷特超強堵漏劑。一種高溫穩定，惰性、熱固性材料，在高溫高壓作用下不會吸水、軟化或膨脹且與鉆井液的兼容性好。承壓能力高達14 MPa 以上。在樹脂球堵漏工藝技術中起到鍥形封堵的作用，鍥入地層后不易返吐，堵漏后地層承壓能力提高，封堵層穩定。

(2)雷特隨鉆堵漏劑。其高溫穩定、化學惰性，針對裂縫性漏失能提高地層承壓能力。在樹脂球堵漏工藝技術中起到小顆粒填充封縫堵氣的作用。

(3)雷特酸溶性堵漏劑。主要成分為酸溶性特種礦物質，酸溶率在98%以上，適用于產層堵漏。在樹脂球堵漏工藝技術中起到片狀顆粒嵌入裂縫架橋、卡喉，小顆粒材料充填封堵的作用。

結合以上三種新型堵漏劑的特點[15]，與常規橋漿堵漏劑按照一定比例進行復配，形成獨特的雷特超強堵漏橋漿。

2.4 樹脂球堵漏步驟

(1)向鉆桿內注入一定量的前置液，由于液面不在井口，鉆具內可能存在氣柱，足夠的前置液能保證堵漏樹脂球一直在液體中可控下行，防止堵漏樹脂球在氣柱中自由下落產生堆積導致堵水眼。

(2)用 700 型水泥車投擲注入樹脂球若干，同時注入一定量的攜帶漿，避免樹脂球在鉆桿水眼內無序下落，造成鉆具水眼被堵。

(3)再泵入一定數量的后置液，避免攜帶漿被竄混、沖稀。

(4)替井漿，將堵漏樹脂球全部推出鉆具水眼。

(5)地面配制雷特超強堵漏橋漿，進行橋漿堵漏作業。

(6)若橋漿堵漏作業未達到預期目的，則起出堵漏鉆具，選取不同顆粒大小的礫石，進行投石、堵漏作業，以此減小裂縫尺寸，實現對大裂縫孔道的初步架橋，再重復前面步驟。

3 塔中區塊奧陶系樹脂球堵漏工藝技術的應用

3.1 X井基本情況

X井用?171.45 mm鉆頭三開鉆進至6 803.08 m(A點位置6 460 m，B點位置6 793 m)鉆壓降為0，井口失返。隨即上提鉆具靜止觀察，后開泵下探至井深6 805 m，鉆壓為0，出口未返，測得環空液面高度800 m。隨后將鉆井液密度由1.10 g/cm3降至1.08 g/cm3后強鉆至井深6 814 m，鉆進過程中環空鉆井液一直未返。

(1)漏層情況。裸眼段：5 964～6 814 m，段長850 m。

(2)地層巖性。鷹山組鷹二上亞段巖性主要為砂屑灰巖和泥晶灰巖，鷹二下亞段巖性主要為云質灰巖、砂屑灰巖、云質砂屑灰巖，夾細晶云巖。

(3)漏失原因。主要原因是鉆穿B點后鉆遇大的裂縫或孔洞發育地層，造成鉆井液漏失，本次漏失井段主要在井底附近的放空井段(6 803.08～6 805 m)，不排除強鉆井段出現漏失。

(4)堵漏鉆具。銑齒接頭+?101.6 mm鉆桿。

3.2 堵漏施工

3.2.1 第一次樹脂球堵漏

3.2.1.1 投樹脂球施工

分三次投19 mm樹脂球，累計投入32 000顆。第一次投球10 000顆，第二次投球11 000顆，第三次投球11 000顆。

3.2.1.2 配堵漏漿施工

(1)雷特超強堵漏橋漿配方。井漿45 m3(密度1.50 g/cm3，黏度118 s)+0.11%纖維+4%雷特超強堵漏劑(粗∶中粗=1∶1)+2%雷特隨鉆堵漏劑(水基)+2%高失水暫堵劑+2%雷特酸溶性堵漏劑Ⅱ型(中粗)+7%SQD- 98+2.2%GT- 1+4.4%GT- 2+4.4%GT- 3+4.4%GT- 4+4.4% 碳酸鈣顆粒，總濃度36.91%。

(2)堵漏施工。下堵漏鉆具至井深6 614 m處出現鉆壓和扭矩增大情況，起鉆至5 502 m，泵濃度36.91%堵漏漿45 m3，替井漿30 m3，排量17 L/s，立壓1.3～1.72 MPa。施工后測鉆具內液高度1 499 m。本次施工中投入樹脂球數量少，架橋強度低，導致堵漏失敗。

3.2.2 第二次樹脂球堵漏

3.2.2.1 投樹脂球施工

分五次投19 mm樹脂球，每次9 000顆，累計投入45 000顆。

3.2.2.2 配堵漏漿施工

(1)雷特超強堵漏橋漿配方。井漿45 m3(密度1.50 g/cm3)+0.11%纖維+4%雷特超強堵漏劑(粗∶中粗=1∶1)+2%雷特隨鉆堵漏劑(水基)+2%高失水暫堵劑+2%雷特酸溶性堵漏劑Ⅱ型(中粗)+7%SQD- 98+2.2%GT- 1+4.4%GT- 2+4.4%GT- 3+4.4%GT- 4+4.4%碳酸鈣顆粒，總濃度36.91%。

(2)堵漏施工。施工前測得環空液面高度969 m。正注堵漏漿41 m3，排量20～24 L/s，立、套壓均為0，正注鉆井液31 m3(正注鉆井液20 m3時出口見返，關井，繼續正注鉆井液)，排量19～24 L/s，套壓0～0.7 MPa、立壓0～8.4 MPa。反擠鉆井液3 m3，套壓3.2↑4.8 MPa，立壓3.5～4.6 MPa。節流循環，排量4～9 L/s，立壓5.6 MPa，套壓2.6 MPa，無漏失。循環排出堵漏漿后驗堵，恢復鉆進，無漏失，堵漏成功。

4 結論與建議

(1)樹脂球堵漏技術是通過投樹脂球進行顆粒架橋后，新材料堵漏顆粒能迅速堆積疊加，變小縫為微小縫，形成更加穩定的墊層。堵漏漿對墊層進行封堵，徹底堵住漏層，并形成具有一定承壓能力的穩定井壁。

(2)X井樹脂球堵漏的成功實踐，驗證了該工藝技術對解決大型裂縫或孔洞型漏失具備科學性、合理性、可行性，適合解決塔中區塊目的層水平段的惡性失返性漏失，建議在塔中區塊推廣和應用樹脂球堵漏技術。

(3)對樹脂球數量的進一步優選研究。X井第一次投樹脂球32 000顆堵漏失敗，分析其主要原因是樹脂球數量太少，所架橋薄弱，導致堵漏效果欠佳；第二次投樹脂球45 000顆堵漏成功，說明樹脂球的數量是架橋成功與否的重要因素之一。