井漏預防及處理技術(shù)在涪陵地區(qū)的應用*

程　銘，夏宏南，白　凱，張文澤

（油氣鉆井技術(shù)國家工程實驗室防漏堵漏研究室，長江大學石油工程學院，湖北武漢430100）

工程師園地

井漏預防及處理技術(shù)在涪陵地區(qū)的應用*

程銘，夏宏南，白凱，張文澤

（油氣鉆井技術(shù)國家工程實驗室防漏堵漏研究室，長江大學石油工程學院，湖北武漢430100）

在鉆井施工作業(yè)中，井漏嚴重影響著鉆井速度、建井質(zhì)量和效益，是鉆井工程的頭號隱患。井漏是最為常見的事故之一，一旦發(fā)生井漏會降低鉆井速度，增加鉆井成本。本文給出有關(guān)井漏的預防及處理措施，并以涪陵地區(qū)龍馬溪組幾口代表井為例給出有關(guān)處理措施在該地區(qū)的應用。最終得出結(jié)論，該地區(qū)對于非失返性可采用常規(guī)方法控制鉆井液密度及隨鉆封堵進行防漏堵漏，對于失返性漏失采用復配復合橋接漿堵漏具有良好的效果。

天然裂縫；漏失預防；龍馬溪組；橋接堵漏；復合堵漏

井漏一直以來是鉆井過程中最為棘手的事故之一，如何能夠有效地預防和處理井漏始終是不可避免的熱門研究。可能發(fā)生漏失的地層有高滲透性地層、孔融性地層、裂縫及破裂地層與誘導地層[1]。

對于井漏的預防首先要了解該地層的地質(zhì)構(gòu)造與漏失機理，針對其漏失特性給出最為合適的預防措施。文中主要以龍馬溪組為著手點對各種堵漏方法及效果進行對比，最終得出控制鉆井液密度，采用低粘切強封堵鉆井液隨鉆封堵進行防漏堵漏，具有良好的效果。

1　龍馬溪組地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)與漏失機理

1.1地質(zhì)構(gòu)造

該地區(qū)龍馬溪組以泥巖為主。上部為深灰色泥巖；中部巖性為灰色粉砂巖與灰-深灰色泥質(zhì)粉砂巖；下部主要為炭質(zhì)泥巖，灰黑色頁巖，灰黑粉砂質(zhì)泥巖。龍馬溪組易發(fā)生漏失，漏失主要原因為天然性與誘導性裂縫發(fā)育[2]。

1.2漏失機理

涪陵工區(qū)頁巖氣井井漏主要以天然開放性微裂縫、裂縫、誘導裂縫漏失為主；漏失具有漏失層位多、漏失壓力低、承壓能力低、易重復漏失等特性，尤其是裂縫發(fā)育區(qū)塊漏失層段多、漏失量大，處理難度高

（1）天然開放性裂縫漏失天然裂縫是在地應力作用下形成的，其在地層中的分布和發(fā)育不均勻，且其形態(tài)、傾角、縫長、縫寬、表面粗糙度、充填及張開程度差異性較大。鉆井過程中，當鉆井液液柱作用于井壁地層的動壓力超過地層裂縫內(nèi)流體壓力，并且井壁與裂縫系統(tǒng)連通時，即可發(fā)生天然裂縫性漏失。

圖1　巖心（龍馬溪組）Fig.1Center of the rock group（Longmaxi group）

（2）誘導裂縫性漏失誘導裂縫包括兩個方面：（1）外力大于地層巖石破裂壓力造成巖石破碎所形成的誘導縫；（2）外力造成閉合裂縫的重新開啟所形成的誘導縫。

鉆井過程中以下幾種情況容易造成誘導裂縫性漏失：

（1）鉆遇高壓油氣層或壓井作業(yè)時，工作液密度過高壓裂低壓地層而發(fā)生漏失；

（2）下鉆、下套管時下放速度過快或是在鉆頭和扶正器泥包的情況下猛提猛放鉆具，造成壓力激動，將地層壓裂而發(fā)生漏失；

（3）工作液切力過高，以及開泵過猛造成瞬時壓力激動，將地層壓裂產(chǎn)生漏失；

（4）井筒內(nèi)工作液動壓力促使天然裂縫開啟而發(fā)生漏失。

2　井漏預防技術(shù)

結(jié)合涪陵地區(qū)龍馬溪組的結(jié)構(gòu)特征與漏失特性后給出如下防漏技術(shù)方案：

（1）增強鉀基聚合物鉆井液體系的防塌抑制性能，在確保井壁穩(wěn)定的前提下控制轉(zhuǎn)化漿鉆井液密度，同時優(yōu)化鉆井液流變性能，降低循環(huán)壓耗。

（2）提高鉆井液封堵能力，在轉(zhuǎn)換漿中加入5%的隨鉆封堵劑（類型：剛性粒子）和其它封堵材料（類型：瀝青類變形粒子）[3]。

（3）鉆至同平臺鄰井漏失層段前50m進行防漏預處理，加入隨鉆堵漏劑防漏。

（4）優(yōu)化鉆井參數(shù)，精細操作，嚴格執(zhí)行前述鉆井工程防漏措施，降低循環(huán)壓耗，避免壓力激動。

（5）長水平段水平井鉆井過程中，鉆井液循環(huán)當量密度較高，需要低粘切強封堵鉆井液體系、隨鉆封堵進行防漏[4]。

表1　焦頁11HF井、23HF井同平臺防漏效果對比Tab.1Jiaoye 11 HF well,23 HF well leakproof effect compared with platform

從表1中數(shù)據(jù)對比可以看出，防漏技術(shù)方案實施后，同平臺對比，防漏效果明顯。處理井漏應堅持以預防為主、防堵結(jié)合的原則，盡量避免因為人為因素導致井漏。從防漏施工情況分析，控制鉆井液密度，采用低粘切強封堵鉆井液體系、隨鉆封堵進行防漏，具有良好的效果。

3　井漏處理技術(shù)

因現(xiàn)階段適用于油基鉆井液體系的封漏材料較少，堵漏工藝技術(shù)尚未成熟，嚴重漏失井堵漏成功率低。目前，龍馬溪組地層漏失處理主要方法為：

（1）鉆進過程中發(fā)生井漏時，首選高濃度復合橋接漿堵漏方案。漏速小于50m3·h-1，原鉆具堵漏；漏速大于50m3·h-1，起鉆下入鉆桿鉆具進行專堵。

（2）根據(jù)漏失量確定復合橋接堵漏漿配方，堵漏漿濃度一般15%～40%，以復合堵漏劑（粗、中粗、細）、核桃殼（粗、中粗、細）、云母片、QS-2、纖維、隨鉆堵漏劑等復配。

（3）采用降低鉆井液密度方法發(fā)生漏失后，一般先起鉆至上部井段，分段小排量循環(huán)，降低鉆井液密度，調(diào)整鉆井液流變性能，隨后進行堵漏作業(yè)。

（4）隨鉆堵漏發(fā)生滲透性漏失，以各種粒徑剛性堵漏材料為主，復配其它填充型堵漏材料隨鉆堵漏[5]。

（5）復合堵漏對嚴重漏失，采用橋接堵漏漿、凝膠復合堵漏漿堵漏。

圖2　核桃殼Fig.2Walnut shell

圖3　單封Fig.3Single seal

圖4　復合堵漏劑Fig.4Composite plugging agents

圖5　QWY酸性暫堵劑Fig.5QWY acid temporary plugging agent

4　堵漏成功方案

以焦頁9-2HF井為涪陵地區(qū)代表井，該井共發(fā)生二次井漏，分別在2010.1m、2103.94m。

第一次井漏：復合鉆進至2010.1m時發(fā)生失返性漏失。為保證井下安全，采取上下小幅度活動鉆具，簡單向井內(nèi)灌入一定量的泥漿維持液面高度。

成功堵漏措施：配置堵漏漿10m3（配方：復合III型堵漏劑：0.5t，棉籽殼：100kg，鋸末：0.5m3，橡膠粒：300kg，單封：1t，核桃殼0.5～1mm：1t。濃度34%，密度1.25g·cm-3）。下鉆至井底進行堵漏作業(yè)，正注堵漏漿7.6m3，替入17.5m3泥漿靜止觀察，間斷吊灌環(huán)空，吊灌泥漿7.61m3，高架槽返出泥漿。起鉆更換光鉆桿，下光鉆桿至603.09m時開始返漿，返漿至正常。

第二次井漏：定向鉆進至2103.94m時，坐崗發(fā)現(xiàn)液面下降。測得初始漏速9.12m3·h-1，最大漏速82.68m3·h-1。小排量注堵漏漿9.5m3，整個注替過程中，高架槽無泥漿返出。

成功堵漏措施：配置堵漏漿150m3（配方：核桃殼0.5～1mm：7.5t；FD-1：7.5t；FD-2：7.5t；剛性C型堵漏劑：7.5t；核桃殼3～5mm：3t；濃度22%，密度1.25g·cm-3）。下鉆至2103.78m，正注堵漏漿，正注堵漏漿7.78m3時高架槽返出泥漿。

5　總結(jié)

涪陵工區(qū)頁巖氣井井漏主要以微裂縫、裂縫、誘導裂縫漏失為主；漏失具有漏失層位多、漏失壓力低、承壓能力低、易重復漏失等特性，尤其是裂縫發(fā)育區(qū)塊漏失層段多、漏失量大，處理難度高[6]。

從堵漏施工情況分析，對非失返性漏失，可以通過控制鉆井液密度及隨鉆堵漏、橋接堵漏作業(yè)，實現(xiàn)安全鉆井；位于構(gòu)造邊緣破碎帶、斷層附近井發(fā)生的失返性漏失，堵漏成功率明顯下降，此時采用復合橋接堵漏進行復配調(diào)試取得良好效果。

［1］蔣希文.鉆井事故與復雜問題［M］.石油工業(yè)出版社，2002.

［2］周賢海,臧艷彬,陳小鋒.涪陵頁巖氣田井漏現(xiàn)狀與技術(shù)對策［J］.江漢石油職工大學學報,2015,（3）:16-19.

［3］陳星星.涪陵頁巖氣田防漏堵漏技術(shù)應用研究［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程）,2015,（3）:11-14.

［4］譚希碩.涪陵頁巖氣水平井鉆井液防滲漏技術(shù)［J］.承德石油高等?？茖W校學報,2015,（1）:10-13.

［5］鄭力會,張明偉.封堵技術(shù)基礎理論回顧與展望［J］.石油鉆采工藝,2012,（5）:1-9.

［6］王志剛.涪陵頁巖氣勘探開發(fā)重大突破與啟示［J］.石油與天然氣地質(zhì),2015,（1）:1-6.

Application of preventive and treatment technology about lost circulation in fuling area*

CHENG Ming，XIA Hong-nan，BAI Kai，ZHANG Wen-ze
（Leakage Protection&Sealing Technology Laboratory,Oil and Gas Drilling National Engineering Laboratory,Institute of Petroleum Engineering,Yangtze University,Wuhan 430100,China）

Lost circulation in drilling construction work serious influence the speed，quality and efficiency,It's the top of hidden troubles.Lost circulation is one of the common accident,once lost circulation happen can reduce the speed of drilling and increasing drilling cost.Several representative wells about formation of LongMa in FuLing area as an example and given the application of prevention and treatment measures in this region.Eventually come to conclusion,for no loss return,could use conventional methods to control density of drilling fluid and plugging while drilling,for loss return could use bridged hybrid mud with composite materials to plugging and obtaining good results.

naturl fracture；longma formation；bridge plugging；composite plugging

TE2582

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20161168

2016-06-24

湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心基金“涪陵地區(qū)頁巖氣優(yōu)快鉆井集成技術(shù)應用研究”（No.HBUOG-2014-1）

程銘（1990-），男，黑龍江省雙鴨山人，碩士研究生，主要從事連續(xù)油管相關(guān)研究工作。

夏宏南（1962-），男，石油工程院教授，主要從事巖石力學、井下工具、深井鉆井和防漏堵漏的研究工作。