渤中34某區(qū)塊深部地層井漏處理配套工藝

陳建宏，付建民，孫曉飛，韓雪銀，張玉強(qiáng)，周小童

中海油渤海油田渤中34作為渤海油田的中流砥柱，實(shí)現(xiàn)其區(qū)塊內(nèi)優(yōu)快鉆井，縮短投資回報(bào)周期具有重要戰(zhàn)略意義。但該油田地質(zhì)條件較為復(fù)雜，井漏等復(fù)雜情況時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重制約生產(chǎn)時(shí)效。當(dāng)前該進(jìn)入綜合調(diào)整階段，規(guī)避井漏帶來的風(fēng)險(xiǎn)以及減少因井漏帶來的經(jīng)濟(jì)損失等問題愈發(fā)突出。為此，提出多種處理井漏配套工藝，取得了良好應(yīng)用效果。

渤中34某區(qū)塊是一個(gè)被斷層復(fù)雜化的背斜構(gòu)造，受郯廬斷裂強(qiáng)烈的右旋張扭活動(dòng)影響，油田范圍內(nèi)斷層非常發(fā)育。根據(jù)區(qū)塊范圍內(nèi)斷層發(fā)育規(guī)模及特征可分為兩大類：一類為通至海底的斷層，結(jié)合區(qū)域研究成果和相鄰區(qū)塊斷層在淺層的發(fā)育情況，分析認(rèn)為油田范圍內(nèi)5條斷層（F1、F2、F3、F4、F5）均可能斷至海底；另一類為次生斷層，該類斷層發(fā)育規(guī)模小且絕大部分?jǐn)鄬踊顒?dòng)時(shí)期短，未能溝通海底。

實(shí)際作業(yè)中，往往一口井穿越多個(gè)斷層；同時(shí)地層承壓能力低，泥漿比重窗口窄，隨著井深增加，循環(huán)壓耗也隨之增加，極易發(fā)生漏失。該區(qū)塊因井漏造成的非生產(chǎn)時(shí)間約占總非生產(chǎn)時(shí)間的13%。該區(qū)塊斷層裂縫性漏失具有漏失層段分布廣、漏失位置深、堵漏難度大、堵漏時(shí)間長等特點(diǎn)；同時(shí)該區(qū)塊地層較為脆弱，容易在鉆進(jìn)、倒劃眼等過程中因憋壓發(fā)生漏失。

1　隨鉆堵漏技術(shù)

地層中固有的致漏裂縫和非致漏裂縫均會(huì)因?yàn)榫畠?nèi)壓力過大導(dǎo)致漏失和誘導(dǎo)裂縫的發(fā)生，只要使裂縫開啟并對(duì)其迅速進(jìn)行封堵，消除其水力尖劈作用，就能解決漏失的問題。隨鉆堵漏是一種主動(dòng)致漏并自動(dòng)堵漏的逐漸發(fā)展動(dòng)態(tài)過程。誘導(dǎo)裂縫開啟擴(kuò)大到致漏開度，“隨鉆封堵”迅速形成致密裂縫封堵帶，控制或阻止形成漏失通道（擴(kuò)張），隨鉆提高地層承壓能力，防止或阻緩井漏[1]。

1.1　優(yōu)選堵漏材料

常規(guī)堵漏材料封堵漏失通道后與地層的結(jié)合力不夠，往往會(huì)發(fā)生反復(fù)漏失的情況。隨鉆防漏堵漏材料需要具備以下特點(diǎn)：①與易破碎地層有較強(qiáng)膠結(jié)能力，提高原始層理縫隙的抗壓性，降低誘發(fā)裂縫的尺寸；②在井壁內(nèi)外形成良好的“屏蔽層”（泥餅屏蔽及堵漏材料屏蔽），以阻隔壓力傳遞；③封堵材料自身必須具備較高的抗壓強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膲嚎s性；④與鉆井液具有較強(qiáng)配伍性；⑤尺寸要適宜，能順利通過篩網(wǎng)，不影響鉆井液循環(huán)[2]。

1.2　堵漏材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

PF-SZDL作為新型隨鉆堵漏材料，其各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，并且在渤海灣已用較為成熟使用經(jīng)驗(yàn)。表1、表2、表3為PF-SZDL實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[3]：

表1　隨鉆堵漏材料配伍性實(shí)驗(yàn)

表2　隨鉆堵漏材料承壓實(shí)驗(yàn)

表3　隨鉆堵漏材料滲透實(shí)驗(yàn)

從表1可以看出，隨鉆堵漏材料與鉆井液配伍性較好，對(duì)鉆井液性能基本沒有影響。

從表2可以看出，加入PF-SZDL的鉆井液，砂床擊穿壓力明顯增加，且加量越大與擊穿壓力呈線性關(guān)系。

從表3可以看出，基漿濾液全部滲透，加入PFSZDL材料之后，濾液侵入深度隨加量增加而減少。說明井壁泥餅一旦含有PF-SZDL材料，經(jīng)形成了一層保護(hù)膜，阻止濾液浸入地層。

2　漏失深井固井關(guān)鍵技術(shù)

該區(qū)塊部分深井出現(xiàn)漏失現(xiàn)象后，通過采取隨鉆堵漏、靜止堵漏等多手段配合，成功實(shí)現(xiàn)斷層封堵或者漏速明顯減小。但固井期間，受井底壓力波動(dòng)、流體沖刷能力增強(qiáng)等原因，再次漏失風(fēng)險(xiǎn)極大。采取科學(xué)合理防漏、堵漏方法，是實(shí)現(xiàn)漏失井固井成功關(guān)鍵所在。

2.1　優(yōu)選纖維水泥漿

惰性纖維均勻分散在水泥漿里,通過漏失段時(shí)可在漏失層內(nèi)形成一種惰性纖維網(wǎng)狀物,使循環(huán)得到恢復(fù)；在漏失處形成網(wǎng)狀橋堵，有助于產(chǎn)生所需的濾網(wǎng)和相應(yīng)濾餅。

通過動(dòng)態(tài)裂縫堵漏儀的反復(fù)模擬測試，優(yōu)選出白色集束型纖維B62和顆粒級(jí)配堵漏材料B69[4]。推薦加量:B62為0.4%～0.5%，B69為2%～3%。

纖維水泥漿不受溫度、水泥漿密度限制，具有極高配伍性。在配灰罐內(nèi)被添加進(jìn)水泥漿中,由于它的惰性,它對(duì)水泥漿的稠化時(shí)間及抗壓縮強(qiáng)度不會(huì)產(chǎn)生影響，能在大多數(shù)水泥漿配方中使用[5]。同時(shí)，由于它的易分散性而不會(huì)導(dǎo)致混漿罐或注灰管線的堵塞。分別模擬不同實(shí)驗(yàn)條件下堵漏材料B62、B69對(duì)水泥漿性能影響，如表4、表5。

表4　堵漏材料B62對(duì)水泥漿性能影響

表5　堵漏材料B69對(duì)水泥漿性能影響

2.2　采用經(jīng)濟(jì)型漂珠水泥漿體系

該區(qū)塊生產(chǎn)井開發(fā)政策不同,各套目的層壓力系數(shù)差別較大,高低壓儲(chǔ)層共存，為防止固井及候凝過程發(fā)生漏失,保證水泥返高，考慮使用低密度水泥漿體系。渤海主要低密度水泥漿體系為漂珠水泥體系，并在此基礎(chǔ)上升級(jí)成經(jīng)濟(jì)型漂珠水泥漿，其成本較常規(guī)漂珠水泥漿降低25%，且性能一致，稠化曲線良好[6]。

經(jīng)濟(jì)型漂珠水泥封固強(qiáng)度更好，提升儲(chǔ)層保護(hù)能力，延長油井壽命，獲取更多經(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外混配好的經(jīng)濟(jì)型漂珠水泥漿稠度值低，可泵送性能更好，使井下更為安全。該體系基礎(chǔ)性能滿足要求，在不同溫度段稠化時(shí)間可調(diào)，各個(gè)溫度段抗壓強(qiáng)度比較高，常規(guī)漂珠水泥漿與經(jīng)濟(jì)型漂珠水泥強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如表6所示。

表6　常規(guī)漂珠水泥漿與經(jīng)濟(jì)型漂珠水泥承壓能力

通過表6數(shù)據(jù)看出，該體系基礎(chǔ)性能滿足要求，在不同溫度段稠化時(shí)間可調(diào)，各個(gè)溫度段抗壓強(qiáng)度比較高。

2.3　優(yōu)化前置液設(shè)計(jì)

前置液分為沖洗液和隔離液。沖洗液在固井中的主要作用之一是有效沖洗井壁和套管壁的鉆井液和疏松泥餅，提高水泥漿和它們之間的膠接強(qiáng)度。而隔離液的具有懸浮固相顆粒的功能，對(duì)低壓、漏失層作用時(shí)通過改變礦物表面潤濕性、其中的固相顆粒的封堵作用等作用，阻止或延緩濾液進(jìn)入巖層孔隙，從而防止井塌，抑制井漏。

對(duì)于已發(fā)生漏失的深井，鉆井液密度高，取消沖洗液，采用高密度雙作用隔離液，使得前置液既能平衡地層壓力，又能高效清洗和隔離黏稠鉆井液[7]。雙作用隔離液采用堵漏隔離液SealBond Spacer和SealBond Plus，同時(shí)在堵漏隔離液中加入纖維堵漏劑，防止雙作用隔離液流經(jīng)漏失層位時(shí)發(fā)生漏失。與幾乎所有類型的鉆井液體系及水泥漿外加劑均相容。雙作用隔離液性能都比較穩(wěn)定，無明顯增稠現(xiàn)象，具有很強(qiáng)的相容性。

3　工程技術(shù)措施

對(duì)于存在漏失風(fēng)險(xiǎn)或者已經(jīng)發(fā)生漏失的深井，因地制宜，多種工程技術(shù)手段配合實(shí)施防漏、堵漏方案，確保堵漏強(qiáng)度，提高漏失井的生產(chǎn)時(shí)效?？刹扇∪缦麓胧?/p>

1）在滿足井控要求前提下，控制鉆井液密度，并做好鉆井液的固控工作，防止因溶解巖屑過多而漲密度。在鉆遇斷層井段需要提高鉆井液密度時(shí),采取“緩慢多次”加重原則，避免因?yàn)榧又夭粍虍a(chǎn)生的壓力激動(dòng)。

2）防止水眼堵塞。加入隨鉆堵漏材料后，鉆井液中固相顆粒增加，減少激動(dòng)壓力。

3）使用隨鉆堵漏鉆井液鉆遇易漏地層和滲透性地層時(shí)，適當(dāng)降低排量、泵壓、鉆速和起下鉆速度，防止激動(dòng)壓力過大造成井漏，同時(shí)適當(dāng)提高鉆井液黏度、切力，降低濾失量，降低井漏風(fēng)險(xiǎn)。

4）為降低下套管回流阻力和對(duì)地層的回壓，下套管前根據(jù)漏失情況可適當(dāng)降低鉆井液密度及切力，提高流動(dòng)性，確保套管下到位后能順利開泵。

5）控制套管下放速度。套管進(jìn)入裸眼段后，加強(qiáng)觀察并記錄鉆井液返出情況。

4　實(shí)例應(yīng)用

4.1　隨鉆堵漏技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用

B8井完鉆井深3 639m，設(shè)計(jì)完鉆層位沙河街組。Φ221.0mm井眼鉆進(jìn)至3 212m處鉆遇斷層并發(fā)生漏失，測量漏速10m3/h。立即控制鉆井參數(shù)，降低排量及轉(zhuǎn)速，并逐步加入PF-SZDL使其含量達(dá)到并維持1.5%，進(jìn)一步鞏固鉆井液泥餅質(zhì)量，降低失水，并提高地層的承壓能力，漏速逐漸降低至0.7m3/h。緩慢開泵并控制，防止激動(dòng)壓力過大，同時(shí)加密測量鉆井液性能及泥漿池體積均無明顯變化，后續(xù)下入Φ177.8mm油層尾管及固井期間均未發(fā)生漏失，隨鉆堵漏成功。

4.2　漏失井尾管固井現(xiàn)場應(yīng)用

A35井的設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)為：Φ546.1mm井眼×Φ457.2mm套管+Φ406.4mm井眼×Φ339.7mm套管＋Φ311.2mm井眼×Φ244.5mm套管＋Φ221.0mm井眼×Φ177.8mm尾管。Φ221.0mm井眼裸眼段長879m，鉆進(jìn)至3 175m時(shí)發(fā)生失返性漏失，采取多種堵漏措施，漏失速度明顯減小。Φ177.8mm生產(chǎn)尾管下到位后，監(jiān)測仍有漏速1.5m3/h。為防止固井期間更大發(fā)生漏失，采取多重防漏手段?，F(xiàn)場使用雙隔離液，主要添加劑SealBondSpacer+SealBond Plus+PCW20L+PC-X60L；同時(shí)根據(jù)油頂位置地層壓力系數(shù)及封固層位要求，使用漂珠水泥全井段封固，調(diào)整固井液柱當(dāng)量比重，適當(dāng)減小壓穩(wěn)系數(shù)至1.06，確保不壓漏地層；同時(shí)水泥中加入3%纖維防漏。尾管固井過程順利，并在尾管掛封隔器坐封后洗出水泥混漿約6m3。測CBL固井質(zhì)量顯示，水泥返高至尾管掛頂部，漏失層井段及主要油層、水層封固質(zhì)量優(yōu)良。

5　結(jié)論

1）隨鉆堵漏技術(shù)不需要專門設(shè)備，堵漏工藝簡單，堵漏成功率高，有利于提高作業(yè)時(shí)效，滿足“降本增效”要求。

2）隨鉆堵漏鉆井液性能穩(wěn)定,有效改善泥餅質(zhì)量，提高漏失井段承壓能力，配伍性好，值得推廣應(yīng)用。

3）漂珠水泥漿密度低，強(qiáng)度高，成本低，性能易維護(hù)，適用于存在漏失風(fēng)險(xiǎn)的深井。

4）該配套技術(shù)已在渤中34某區(qū)塊應(yīng)用10余口調(diào)整井，作業(yè)過程順利，生產(chǎn)時(shí)效明顯提高，檢測固井質(zhì)量全部合格，為后續(xù)作業(yè)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]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.

[2]張 斌,黃進(jìn)軍,李家學(xué).隨鉆防漏堵漏技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,12(5):70-71.

[3]羅宇維,朱江林,熊紹春,等.高溫高壓水力尖劈裂縫堵漏固井技術(shù)研究及其應(yīng)用[J].中國海上油氣,2017,29(3)：59.

[4]苗海龍,陳俊生,卜 平.滲透性地層隨鉆堵漏技術(shù)的研究和應(yīng)用[J].天津科技,2013,36(5):69-70.

[5]余婷婷,鄧建民,李 鍵,等.纖維堵漏水泥漿的室內(nèi)研究[J].石油鉆采工藝,2007,29(4):70.

[6]郭玉樹.經(jīng)濟(jì)型漂珠水泥漿體系的現(xiàn)場應(yīng)用[J].石化技術(shù),2016,23(6):83.

[7]袁會(huì)敏.適于泥頁巖地層的封堵性隔離液體系研究[D].青島:中國石油大學(xué)(華東),2014.