古潛山裂縫性漏失井固井技術(shù)應(yīng)用

王春才，王建東，田思雨

(天津中油渤星工程科技有限公司 天津300451)

在古潛山油氣藏中，裂縫性油氣藏占有非常重要的戰(zhàn)略地位。特別是在變質(zhì)巖和火成巖為基巖的潛山中，構(gòu)造裂縫是主要的油氣儲(chǔ)集空間。在潛山油層鉆進(jìn)過(guò)程中多數(shù)井發(fā)生了鉆井液漏失，漏失量為100～10,000,m3不等。一般情況下，在固井施工前進(jìn)行堵漏，將所有漏失風(fēng)險(xiǎn)降到最低，避免在固井過(guò)程中再次發(fā)生漏失。但鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生漏失的井位在固井施工時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)依然存在，且影響較大，因此分析古潛山裂縫性油氣藏漏失原因，研制專(zhuān)門(mén)的固井技術(shù)指導(dǎo)固井施工，對(duì)解決古潛山固井漏失，提高固井質(zhì)量具有重要意義。

1 古潛山裂縫性油氣藏漏失機(jī)理

漏失發(fā)生需具備以下 3個(gè)條件：①地層中有孔隙、裂縫或溶洞，使流體有通行的條件；②井筒內(nèi)液柱壓力大于地層孔隙中的流體壓力，在正壓差的作用下，發(fā)生漏失；③地層破裂壓力小于井筒液柱壓力和環(huán)空壓耗或激動(dòng)壓力之和，壓裂地層從而產(chǎn)生漏失。由于裂縫存在的形態(tài)復(fù)雜多樣，漏失機(jī)理呈多樣化，使得裂縫漏失性?xún)?chǔ)層保護(hù)技術(shù)成為全球性難題之一。

根據(jù)古潛山的巖性特征分為變質(zhì)巖儲(chǔ)層潛山、火山巖儲(chǔ)層潛山、碳酸鹽巖儲(chǔ)層潛山和碎屑巖儲(chǔ)層潛山。按照漏失通道形成的原因，古潛山裂縫性油氣藏漏失類(lèi)型可分為自然通道和人為通道兩大類(lèi)：①自然裂縫性漏失。在古生代、太古代、元古代的變質(zhì)巖因受變晶、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、物理風(fēng)化和化學(xué)淋溶形成裂縫和孔隙，構(gòu)成漏失的通道?；鹕綆r由于巖漿噴發(fā)、溢流、風(fēng)化作用等結(jié)晶構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因素在熔巖內(nèi)形成了孔隙和裂縫，構(gòu)成了易發(fā)生漏失的通道；碳酸鹽層經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地下水的溶蝕、沖蝕作用形成大大小小的地下溶洞和暗河，強(qiáng)烈的構(gòu)造作用又會(huì)產(chǎn)生縱橫交錯(cuò)的裂縫，其開(kāi)口由幾厘米到幾十米不等。鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆遇自然裂縫性發(fā)育的巖石時(shí)形成自然漏失，鉆遇破碎性巖石常會(huì)發(fā)生隨著井下憋跳、鉆速加快等現(xiàn)象，使井內(nèi)壓力過(guò)大、結(jié)合力較弱的地層產(chǎn)生裂縫，當(dāng)工作液液柱作用于井壁地層的動(dòng)壓力超過(guò)地層裂縫內(nèi)流體壓力，并且井壁與裂縫系統(tǒng)連通時(shí)即可發(fā)生天然裂縫性?xún)?chǔ)層漏失。其漏失程度取決于井筒動(dòng)壓力與地層孔隙壓力的差值、天然裂縫的發(fā)育程度及連通狀況、裂縫寬度和長(zhǎng)度、漏失通道內(nèi)流體的流變性等。雖然有時(shí)儲(chǔ)層中天然裂縫系統(tǒng)未與井筒連通，一旦產(chǎn)生誘導(dǎo)裂縫，儲(chǔ)層同樣會(huì)因產(chǎn)生的誘導(dǎo)裂縫將天然裂縫與井筒連通而發(fā)生嚴(yán)重漏失。②人為裂縫性漏失。儲(chǔ)層本身并不存在漏失通道，但由于井下地層壓力系數(shù)低或地層破裂壓力低，井眼壓力高于地層破裂壓力時(shí)，在井眼周?chē)貙又姓T發(fā)出裂縫導(dǎo)致井漏。主要原因?yàn)榈貙訅毫w系紊亂、施工措施不當(dāng)導(dǎo)致壓漏地層，而出現(xiàn)人為裂縫性漏失，裂縫性漏失通常漏速在20～100,m3/h。常見(jiàn)人為裂縫有鉆具振動(dòng)縫、應(yīng)力釋放縫和人為壓裂縫(應(yīng)力敏感縫)。鉆具振動(dòng)縫和應(yīng)力釋放縫通常不會(huì)引起嚴(yán)重的工作液漏失。

2 古潛山裂縫性油氣藏防漏固井技術(shù)

2.1 古潛山裂縫性油氣藏防漏技術(shù)關(guān)鍵

古潛山油氣藏地層中裂縫、溶洞極其發(fā)育，天然裂縫防漏關(guān)鍵在于根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)和鉆進(jìn)壓力顯示，準(zhǔn)確了解斷層、裂縫位置，精確預(yù)測(cè)裂縫寬度，及時(shí)調(diào)整工作液性能，提高儲(chǔ)層承壓能力，盡可能地提高儲(chǔ)層安全密度窗口。

古潛山油氣藏由于長(zhǎng)期風(fēng)化，表層的承壓能力嚴(yán)重降低，極易產(chǎn)生人為裂縫。人為裂縫防漏關(guān)鍵在于降低液柱密度、調(diào)整流變參數(shù)或開(kāi)泵措施等方法，減少激動(dòng)壓力和環(huán)空壓耗。一旦產(chǎn)生人為裂縫，必須在短時(shí)間形成封堵帶，阻止裂縫的進(jìn)一步延展，提高儲(chǔ)層破裂壓力和裂縫重啟壓力，阻止或減少漏失。

由前述分析可知，如果天然裂縫性?xún)?chǔ)層漏失處理得當(dāng)，則產(chǎn)生人為裂縫性?xún)?chǔ)層漏失的機(jī)率就會(huì)大大降低。因此應(yīng)將裂縫防漏作為系統(tǒng)性工程，鉆井、下套管、固井等環(huán)節(jié)都應(yīng)充分考察鄰井地質(zhì)資料，掌握地層破裂壓力較低，易坍塌、易漏失的薄弱地層，預(yù)防裂縫性漏失產(chǎn)生，以確保施工安全順利。

2.2 古潛山裂縫性油氣藏防漏技術(shù)措施

2.2.1 優(yōu)選固井工藝

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體鉆井情況，確定固井工藝。對(duì)于井況復(fù)雜的井，可采取以下幾種特殊工藝，但由于特殊工藝設(shè)備在設(shè)計(jì)上較為復(fù)雜，存在出現(xiàn)問(wèn)題的幾率，一般優(yōu)先考慮常規(guī)固井工藝。

①分級(jí)注水泥工藝。古潛山油氣藏由于地層比較薄弱，對(duì)于封固段較長(zhǎng)的井，水泥漿液柱壓力較高，漏失風(fēng)險(xiǎn)很大，可以采用分級(jí)注水泥工藝，先封固下部薄弱地層，再封固上部地層，可以有效防止固井發(fā)生漏失。但分級(jí)注水泥的第一級(jí)固井，要求水泥漿封過(guò)潛山頂界面。如果潛山界面卡得不準(zhǔn)或高角度裂縫的影響造成水泥漿漏失，可能形成第二級(jí)注水泥施工水泥漿液柱壓力高于地層壓力造成漏失導(dǎo)致工藝失敗。因此在考慮分級(jí)固井工藝施工的井位，必須對(duì)分級(jí)箍下入位置嚴(yán)格審查。

②漏層頂部注水泥工藝。對(duì)于底部嚴(yán)重漏失的井，如裂縫性、溶洞性漏失，先期堵漏后承壓能力仍然有限，可以采用頂部注水泥工藝。對(duì)產(chǎn)層易漏失的井，可以采用篩管頂部注水泥工藝，產(chǎn)層段下入篩管，然后封固上部環(huán)空。產(chǎn)層下部有漏層的，可采用漏層頂部注水泥工藝。

③膨脹管封漏層工藝。如裸眼中部存在無(wú)法處理的漏層，可先在漏層段下入膨脹管后漲開(kāi)，使之貼在裸眼漏層段井壁，用水泥漿替代泥漿或者水來(lái)脹封管外封隔器，實(shí)現(xiàn)封堵漏層，然后再下入套管固井。

2.2.2 優(yōu)化漿柱體系

①堵漏隔離液。為了增強(qiáng)防漏效果，提高頂替效率，改善界面膠結(jié)，在隔離液中加入適量、適當(dāng)形狀的堵漏材料，使隔離液具有一定的堵漏性能；調(diào)整隔離液的流變性能，使其粘度適中，高溫下不過(guò)分稀釋?zhuān)哂休^好的懸浮功能和一定的觸變性。

②水泥漿體系。針對(duì)不同區(qū)塊固井采用不同的水泥漿體系，防止固井過(guò)程漏失的發(fā)生。結(jié)合古潛山裂縫性油氣藏漏失現(xiàn)況，根據(jù)緊密堆積理論設(shè)計(jì)了高強(qiáng)低密度水泥漿體系和防漏增韌水泥漿體系。

高強(qiáng)低密度水泥漿體系利用合理的物料顆粒級(jí)配并通過(guò)改善物料的表面性質(zhì)，減少物料顆粒間的充填水和表面的潤(rùn)滑水，提高單位體積水泥漿中固相，形成更加致密的水泥石；通過(guò)超細(xì)礦物材料之間的物理化學(xué)作用等手段，提高低密度水泥漿的力學(xué)性能。防漏增韌水泥漿體系添加由長(zhǎng)度小于 12,mm特種纖維組成BCE-200S和助防漏劑組成的防漏外加劑。

2.2.3 輔助技術(shù)措施

①通井防漏技術(shù)措施。避免隋性物理堵塞型堵漏劑暫時(shí)屏蔽的漏層在下套管和固井注前置液時(shí)裸露，再次漏失，因此，通井過(guò)程必須充分、徹底，以鉆進(jìn)時(shí)最大安全排量充分循環(huán)，確保井眼暢通、清潔，提高井壁穩(wěn)定性。

②下套管作業(yè)技術(shù)措施?？刂葡路潘俣?，減小激動(dòng)壓力，以防止增加薄弱地層或漏失層段的激動(dòng)壓力，造成漏失。對(duì)于漏失嚴(yán)重的井，下套管前做充分堵漏處理。如下套管途中出現(xiàn)漏失，下套管完畢后使用鉆井液進(jìn)行堵漏，確保井眼穩(wěn)定。

③變排量頂替技術(shù)。起初采用高速追趕頂替，追上水泥漿后，適當(dāng)降低排量，低速碰壓，既防止在替泥漿時(shí)因激動(dòng)壓力過(guò)大，壓漏地層，又控制了水泥漿在理想狀態(tài)下塞流上返，達(dá)到良好的頂替效果。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

CBG7-5井處于埕北古7塊，太古界巖石裂縫非常發(fā)育主要為網(wǎng)狀縫和成組縫，在2,193～2,801,m鉆進(jìn)過(guò)程多次發(fā)生漏失，累計(jì)漏失鉆井液662.75,m3，打開(kāi)潛山地層且封固段 1,500,m。針對(duì)本井的復(fù)雜情況，由于先期堵漏效果較好，采用常規(guī)單級(jí)固井工藝。下套管期間嚴(yán)格控制下放速度，觀察返出情況沒(méi)有發(fā)生明顯漏失，下完套管0.4,m3/min小排量頂通順利，緩慢逐步提高循環(huán)排量，漏失不明顯。采取循環(huán)自然堵漏的措施，控制循環(huán)排量最高提至1.6,m3/min，充分循環(huán)至液面穩(wěn)定，從膠結(jié)質(zhì)量、施工安全考慮，選用沖洗液+隔離液+水泥漿的漿柱結(jié)構(gòu)。實(shí)際注入堵漏隔離液 16,m3，沖洗液 6,m3，注1.70,g/cm3領(lǐng)漿特種纖維水泥漿 32,m3，注 1.88,g/cm3領(lǐng)漿 35,m3，替鉆井液 66.56,m3，通過(guò)變頂替排量頂替技術(shù)保證替漿泵壓不超過(guò)10,MPa，碰壓明顯，穩(wěn)壓壓力不降，放壓不倒返。電測(cè)顯示，水泥實(shí)際返高1,550,m，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；1,900,m 至井底聲幅在 10%,以?xún)?nèi)，1,550～1,900,m 聲幅在 20%,以?xún)?nèi)，固井質(zhì)量合格。固井結(jié)果表明，采取的防漏技術(shù)達(dá)到了預(yù)期效果，保證了此次固井施工的順利進(jìn)行和固井質(zhì)量。

4 認(rèn) 識(shí)

古潛山裂縫性油氣藏漏失機(jī)理復(fù)雜，防漏是該類(lèi)型油氣藏重要技術(shù)難點(diǎn)；其漏失機(jī)理和防漏工藝對(duì)預(yù)防裂縫性油氣藏漏失具有重要意義。技術(shù)工藝、體系選擇面廣，可根據(jù)不同井型合理挑選適當(dāng)?shù)墓叹胧?。該技術(shù)在CBG7-5井的成功應(yīng)用為古潛山油氣藏防漏指明了方向，但由于應(yīng)用井位不足，該技術(shù)還需進(jìn)一步研究分析。■

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