塔中TZ井溢漏同層堵漏實(shí)踐

宋周成，鄧昌松，段永賢，王錦生，丁亮亮 （中石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000）

塔中TZ井的鉆探目的是為建立該井區(qū)縫洞系統(tǒng)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)井組，提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度，增加塔中I號(hào)氣田東部產(chǎn)能和產(chǎn)量。其地質(zhì)特征為準(zhǔn)層狀碳酸鹽巖礁灘體巖溶型凝析氣藏，儲(chǔ)集巖為碳酸鹽巖，儲(chǔ)集空間為裂縫、巖溶孔洞和洞穴，為高含凝析油的凝析氣藏、微－低含H2S的特征，鉆井過程中要注意做好防井噴、井漏和防硫工作。

井漏發(fā)生經(jīng)過如下：精細(xì)控壓鉆進(jìn)至井深5629.57m，準(zhǔn)備單點(diǎn)測斜，上提活動(dòng)鉆具時(shí)發(fā)生井漏，立管壓力由21.9MPa下降到16.5MPa，池體積由124.27m3下降到123.70m3，井口嚴(yán)重失返。井漏時(shí)上層技術(shù)套管直徑200.3mm，下深5335m。當(dāng)時(shí)所用鉆頭直徑168.3mm，井深5630m，水平位移273.21m，井底壓力65.9MPa，井底當(dāng)量密度1.23g／cm3。堵漏時(shí)井內(nèi)鉆具組合為?127mm銑齒接頭×0.47m＋?88.9mm鉆桿若干。

1 溢漏同層原因分析

塔中TZ井區(qū)儲(chǔ)層厚度大，發(fā)育較為連續(xù)，為碳酸鹽巖孔洞型和裂縫－孔洞型儲(chǔ)層。該儲(chǔ)層的裂縫、孔洞連通性非常好，存在開泵漏失、停泵溢流的特點(diǎn)。鉆遇裂縫－孔洞地層的裂縫時(shí)，地層流體尤其是天然氣與井眼內(nèi)的鉆井液因存在密度差而發(fā)生重力置換漏失[1]。鉆井液進(jìn)入地層裂縫，如果地層中有足夠的空間容納漏失的鉆井液，漏失越嚴(yán)重，進(jìn)入井眼的流體越多，處理越復(fù)雜。同時(shí)進(jìn)入井眼的氣體滑脫上升過程中體積不斷膨脹，使得井底液柱壓力進(jìn)一步降低，更多地層氣體進(jìn)入井眼。因此鉆遇復(fù)雜的裂縫性儲(chǔ)層，發(fā)生重力置換性漏失，堵漏和壓井都非常困難，沒有安全鉆井液密度窗口，無法按常規(guī)近平衡鉆井技術(shù)進(jìn)行下部井段鉆井作業(yè)[2－3]。

2 堵漏施工難點(diǎn)

（1）先壓井還是先堵漏的問題。如果先壓井，壓井液到漏層后不知去向，高壓氣層還是壓不??；如果先堵漏，井不能打開，而堵漏時(shí)必須控制回壓，回壓值高了會(huì)井漏，低了氣體會(huì)繼續(xù)進(jìn)入井眼[4]。

（2）注水泥漿之前先注入橋漿，有可能使漏速減慢，造成水泥漿在套管內(nèi)的液面過高，形成高塞位，甚至可能將鉆桿封固在井內(nèi)。此外，注入水泥漿量較多，且利用鉆桿注漿，在鉆桿內(nèi)水泥漿接觸時(shí)間過長，水泥漿可能在鉆桿內(nèi)外附著凝固，造成起鉆困難 （或拔不出），因此存在較高工程風(fēng)險(xiǎn)。

（3）地層流體與注入的壓井液一直在發(fā)生重力置換作用，這些地層流體會(huì)對(duì)水泥漿的性能造成污染，尤其上竄的氣體在水泥漿凝固過程中形成 “段塞流”式的水泥塞段，或在水泥塞內(nèi)形成流體竄槽通道，嚴(yán)重影響注水泥塞效果，存在再次堵漏失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）井底地層壓力較低，水泥漿出鉆桿后可能發(fā)生漏失，從漏失會(huì)造成液柱壓力進(jìn)一步降低，液柱壓力不能很好地平衡地層壓力致使更多的地層流體進(jìn)入井內(nèi)，也可能誘發(fā)井涌、井噴。

（5）冬季沙漠環(huán)境夜間作業(yè)，溫度很低，高壓管線特別要注意防凍保溫，鉆井泵區(qū)管線、地面高壓管匯、立管、水龍頭、水龍帶、方鉆桿、旋塞、浮閥等部位容易結(jié)冰，凍結(jié)的管線易發(fā)生堵塞產(chǎn)生憋壓而引發(fā)事故。

3 前5次堵漏施工簡述

3.1 第1次堵漏

第1次堵漏，下光鉆桿至5298m，正擠堵漏漿31m3，排量由12L／s降到7L／s、泵壓由0MPa上升到22MPa、套壓由3MPa上升到22MPa。注完堵漏材料后控制套壓10MPa進(jìn)行節(jié)流循環(huán)并點(diǎn)燃常明火，橘黃色伴黑煙的火焰高4～5m，節(jié)流循環(huán)2h后火焰逐漸熄滅；短起鉆至套管鞋內(nèi)停泵靜止觀察，立、套壓均為零，出口不外溢，說明堵漏已成功。

3.2 第2次堵漏

堵漏成功后實(shí)施了通井、劃眼作業(yè)，漏失量逐漸增大。再往下鉆進(jìn)2.8m后井口再次失返，測不出環(huán)空液面高度，水眼液面高度862m。吊灌起鉆，起出井底鉆具組合并下光鉆桿繼續(xù)實(shí)施第2次堵漏。施工前環(huán)空液面高度為2190m，正注48.2m3堵漏漿后立壓仍為0，停泵后測環(huán)空液面高度1954m，上漲了236m。后替泥漿23m3，測環(huán)空液面高度2104m，反而下降了150m。堵漏材料橋接不理想，液面繼續(xù)下降，堵漏失敗。

3.3 第3次堵漏

靜止1d后實(shí)施了第3次堵漏，先正注42.5m3堵漏漿，立壓為零，停泵測環(huán)空液面高度391m。替泥漿24m3，立壓仍為0，套壓0.1MPa。此后由于地層氣體進(jìn)入井眼并滑脫上升到井口，關(guān)井套壓不斷升高。關(guān)井觀察期間套壓如超過9MPa就反循環(huán)灌漿一次將氣體壓回地層，使套壓降為零；立壓超過5.0MPa就正循環(huán)灌漿將立壓降為零。

3.4 第4次堵漏

鑒于前面堵漏失敗的教訓(xùn)以及溢漏同層的特殊性，第4次采用水泥塞封堵漏層。采用了先正擠泥漿25m3，接著環(huán)空反擠稠漿41m3，再環(huán)空反擠凝膠48m3，然后環(huán)空反擠泥漿50m3。固井管線試壓后，注密度1.0g／cm3的隔離液3m3，注密度1.87g／cm3水泥漿20m3，注密度1.03g／cm3的后置液1.5m3，后替鉆井液21m3。注水泥塞施工完后，起鉆至井深3500m。關(guān)井侯凝，6h后起套壓，采取正擠和反擠的方法控制立壓和套壓，以及先正循環(huán)再反循環(huán)的方法打開放噴閥點(diǎn)火消除井內(nèi)氣體。由于氣體上竄嚴(yán)重，堵漏再次失敗。

3.5 第5次堵漏

第5次進(jìn)行橋塞堵漏，先下機(jī)橋至5501m，再泵入45m3堵漏漿，該過程中立壓一直為零，出口點(diǎn)常明火，并根據(jù)火勢情況調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度。注完堵漏漿后替鉆井液21m3，將堵漏漿替出鉆具水眼，防止堵塞鉆具水眼。堵漏結(jié)束后井口仍未返漿，無壓力變化，測液面上漲了700m。該次堵漏依然未達(dá)到預(yù)期效果，短起鉆至井深4059m候堵，15h后往環(huán)空灌漿60m3未返漿，液面高度在2201m左右。

4 施工應(yīng)急預(yù)案及主要技術(shù)措施

4.1 施工應(yīng)急預(yù)案

在前5次堵漏失敗的情況下，進(jìn)行第6次水泥塞加橋塞堵漏。

由于水泥漿稠化時(shí)間只有150min，時(shí)間相對(duì)較短，注入橋漿時(shí)有可能在鉆桿水眼發(fā)生堵塞或者水泥漿還在鉆桿水眼，下部橋塞段已封堵成功，水泥漿停留在鉆桿或?qū)@桿凝固在套管內(nèi)，為防止發(fā)生此類事故，需要制定一項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案。

應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組成員主要由鉆井監(jiān)督、井控專家、安全監(jiān)督、鉆井工程師、鉆井隊(duì)負(fù)責(zé)人、固井隊(duì)負(fù)責(zé)人組成。應(yīng)急預(yù)案的啟動(dòng)依據(jù)是施工期間，能測出環(huán)空液面的情況下，根據(jù)環(huán)空液面上漲速度及高度決定啟動(dòng)與否；不能測出環(huán)空液面時(shí)，根據(jù)環(huán)空出氣和泵壓變化情況決定是否實(shí)施該預(yù)案。應(yīng)急處置程序：①啟動(dòng)預(yù)案后立即停止施工，應(yīng)急小組安排各崗位在不妨礙井口應(yīng)急處理的前提下，做好管線防凍防堵工作。②采用環(huán)空反推，控制水泥漿液面的上漲。③如果液面上漲與注入量不成正比，說明地層仍在漏失，立即自環(huán)空大排量注入鉆井液40m3，控制水泥漿液面的上漲。如果環(huán)空液面的上漲得到了控制，立刻將水眼內(nèi)水泥漿頂出水眼，搶起鉆具；如果反推無法控制水泥漿液面上漲，則根據(jù)目前施工時(shí)間、液面高度等因素，組織人員搶起鉆具。應(yīng)急預(yù)案的終止：環(huán)空液面上漲如果得到控制，則終止本預(yù)案，請(qǐng)示領(lǐng)導(dǎo)做出下步施工措施；如果現(xiàn)場情況超出本預(yù)案的控制能力，則終止本預(yù)案，啟動(dòng)上級(jí)應(yīng)急處置預(yù)案。

4.2 主要技術(shù)措施

1）鉆井隊(duì) 施工前開安全生產(chǎn)協(xié)調(diào)會(huì)，宣布應(yīng)急預(yù)案，優(yōu)選施工人員并進(jìn)行合理分工，保證所選人員能勝任所承擔(dān)的工作，并能與各方協(xié)調(diào)好工作，確保施工過程配合無誤。參與施工人員勞保防護(hù)用品穿戴整齊，施工時(shí)非本崗位人員不得亂崗竄崗，不得無故進(jìn)入高壓區(qū)。施工前對(duì)設(shè)備進(jìn)行安全檢查并試運(yùn)行，必須做到不刺不漏，一旦發(fā)現(xiàn)故障，應(yīng)立即通知指揮人員，暫停施工進(jìn)行檢修、更換管線、閘門或更改施工方案。同時(shí)劃定壓力在5MPa以上管線為高壓區(qū)域，設(shè)置警戒線，安排有經(jīng)驗(yàn)人員在施工期間巡查，其他人員未經(jīng)許可不得靠近高壓管線15m內(nèi)的警戒區(qū)[5－6]。施工前還要先上提再下放至少一柱鉆柱，觀察并記錄懸重變化，如有堵卡，必須排除問題后才能施工。

施工期間始終保持轉(zhuǎn)盤以20～30r／min的低速轉(zhuǎn)動(dòng)，派專人監(jiān)測泵壓、套壓及環(huán)空液面變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)空液面上漲情況。若是由下部橋漿在橋塞位置架橋成功引起的上漲，此時(shí)須停止注水泥，并將水泥漿循環(huán)帶出井筒；若是灌漿速度大于漏速引起的上漲，則先觀察一段時(shí)間再向環(huán)空灌漿，必須使水泥塞面在鉆具以下。同時(shí)派專人在施工期間從水泥車中取樣每2min測一次密度，5min做一次試驗(yàn)。施工期間派專人在高架槽旁觀察是否有泥漿返出，如有泥漿返出，則做好返出泥漿的計(jì)量工作，根據(jù)現(xiàn)場漏失情況及時(shí)調(diào)整水泥漿注入量，保證替到位時(shí)套管內(nèi)仍有水泥漿；如發(fā)現(xiàn)返出口異常，立即匯報(bào)。

施工結(jié)束后，起鉆要做到安全平穩(wěn)快速，認(rèn)真觀察鉆具懸重及環(huán)空液面變化情況。起鉆中如果發(fā)生反噴泥漿，必須確認(rèn)是水泥漿返到鉆具以上還是井下復(fù)雜情況，如果是水泥漿返到鉆具以上，則強(qiáng)行起鉆至水泥塞面以上。

2）固井隊(duì) 水泥車連接好固井管線后，用隔離液對(duì)其進(jìn)行試壓，要求管線不刺不漏。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)對(duì)水泥漿流動(dòng)性進(jìn)行充分試驗(yàn)，水泥漿試驗(yàn)嚴(yán)格遵循先做小樣，再配大樣，然后做大樣復(fù)查的試驗(yàn)程序；現(xiàn)場采用便攜式稠化儀進(jìn)行大樣稠化試驗(yàn)復(fù)查，確保水泥漿的大小樣稠化時(shí)間差基本吻合、性能滿足要求。還要進(jìn)行水泥漿與井筒泥漿、橋漿、隔離液的相容性實(shí)驗(yàn)，確保施工安全可靠，注入合理的隔離液用量[7]，嚴(yán)格控制水泥漿密度、泵排量、注入量。固井隊(duì)要盡量減少固井藥水外溢，減少對(duì)井場的污染，作業(yè)結(jié)束不得在井場及其周邊傾倒固井水，清洗水泥車要在指定地點(diǎn)，以指定方式作業(yè)。

5 水泥堵漏施工步驟

（1）第1步起鉆至井深2900m，再以1m3／min的泵排量正擠密度為1.10g／cm3常規(guī)鉆井液10m3，接著往環(huán)空反推密度為1.10g／cm3、粘度120s、由基漿和PAC-HV配制而成的稠漿90m3。

（2）第2步注入總濃度為40%的橋漿20m3（其組分為基漿、粗果殼、中粗果殼、粗SQD-98、細(xì)SQD-98、棉籽殼、鋸木粉、膨潤土粉）。

（3）第3步接入固井管線并試壓25MPa，30min無壓降。先泵入密度為1.10g／cm3的前置液2m3（其組分為隔離劑、石灰石粉、消泡劑），再注入密度為1.87g／cm3、液固比0.407、造漿率0.74的水泥漿40m3（其配方為阿克蘇G級(jí)水泥、硅粉、微硅、防氣竄劑FLOK-2、降失水劑LANDY-806L、分散劑LANDY-906L、消泡劑LANDY-19L、水），接著注入密度為1.03g／cm3后置液2m3。

（4）第4步以1.5m3／min排量注入密度為1.10g／cm3鉆井液30m3頂替壓井液。

（5）第5步在注完壓井液后，迅速緊急起鉆30柱，起鉆期間是否灌漿及灌漿量須根據(jù)套壓及環(huán)空液面決定。起到預(yù)定深度后關(guān)井候凝48h，關(guān)井期間甩鉆具約1000m，加強(qiáng)液面檢測，其中固井后38h內(nèi)環(huán)空液面幾乎無變化，38h后發(fā)現(xiàn)液面上漲，套壓約1MPa，采取先反擠10m3鉆井液，后正擠10m3鉆井液，以控制液面上漲。灌漿7h后打開防噴器，并繼續(xù)灌漿50m3，井口開始返漿，隨后開始起鉆，將銑齒接頭取出，換上PDC鉆頭和一根鉆鋌后開始準(zhǔn)備下鉆探塞并鉆塞。

6 施工效果及后續(xù)工作

水泥塞高約1500m，先循環(huán)放掉被污染的混漿后，再準(zhǔn)備鉆水泥塞。前900多米正常鉆進(jìn)，鉆時(shí)大約為2min／m，進(jìn)入前1000m后偶爾會(huì)出現(xiàn)鉆具放空現(xiàn)象，鉆時(shí)加快，1400m后出現(xiàn)異常，將從節(jié)流管線經(jīng)液氣分離器出來的氣體點(diǎn)火，火焰呈橘紅色，火焰高2～3m。停止鉆進(jìn)，循環(huán)鉆井液半個(gè)小時(shí)后火焰逐漸熄滅。計(jì)量泥漿罐體積未發(fā)現(xiàn)明顯異常，繼續(xù)鉆進(jìn)，鉆時(shí)明顯加快。斷斷續(xù)續(xù)鉆進(jìn)，鉆到5350m出套管鞋已有15m時(shí)停止鉆進(jìn)，將罐內(nèi)鉆井液全部放掉并清理罐底淤泥，重新配新漿，開始采用定向鉆井技術(shù)鉆新井眼。

7 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）溢漏同層是鉆井工程界的一個(gè)難題，該層位的泥漿安全密度窗口相當(dāng)峽窄不易控制，在井漏未失返的情況下適用于精細(xì)控壓鉆井技術(shù)。易引發(fā)溢漏地層，采用常規(guī)鉆井技術(shù)，即使在合適的泥漿密度范圍內(nèi)，也會(huì)因?yàn)槟酀{與地層氣體發(fā)生置換而易引發(fā)復(fù)雜，鉆進(jìn)時(shí)要特別注意做好防漏、防噴、防卡、防H2S工作。

（2）冬季沙漠地區(qū)作業(yè)要做好防凍保溫工作，作業(yè)過程不能中斷，即使中斷也要立即對(duì)可能存在淤積泥漿的部位進(jìn)行吹掃，防止凍結(jié)管線引發(fā)事故。板式浮閥在低溫條件下易失效，建議與箭型止回閥串聯(lián)使用，并要保證該部位不受凍。

（3）塔中TZ井共進(jìn)行了6次不同的堵漏方法，先使用了不同堵漏材料配方的常規(guī)堵漏，后使用了注水泥塞堵漏、下橋塞堵漏，但這些堵漏措施均未收到理想效果。第6次堵漏在前一次橋塞的基礎(chǔ)上進(jìn)行了水泥漿堵漏，實(shí)現(xiàn)了漏層的封堵。堵漏成功的一個(gè)重要因素是先注入一定量的橋漿完成了先期堵漏，橋塞起到了一定的封堵效果，水泥漿注入量大，水泥塞位高，稠化時(shí)間短，能夠分段將上竄的氣體封固，并成功實(shí)現(xiàn)封堵溢漏地層，為側(cè)鉆創(chuàng)造了條件。

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