伊拉克米桑油田Abu區(qū)塊儲(chǔ)層防漏堵漏技術(shù)

張麗華， 楊培高， 靳恒濤， 李景濤，

李海彪1， 陳京原4， 張偉3， 王小娜1

Abu區(qū)塊是伊拉克米桑油田三個(gè)油區(qū)之一，油氣儲(chǔ)藏在Asmari層，儲(chǔ)層巖性主要為灰?guī)r、白云巖，構(gòu)造微裂縫及溶蝕性孔、縫發(fā)育，連通性極好，地層壓力很低，鉆開(kāi)目的層在壓差作用下存在著漏失風(fēng)險(xiǎn)，且堵漏難度很大[1-2]。2014年統(tǒng)計(jì)Abu區(qū)塊漏失井平均單井漏失達(dá)2 930.87 m3、損失時(shí)間達(dá)525.33 h（21.89 d）。為了更好地保護(hù)油層、降低經(jīng)濟(jì)損失、縮短建井周期，分析研究了Abu區(qū)塊儲(chǔ)層漏失機(jī)理，優(yōu)化了現(xiàn)有可酸溶堵漏材料配方，制定出防漏堵漏技術(shù)措施[3-5]，在幾口井的鉆井實(shí)踐中收到了良好的效果。

1 漏失情況及堵漏難點(diǎn)

1.1 漏失情況

2014～2015年間，伊拉克米桑油田Abu區(qū)塊儲(chǔ)層構(gòu)造裂隙、溶蝕縫線及次生孔隙的非均質(zhì)特征，使得施工井漏失程度各不相同，大多數(shù)井鉆井液中的隨鉆堵漏材料能封堵儲(chǔ)層孔、縫，少數(shù)井則漏失比較嚴(yán)重。在22口完成井中漏失井占10口，漏失層位為Asmari儲(chǔ)層的白云巖和灰?guī)r地層，其中Upper kirkuk地層灰?guī)r漏失比較嚴(yán)重。漏失井中有6口失返，堵漏時(shí)間長(zhǎng)、堵漏難度大，均發(fā)生在灰?guī)r地層。6口井共漏失鉆井液9 988.72 m3，占總漏失量的88.98%；共損失時(shí)間2 440.67 h，占總損失時(shí)間的89.83%。造成失返性漏失的主要原因：灰?guī)r地層中孔、縫或洞尺寸較大，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱；鉆井液密度過(guò)高，與儲(chǔ)層壓差太大；井下復(fù)雜造成地層原始網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞。如AGCS-41、AGCS-42等井漏失后上提鉆具遇卡（鉆屑下沉造成環(huán)空不暢），被迫開(kāi)泵倒劃眼；AGCS-27井漏堵漏后鉆具內(nèi)孔被堵漏劑堵死，起鉆過(guò)程中發(fā)生溢流，被迫關(guān)封井器環(huán)空平推，人為加大儲(chǔ)層漏失通道。

現(xiàn)場(chǎng)采用的堵漏措施主要為水泥漿與橋堵相結(jié)合的方式，尤其是前期堵漏過(guò)程中，以AGCS-27井為例，由于甲方禁止儲(chǔ)層段使用水泥堵漏，所用鉆井液堵漏配方見(jiàn)表1。

表1 AGCS-27井多次堵漏配方

開(kāi)始所用堵漏材料以常規(guī)果殼和云母為主，對(duì)于滲透性漏失能夠發(fā)揮很好的堵漏效果，但是鉆遇較大的裂縫發(fā)生惡性漏失后，先后多次嘗試各種大小的堵漏材料復(fù)配，效果有限，主要原因在于井下裂縫較大，無(wú)法架橋形成封堵層，過(guò)大的顆粒又存在泵送的難題，后續(xù)該井通過(guò)利用工具送入大尺寸堵漏材料[6]，同時(shí)結(jié)合酸溶水泥堵漏，實(shí)現(xiàn)繼續(xù)鉆進(jìn)。因此，前期總的堵漏原則是一般采用較大顆粒及濃度堵漏漿擠進(jìn)漏層減小漏速后，再用酸性水泥漿堵漏，建立循環(huán)后使用橋堵漿堵漏。綜合來(lái)看，整體堵漏效率不高，盡管部分井多次堵漏也能夠成功堵漏，但是耽誤的周期較長(zhǎng)，因此需要對(duì)漏失機(jī)理開(kāi)展更細(xì)致的分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)堵漏配方和施工工藝進(jìn)一步優(yōu)化。

1.2 漏失機(jī)理

Abu區(qū)塊儲(chǔ)層為第三紀(jì)Asmari（Jeribe-Euphrate、Upper kirkuk），巖性主要是灰?guī)r和白云巖，同時(shí)也是主要的漏失層。儲(chǔ)層儲(chǔ)集類(lèi)型為次生孔洞，構(gòu)造微裂縫及溶蝕縫線發(fā)育，孔喉分選較好，孔隙度一般為5%～15%，儲(chǔ)藏著油、氣、水等地層流體，原始地層壓力系數(shù)1.10。經(jīng)多年油氣開(kāi)采，地層壓力有所降低，目前Abu區(qū)塊地層壓力系數(shù)不超過(guò)1.03。儲(chǔ)層中孔、縫、洞呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其尺寸范圍分布較廣，從微米級(jí)到厘米級(jí)不等，但非均質(zhì)性嚴(yán)重。以漏失比較嚴(yán)重的AGCS-33井為例，該井在3 000～3 100 m井段發(fā)生嚴(yán)重漏失，從AGCS-33井3 078～3 079 m井段取出的巖心（如圖1所示），可以明顯發(fā)現(xiàn)多級(jí)裂縫的存在，同時(shí)對(duì)應(yīng)的該井段的測(cè)井成像圖（如圖2所示），進(jìn)一步驗(yàn)證了非均質(zhì)裂縫的存在，甚至部分縫洞的存在。

圖1 AGCS-33井鉆井取出的部分巖心（3 078～3 079 m井段）

因此該地層漏失通道主要以裂縫為主，縫洞結(jié)合。當(dāng)鉆開(kāi)儲(chǔ)層后，由于井筒壓力大于地層壓力，井內(nèi)部分鉆井液進(jìn)入縫、孔、洞，流向地層深處，發(fā)生天然裂縫漏失；同時(shí)，較薄弱的孔、縫結(jié)構(gòu)在較大壓差作用下遭到破壞，形成更大的漏失通道，發(fā)生更嚴(yán)重的誘導(dǎo)漏失。

圖2 AGCS-33井3 077～3 079 m測(cè)井成像圖

1.3 堵漏技術(shù)難點(diǎn)

1）在靜止堵漏的過(guò)程中，利用鉆井液中固相顆粒及部分鉆屑聚結(jié)在漏失點(diǎn)或漏失通道的瓶頸處，在地層中黏土吸水膨脹的作用下，可以形成穩(wěn)固的封堵層。Abu區(qū)塊的灰?guī)r、白云巖漏失地層中黏土成分很少，靜止堵漏只能依靠隨鉆堵漏材料與鉆屑，因此難以形成穩(wěn)固的封堵層。

2）進(jìn)行橋堵的關(guān)鍵是在漏失通道內(nèi)形成牢固的架橋，其首要任務(wù)是利用剛性材料對(duì)裂縫進(jìn)行預(yù)支撐，在保證一定強(qiáng)度的架橋后，彈性或纖維等材料再進(jìn)行填充，才能保證封堵層的承壓能力。漏失通道越大，架橋越困難，橋堵的難度也越大。Abu區(qū)塊儲(chǔ)層中孔、縫、洞呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其尺寸范圍分布較廣，從微米級(jí)到厘米級(jí)不等，非均質(zhì)性嚴(yán)重，在鉆遇大的漏失通道時(shí)，架橋難度增大。

3）水泥堵漏是將水泥漿注入或擠進(jìn)漏失通道，通過(guò)水泥漿的凝結(jié)封堵漏失通道。由于水泥漿在裂縫或孔洞內(nèi)與鉆井液污染變稠，致使流動(dòng)阻力增大，孔、縫尺寸越小流動(dòng)阻力越大；另外，水泥顆粒相對(duì)較大，難以進(jìn)入微小縫、洞，而Abu區(qū)塊儲(chǔ)層裂縫寬度或孔洞尺寸從微米級(jí)到厘米級(jí)不等，因此在一定壓力下，水泥漿只進(jìn)入一些尺寸較大的漏失通道，且一次性完全堵漏成功并達(dá)到一定承壓，其難度很大。

1.4 堵漏原則

綜上所述，Abu區(qū)塊儲(chǔ)層的次生孔洞、構(gòu)造微裂縫、溶蝕縫線發(fā)育及較低的地層壓力是井下漏失的主要原因，如果措施不當(dāng)很可能加大漏失通道，為堵漏工作增加難度。因此室內(nèi)優(yōu)化堵漏配方的基本原則是：①基于保護(hù)儲(chǔ)層的考慮，優(yōu)先選用可酸溶堵漏材料，例如可酸溶大理石顆粒，云母，可酸溶纖維等[7-11]；②考慮到漏失層同時(shí)存在井壁失穩(wěn)的問(wèn)題，很多情況下為保證井壁穩(wěn)定需要提高鉆井液密度，因此需要優(yōu)選承壓能力較高的剛性材料作為架橋材料[12]；③碳酸鹽巖地層漏失經(jīng)常是因?yàn)榇罅芽p甚至溶洞的天然發(fā)育，橋接堵漏材料因?yàn)楸盟偷葐?wèn)題有其局限性，現(xiàn)場(chǎng)施工需要配套的可酸溶水泥漿工藝。

2 堵漏配方及防漏堵漏技術(shù)的優(yōu)化

2.1 堵漏配方的優(yōu)化

前期所用的堵漏配方主要以果殼、云母、單封等常規(guī)堵漏材料為主，忽略了與地層裂縫大小的配伍性，很多情況下容易造成“封門(mén)”現(xiàn)象，另外沒(méi)有進(jìn)行很好地承壓作業(yè)，導(dǎo)致在后續(xù)提高鉆井液密度過(guò)程中再次發(fā)生漏失。室內(nèi)在分析前期所用鉆井液堵漏配方的基礎(chǔ)上，對(duì)配方進(jìn)行了優(yōu)化：通過(guò)引入不同粒徑的大理石等剛性架橋材料，進(jìn)一步提高了堵漏層的承壓能力；通過(guò)引入可酸溶堵漏纖維，進(jìn)一步增強(qiáng)了堵漏層的強(qiáng)度；針對(duì)不同的裂縫大小，對(duì)架橋材料和填充材料的粒徑大小進(jìn)行了級(jí)配優(yōu)化，級(jí)配優(yōu)化的原則為將2/3架橋理論與D90規(guī)則相結(jié)合設(shè)計(jì)架橋顆粒尺寸，以漏失通道尺寸的1/4～1/3設(shè)計(jì)填充顆粒的尺寸。以封堵孔徑為5 mm的裂縫為例，大理石顆粒作為主架橋顆粒，5%大理石架橋顆粒（粒徑為3～5 mm）組成為：（粒徑為4～5 mm）大理石顆粒2%+（粒徑為3～4 mm）大理石顆粒3%，同時(shí)配合5%左右的（粒徑為1～3 mm）大理石顆粒進(jìn)一步輔助架橋和填充堵漏層。室內(nèi)將堵漏漿在100 ℃老化6 h后，采用DLM-01堵漏模擬儀器評(píng)價(jià)不同配方對(duì)縫板的封堵效果，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，與原有常規(guī)材料為主的堵漏配方相比，承壓能力由原來(lái)的3.5 MPa提高到7 MPa以上，堵漏材料酸溶率由原來(lái)的50%提高到75%以上。

2.2 防漏堵漏技術(shù)措施的優(yōu)化

1）注重做好綜合防漏工作。前期鉆進(jìn)過(guò)程中，防漏工作重視程度不夠，很多時(shí)候一開(kāi)始可能只是小裂縫滲透性漏失，但是由于沒(méi)有及時(shí)對(duì)該類(lèi)裂縫進(jìn)行有效封堵，導(dǎo)致后續(xù)繼續(xù)鉆進(jìn)過(guò)程中，隨著壓差的增大，誘導(dǎo)裂縫逐漸增大，增加了后續(xù)堵漏的難度，因此進(jìn)入易漏地層前，鉆井液中加入濃度為2%～3%的可酸溶隨鉆堵漏材料，主要以超細(xì)碳酸鈣配合少量的可酸溶超細(xì)短纖維為主，同時(shí)提高鉆井液的護(hù)壁能力，并盡可能減小井筒流體與地層之間壓差，使隨鉆堵漏顆粒在較小的壓差下封堵地層中的裂縫與孔洞。鉆穿儲(chǔ)層后起進(jìn)技術(shù)套管內(nèi)循環(huán)，將鉆井液密度緩慢提高至設(shè)計(jì)上限，使暫堵層逐漸壓實(shí)。

表2 不同配方系列對(duì)縫板的封堵效果

2）前期發(fā)生大漏的情況下，經(jīng)常是采用多次橋堵效果不好的情況下，再考慮采用可酸溶水泥進(jìn)行堵漏，多次橋堵作業(yè)容易造成井下漏失的復(fù)雜化，甚至有的井在多次橋堵作業(yè)后造成漏失地層返吐現(xiàn)象嚴(yán)重，從而降低了后續(xù)酸溶水泥堵漏的成功率。因此，后續(xù)鉆井過(guò)程中，根據(jù)漏失井漏速、鉆井參數(shù)等具體情況，在發(fā)生惡性漏失，并且綜合判斷井下為大裂縫的情況下，優(yōu)先選用可酸溶水泥封堵較大的漏失通道，再結(jié)合鉆井液橋接堵漏工藝進(jìn)一步封堵較小的漏失通道，并逐步提高地層的承壓能力。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

通過(guò)總結(jié)分析已完成的漏失井資料，根據(jù)區(qū)塊漏失機(jī)理與堵漏機(jī)理，結(jié)合對(duì)堵漏材料的優(yōu)選，制定了優(yōu)化后的防漏、堵漏技術(shù)措施。后期鉆井實(shí)踐中，AGCS-45等3口井在降低鉆井液密度的同時(shí)，加大了隨鉆堵漏材料的濃度，均未發(fā)生井下漏失情況，防漏效果顯著；AGCS-44井等2口井的儲(chǔ)層鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生漏失，漏速最大達(dá)到了17 m3/h，通過(guò)采用優(yōu)化后的鉆井液堵漏配方，均1次堵漏成功，其中AGCS-44井堵漏成功后，將鉆井液的密度提高至1.18 g/cm3，完鉆后因井下垮塌又將密度提高到1.21 g/cm3，均未發(fā)生漏失。以AGCS-44井應(yīng)用為例。

AGCS-44井鉆進(jìn)至井深3 106.60 m發(fā)現(xiàn)漏失。在鉆進(jìn)過(guò)程中，井段3 106.50～3 106.60 m有放空現(xiàn)象，鉆壓由6 t瞬間下降為0 t，泵壓由12 MPa下降為8 MPa，出口流量明顯減小。發(fā)現(xiàn)漏失后測(cè)漏速為17 m3/h。漏層層位是上基爾庫(kù)克（Upper Kirkuk），巖性為灰?guī)r。漏失前排量為1.4 m3/min，泵壓為12 MPa，鉆井液密度為1.13 g/cm3，黏度為83 s。

結(jié)合鄰井資料及該井漏失情況，初步判斷井下漏失為中等裂縫導(dǎo)致的漏失，以能封堵5 mm裂縫為主要原則，設(shè)計(jì)配方為：現(xiàn)場(chǎng)鉆井液+3%大理石顆粒（粒徑為3～5 mm）+3%大理石顆粒（粒徑為1～3 mm）+4%大理石顆粒（粒徑小于1 mm）+1%可酸溶長(zhǎng)纖維+2%可酸溶短纖維+3%云母（粗中細(xì)各1%）+3%橡膠粒（粗中細(xì)各1%）+1%延遲膨脹材料+5%單向壓力封閉劑+7%超細(xì)碳酸鈣。井下起鉆至技術(shù)套管內(nèi)2 860 m，靜置觀察。期間按設(shè)計(jì)配方配制堵漏漿20 m3，密度為1.14 g/cm3，黏度滴流，下鉆至井底。小排量逐步頂通，建立循環(huán)后提高排量至1.1 m3/min，泵入堵漏鉆井液13 m3，堵漏漿進(jìn)入環(huán)空后排量提至1.6 m3/min，替漿30 m3，起鉆至井深2 680 m（技術(shù)套管內(nèi)）。靜止憋壓堵漏小排量0.06 m3/min泵入2.5 m3后立管壓力緩慢升至5.5 MPa，緩慢泄壓后開(kāi)封井器，循環(huán)調(diào)整鉆井液性能，鉆井液密度提高至1.18 g/cm3，下鉆至井深3 106.60 m， 以1.6 m3/min的排量循環(huán)，未發(fā)現(xiàn)井下漏失。后期完井作業(yè)期間，鉆井液密度進(jìn)一步提高到1.21 g/cm3，仍然沒(méi)有發(fā)生漏失現(xiàn)象。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1．對(duì)井下漏失地層裂縫發(fā)育情況的認(rèn)識(shí)程度，對(duì)于設(shè)計(jì)堵漏配方和提高堵漏成功率具有重要的影響，因此鉆井之前，需要詳細(xì)地調(diào)研鄰井漏失資料，為后續(xù)堵漏方案的制定提供借鑒。

2．做好防漏工作，對(duì)于避免進(jìn)一步的惡性誘導(dǎo)漏失的發(fā)生具有重要作用；同時(shí)漏失層鉆進(jìn)盡可能減小壓差，一旦發(fā)現(xiàn)井漏及時(shí)處理，以減輕漏失對(duì)地層原始孔縫結(jié)構(gòu)的破壞，避免加大漏失通道，增加橋堵難度。

3．在詳細(xì)分析漏失機(jī)理的基礎(chǔ)上，室內(nèi)從酸溶率和承壓能力2個(gè)方面對(duì)堵漏配方進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)合堵漏工藝措施的優(yōu)化，提高了后續(xù)漏失井的堵漏成功率，縮短了鉆井周期。

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