鉆井雙液法堵漏技術在鄂爾多斯盆地漏失層的應用

趙經恩 杜芳利 柏險峰 蘇 明 李 成

1.斯倫貝謝長和油田工程有限公司 寧夏銀川 755000;

2.延長石油集團油氣勘探公司 陜西延安 716000；

3.斯倫貝謝中國公司 北京 100015

1 應用背景

鉆井的所有堵漏方法都有一定的局限性，嚴重的井漏。特別是失返性井漏是非常難以處理的，在井漏較為嚴重的地區，所引發的非生產時間占鉆井非生產時間的65%以上，也是影響鉆井成本和綜合效益的主要因素。盡管存在著區域性差異，且區域性井漏大多數情況下是可以預測的，但具體到某一口井，漏失量有多大，哪些方法可以一次性解決問題，卻不是很容易掌握的。只有在單井井漏發生了以后，總結過程中才能找一些規律。雖然這些規律可以應用到同平臺的下一口井，但是由于延安區塊大多數井都是從式井，準確性并不是特別高。因此，井漏是鉆井過程中無法繞開的“黑洞”。

延北區塊的井漏主要集中在劉家溝下部及石千峰上部地層，這些地層巖性主要為砂泥巖。其天然裂縫較發育，地層裂縫及微裂縫破裂程度高，地層承壓能力弱。經過地質測井資料進行分析表明，在鉆井過程中，原始地層應力受到破壞，加上鉆井液密度影響，導致該地層也極易產生誘導裂縫，上部易出現失返性漏失概率非常大。實踐證明，在堵漏完成以后，該地層復漏的可能性很高，致使現場對漏失層位容易造成誤判，后期堵漏效果不明顯。

從最近幾年的已鉆井情況分析，劉家溝石千峰交接面鉆井井漏有以下共性：

(1) 井漏與區塊關聯性強。子長、寶塔區北邊，延川失返性漏失較多，漏失強度大，一般為劉家溝中下部。

(2) 同區域與地面海拔關聯性強。同一區塊相比，海拔越高，鉆進過程劉家溝井漏的程度越嚴重。

(3) 漏失點越淺的井，漏失越嚴重，堵漏難度越大。這些說明和尚溝組、劉家溝層位發生井漏點越淺，漏失井段越長，堵漏難度越大。

(4) 漏失容易反復。發生井漏的井，每次承壓擠堵堵漏后能建立循環，可以恢復鉆井作業，但是鉆井時間不長，又出現復漏，這種情況下往往給現場技術人員造成誤判，認為漏失點是在井底，導致堵漏效果不理想。

(5) 靜止堵漏能建立循環。發生漏失，利用堵漏鉆井液靜止3～5h 開泵能返出。這說明漏層為裂縫發育，但是裂縫很窄很細，靜止作用下鉆井液中的固相和堵漏劑很快在漏失裂縫口處產生封門效應，而沒有完全進入到漏層裂縫深處，導致鉆進過程中又產生漏失現象。

(6) 剛進入漏層就采取加入隨鉆堵漏劑預防措施，堵漏效果比較好，一旦形成漏失通道，再進行堵漏就比較困難。

(7) 密度低于1.10SG 以下，漏失風險顯著降低，漏失量越小，每次堵漏效果好。

2 新工藝的出現及應用

2.1 常規堵漏方法及其特點

常規的裂縫型堵漏方法主要有橋塞堵漏和水泥漿堵漏兩種方法，他們的優點是技術成熟，操作簡便，但也存在一些缺點，主要表現在以下5 個方面：

(1) 常規橋堵漿對裂縫性漏失效果較差；

(2) 堵漏材料顆粒粒徑與地層孔隙的匹配度難以把握；

(3) 顆粒級配選擇困難，顆粒大易封門，顆粒小，進入漏層駐留能力差；

(4) 駐留能力差導致與地層流體相混，堵漏漿很難在井筒周圍形成足夠強度的封堵體；

(5) 堵漏一次成功率不高，易復漏，且復漏后不能準確判斷漏層位置；

常規水泥漿堵漏效果失敗的原因主要體現在：駐留能力較差，時間長，故障率高；水泥漿流動性好易泵送，但不易駐留，堵漏效果差；水泥漿堵漏化驗、混灰、候凝時間長；水泥石強度高，掃塞易出新眼。

2.2 雙液法堵漏技術

2.2.1 技術思路

通過對以上堵漏方法的總結，針對劉家溝漏失的特點，提出雙液法堵漏技術，該技術的思路從以下方面著手解決漏失問題：

(1) 優選觸變性水泥漿，提高水泥漿自身駐留效果；

(2) 水泥漿與堵漏漿按比例進行混配，惰性堵漏材料會吸收水泥漿中的水，讓堵漏漿流動性逐步變差，堵漏材料通過吸水而膨脹，提高駐留目的；

(3) 橋漿固化后降低原水泥石強度，候凝時間控制在24h 之內，實現堵漏固化后不易復漏，且易掃塞。

2.2.2 雙液法技術配方

(1) 觸變性水泥漿配方：觸變劑+ 緩凝劑+ 膨脹劑；

(2) 堵漏漿配方：膨潤土漿+15%復合堵漏劑（粗）+5%復合堵漏漿（細）+3%纖維；

(3) 試驗數據。

堵漏劑實物如圖1—圖3 所示。伴隨著大排量的水泥泵入至井筒內，增大剛性材料的濃度，從而強化“橋架”結構；纖維類等堵漏材料形成“拉筋”，從而在最短時間內形成難以移動的孔喉塞，然后配合水泥形成高強度復合塞。水泥漿性能參數如表1 所示，堵漏漿體系性能參數如表2所示。

表1 水泥漿性能參數

表2 堵漏漿體系性能參數

圖1 復合堵漏劑（粗）

圖2 復合堵漏劑（細）

圖3 纖維類堵漏劑

2.2.3 施工步驟

（1）在漏層以上20m 開泵驗漏；

（2）泵入堵漏漿（或水泥漿+ 堵漏漿），泵替期間轉盤轉速＞10×10-6并上下活動超過鉆具拉伸量，防止鉆具粘卡，頂替堵漏漿到位；

（3）起鉆至堵漏漿理論頂部深度(和第一個漏層)100m 以上，至少循環1 周，沖洗鉆具內外，防止堵水眼、儀器；

（4）關環形擠堵，持續上下活動鉆具，觀察懸重變化；

（5）嚴禁在堵漏漿內、漏層位置擠堵，嚴禁在鉆具環空有漏層的情況下進行平推擠堵。

2.2.4 試驗效果

通過使用砂床填充模擬器和人造巖心的堵漏試驗儀器測試后，剖開巖心，觀察堵漏材料在巖心中的分布滯留狀況和平衡區域的位置得出結論：平衡區域向巖心入口端移動，標明堵漏效果好。

2.2.5 試驗結論

(1) 延長堵漏漿在裂縫中駐留時間；(2) 增強堵漏漿的封固強度，提高抗泥漿沖刷能力；(3) 裂縫性可固化橋漿集成了堵漏漿與水泥漿堵漏的優點，有效提高現場堵漏成功率；

實驗樣品如圖4 所示。

圖4 實驗樣品

3 雙液法堵漏現場應用

3.1 成功案例

YB45X- H0X 井是延北項目為開發山西組天然氣儲量、評價石盒子組和山西組儲層而部署的一口水平開發井。本井一開采用339.7mm 套管下深570m，二開采用311.1mm 鉆頭，定向鉆進至2216m 發生失返性漏失，此后在2404m、2500m 等多處又發生失返性漏失，現場經過多次常規橋塞堵漏，均未堵住。

設計采用雙液法封堵2404m 以下的易漏井段，按照井徑擴大率5%計算橋漿用量為20m3，現場準備水泥15t，土粉漿10m3，合計雙液體積20m3。

施工概況：127mm 鉆桿下至1800m，注入20m3可固化橋漿后，關防噴器大泵再注入4m3堵漏漿作為后隔離液，立壓8.0MPa，套壓3.0MPa，然后鉆井液泵替漿18m3，替至10m3時立壓8.5MPa，套壓3.5MPa，停泵后立壓穩至4.0MPa，套壓穩至2.0MPa，打開防噴器，反吐鉆井液0.3m3，起鉆并循環洗出鉆桿內混漿，候凝24h。

堵漏效果：候凝結束后下鉆探塞，塞面2630m，掃塞至井底未發生漏失，恢復正常鉆進，堵漏成功。

3.2 雙液法堵漏技術實踐效果

隨著現場雙液法技術操作等層面的不斷完善與成熟，單井由于井漏造成的鉆井液漏失量和非生產時間在逐漸的降低，同平臺內的井進行對比，更有說服力。以YK3X- 1X 井臺為例闡述，如圖5、圖6 所示。

圖5 YK3X- 1X井臺各井漏失量對比

圖6 YK3X- 1X井臺各井損失的非生產時間

4 結語

雙液法堵漏很好解決了本項目惡性漏失的問題。隨著漏失問題的根治，井漏造成的非生產時間大大降低，極大地縮短了鉆井周期，為天然氣快速上產提供了有力的保障。