X區(qū)塊隨鉆堵漏鉆井液研究

戚小龍

（長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢 430100）

X區(qū)塊隨鉆堵漏鉆井液研究

戚小龍

（長(zhǎng)江大學(xué)，湖北 武漢 430100）

井漏是油氣井鉆井過程中遇到的最麻煩而復(fù)雜的情況之一，它嚴(yán)重的制約了油氣井的鉆采進(jìn)度，大大的增加了油氣開采成本。針對(duì)X區(qū)塊裂縫性地層地質(zhì)特征，展開了室內(nèi)的一系列的裂縫性地層堵漏模擬實(shí)驗(yàn)研究，通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出了最佳的隨鉆堵漏鉆井液配方，并在X區(qū)塊后續(xù)所鉆井的應(yīng)用中取得了很好的效果。

井漏；復(fù)雜；堵漏；鉆井液

在油氣資源勘探開發(fā)中，井漏是最常見的井底復(fù)雜情況，井漏的發(fā)生不僅僅會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而且是制約油氣井安全高效鉆進(jìn)的關(guān)鍵因素。通過綜合分析X油田的地質(zhì)特征，認(rèn)為多數(shù)漏失均為裂縫性漏失，而對(duì)于一般小裂縫造成的漏失，適當(dāng)提高鉆井液粘度，添加常規(guī)堵漏材料就能堵住；但對(duì)于特大型漏失尤其是失返性漏失處理起來就比較困難，甚至造成井眼報(bào)廢。由目前掌握的資料可知，X油田鉆井過程中出現(xiàn)失返性漏失的原因主要有：（1）鉆遇斷層的大裂縫；（2）失誤的揭露了奧陶系風(fēng)化殼。由于這種失誤發(fā)生失返性漏失，井壁隨之坍塌，將鉆具埋在井內(nèi)，套銑僅打撈出部分鉆具，剩余鉆具被埋在井下，最后被迫側(cè)鉆完井。因此，研究X油田裂縫型室內(nèi)堵漏技術(shù)，對(duì)解決其井漏問題有重大意義。

1　堵漏實(shí)驗(yàn)步驟

（1）選擇裂縫型橫板，將模板裝入測(cè)試杯內(nèi)，組合成測(cè)試組件。

（2）向試驗(yàn)容器內(nèi)注入堵漏漿液約2000mL。

（3）向試驗(yàn)容器中預(yù)加1.0MPa的壓力，在設(shè)置溫度下，給堵漏用漿加熱。

（4）均勻向試驗(yàn)容器內(nèi)加壓，在50s內(nèi)使壓力達(dá)到設(shè)定壓力。

（5）在設(shè)定溫度和壓力下，打開控制閥門，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，記錄單位時(shí)問內(nèi)的漏失量。如果無渾濁鉆井液濾出，即為封堵試驗(yàn)成功，維持30rain，記錄漏失量。

（6）在儀器承壓范圍內(nèi)，繼續(xù)加壓，每次增加0.5MPa，維持10min。無渾濁鉆井液濾出，繼續(xù)加壓，直至發(fā)生再次漏失，測(cè)試封堵層的承壓能力。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（7）卸下測(cè)試組件后，觀察試驗(yàn)?zāi)０迳隙侣┎牧系姆植紶顟B(tài)和模擬漏層的封堵特征，根據(jù)需要記錄堵漏材料的分布位置、分布比例、疏密程度、封堵物聚積狀況等數(shù)據(jù)。

2　裂縫性地層的模擬實(shí)驗(yàn)

在室內(nèi)我們模擬裂縫型地層有兩種方法：

第一種是以鋼珠為填料的砂床來模擬地層裂縫，其中鋼珠的直徑為5和15mm兩種分別能模擬出1～10mm的裂縫寬度，雖然其裂縫寬度較行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5840-2007有所增加，但是其裂縫任然不足以典型代表X油田的嚴(yán)重的漏失型裂縫，因?yàn)樗c標(biāo)準(zhǔn)一樣所模擬的裂縫過于理想和規(guī)則，其主要模擬對(duì)象為滲透性漏失。

第二種是以卵石為填料的砂床來模擬地層裂縫，其中卵石是隨意選取的1～3cm不等大小，不同規(guī)則，并且不具備理想模型特征。與前兩種裂縫地層的模擬方法相比，用卵石模擬裂縫型地層不僅能夠模擬的裂縫寬度范圍很寬，最寬能達(dá)到2～3cm，而且其裂縫寬度大小的變化同時(shí)較理想的鋼珠模型來說，不具有任何規(guī)律性符合裂縫型地層復(fù)雜不規(guī)則的特征，同時(shí)由于卵石本身的不規(guī)則性同樣也是地層巖石的一種特征，這種不規(guī)則特征正是漏失通道形成的原因之一?？傊寐咽M的裂縫型地層其裂縫不規(guī)則，較復(fù)雜，任意性較強(qiáng)能夠較完全、真實(shí)的模擬出裂縫地層漏失的情況。因此用卵石填料來模擬地層裂縫能夠很好的評(píng)價(jià)出堵材針對(duì)裂縫型地層的堵漏效果。

為了驗(yàn)證用卵石做礫石層來模擬裂縫型地層的可行性我們做了用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5840-2007中的縫板與礫石層的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1　用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模擬的裂縫型漏失實(shí)驗(yàn)Tab.1　Simulation experiments of crack leakage by using industry standard

表2　用礫石層模擬裂縫型漏失實(shí)驗(yàn)Tab.2　Simulation experiments of crack leakage by using gravel layer

由表1、2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比可知，同種堵材在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)縫板型漏失模型與礫石層漏失模型中的堵漏評(píng)價(jià)結(jié)果是決然相反的，因此，可以判斷用礫石層模擬裂縫型地層是可行的。

3　裂縫型地層的堵漏評(píng)價(jià)體系

隨鉆堵漏基礎(chǔ)槳配方為：3.0%膨潤(rùn)土+0.15%燒堿+0.15%純堿+0.3%PLUS+3%聚合醇+4%磺化酚醛樹脂+3%磺化瀝青TEX+2%TEMP。加重至1.3g·cm-3。碎石與纖維堵材的友好橋接，能夠很好的封堵住碳酸鹽巖型裂縫型漏失。因此結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的鉆井液配方研究了剛性顆粒的復(fù)配與纖維堵材復(fù)合堵漏效果，采用的堵漏材料分別有核桃殼+鋸末、核桃殼+鋸末+碎石以及核桃殼+鋸末+碎石，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果見表3。

由表3可知，剛性顆粒與鋸末均能實(shí)現(xiàn)有效封堵，其封堵層位厚度約為3.5cm，并且試驗(yàn)驗(yàn)證了碎石針對(duì)地裂縫型漏失的封堵作用是非常明顯的，比較3組試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知大顆粒的碎石（6～10目）與核桃殼（中等粒徑）復(fù)配封堵時(shí)間較慢，且漏失體積最大，由此可知較小顆粒碎石（10～20目）更有利于復(fù)合堵漏其堵漏時(shí)間短，漏失體積小。

表4　堵漏配方承壓實(shí)驗(yàn)Tab.4　Pressure experiment of plugging formula

由表4可知，堵漏配方結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的鉆井液配方能夠承受≥8MPa的壓力，能夠滿足X油田鉆超深、復(fù)雜井的要求。

將堵材加入到鉆井液中，由于固相含量的增加以及鋸末等纖維堵漏材料的膨脹性能導(dǎo)致鉆井液粘度的增大，基于此試驗(yàn)研究了其流變性隨堵漏材料的加量變化的關(guān)系見下圖1。

圖1　流變性隨堵漏材料的加量變化的關(guān)系Fig.1　Relationship of the Rheology varies added amount of the plugging material

由圖1可知，隨著鋸末加量的增加鉆井液的AV/PV均增大，但是當(dāng)鋸末加量超過3%時(shí)鉆井液的塑性粘度為35mPa·s為現(xiàn)場(chǎng)資料所要求的鉆井液性（24～35mPa·s）的上限值，且當(dāng)鋸末加量為3%時(shí)鉆井液的動(dòng)切力達(dá)到最大值14Pa但仍然在現(xiàn)場(chǎng)資料要求的范圍內(nèi)（10～14Pa），當(dāng)鉆井液的動(dòng)切力達(dá)到最佳值時(shí)其懸浮能力也最佳，才能懸浮堵材以實(shí)習(xí)隨鉆堵漏，因此，雖然堵材能影響鉆井液的流變性但是仍然在可控制的范圍內(nèi)，且建議鋸末加量為3%。

4　現(xiàn)場(chǎng)效果評(píng)價(jià)

如表5所示，通過上半年完鉆的5口井與以前所鉆井的鉆井周期相比，可以發(fā)現(xiàn)，在這5口井的鉆進(jìn)過程中，使用的鉆頭與本研究所優(yōu)選出來的鉆頭具有較好的一致性，同時(shí)二疊系以下地層三開段的鉆井周期比以往減少了8.22%。

表5　X區(qū)塊5口新井與以往井的效果比較Tab.5　Effect between X block 5 new Wells and previous well

5　結(jié)論及建議

（1）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，雖然碎石顆粒具有好的堵漏效果，但是單一碎石堵漏材料的簡(jiǎn)單多級(jí)復(fù)配仍然不能實(shí)現(xiàn)有效封堵，大顆粒雖然能堵住大的裂縫，但是小裂縫任然漏失的很厲害，無法用小顆粒來封堵，因此，需要用碎石與多種類的堵漏材料進(jìn)行復(fù)合堵漏。

（2）通過實(shí)驗(yàn)推薦配方：堵漏配方為3%碎石（10-20目）+3%云母+2%核桃殼+3%鋸末；鉆井液配方為3.0%膨潤(rùn)土+0.15%燒堿+0.15%純堿+0. 3%PLUS+3%聚合醇+4%磺化酚醛樹脂（干粉）+3%磺化瀝青TEX+2%TEMP（加重至1.3g·cm-3）。

（3）固相含量的增加會(huì)影響鉆井液的流變性，隨著其含量的增大其粘度逐漸增大，其中影響其流變性的主要是鋸末，因此，通過試驗(yàn)建議鋸末加量不宜過大，以3%為最好。

［1］ 丁海峰，董明鍵，魏學(xué)成，等.河壩1井堵漏技術(shù)［J］.石油鉆探技術(shù)，2005，33（4）：23 25.

［2］ 鄭有成，李向碧，鄧傳光，等.川東北地區(qū)惡性井漏處理技術(shù)探索［J］.天然氣工業(yè)，2003，23（6）：84 85.

［3］ 周世良，李真祥，陳仕儀，等.南方海相地區(qū)深井鉆井技術(shù)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)［J］.石油鉆探技術(shù)，2005，33（5）：72 76.

［4］ 王維斌，馬廷虎，鄧團(tuán).川東宣漢-開江地區(qū)惡性井漏特征及地質(zhì)因素［J］.天然氣工業(yè)，2005，25（2）：90 92.

［5］ 陳亮，王立峰，蔡利山，等.塔河油田鹽上承壓堵漏工藝技術(shù)［J］.石油鉆探技術(shù)，2006，34（4）：63 66.

［6］ 吳修賓，馬文英，王福印.復(fù)合型高強(qiáng)度堵漏技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.2002，1（6）：31-33.

［7］ 李家學(xué)，黃進(jìn)軍，羅平亞，等.隨鉆防漏堵漏技術(shù)研究［J］.鉆井液與完井液，2008，25（3）：25-26.

Research of the plugging fluid while drilling in X block

QI Xiao-long
（Yangtze University，Wuhan 430100，China）

Lost circulation is encountered in the process of oil and gas well drilling of one of the most troublesome complexities，it seriously restricted the progress of the oil and gas well drilling，greatly increased the cost of oil and gas.On X block of the geological features of fractured formation，the interior of a series of fractured formation plugging simulation experiment research，through the experiment selected the best plugging drilling fluid formula，with drilling and drilling in the X block subsequent application has achieved good results.

lost circulation；complex；plugging；drilling fluid

TE242

A

2016-06-22

戚小龍（1977-），男，工程師，研究方向：油氣井工程。