柴油坂土堵漏在觀山1井極端條件下的研究與應(yīng)用

程豈凡，吳開均，陳 君，劉 勇，姚宏偉

（中石油西部鉆探玉門鉆井分公司，新疆烏魯木齊830026）

1 概況

觀山1井于2017年5月12日采用444.5mm牙輪鉆頭一開，5月18日16∶07正常鉆進(jìn)至397m井口突然失返，發(fā)生嚴(yán)重井漏，之后又在不同井深發(fā)生8次井漏及由井漏引起的起鉆困難等復(fù)雜情況。共漏失鉆井液2123.05m3，損失時(shí)間515∶40。堵漏過(guò)程中應(yīng)用了靜堵、隨鉆堵漏、橋塞堵漏、凝膠堵漏、打水泥堵漏、復(fù)合堵漏、柴油坂土漿堵漏等堵漏方法。筆者在這里主要介紹柴油坂土漿堵漏。

2017年5月31日該井鉆至井深672m，起鉆至井深527m遇阻后開泵倒劃眼，中途循環(huán)（鉆頭位置516m）過(guò)程中發(fā)生失返性漏失。嘗試用智能凝膠堵漏2次均不能建立循環(huán)，環(huán)空灌漿不見(jiàn)液面。被迫在不能循環(huán)情況下活動(dòng)起鉆，每班起鉆只能起出2～3個(gè)單根。起鉆期間嘗試性堵漏2次，但未成功，最后決定用柴油坂土堵漏。

2 井漏機(jī)理研究

根據(jù)該井地表地貌及實(shí)鉆巖性對(duì)比，鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆遇的基本都是如地表一樣，大小不一的礫石，礫石間膠結(jié)疏松，空隙大，孔隙連通性好，孔隙內(nèi)填充物少，且由于礫石的支撐作用，孔隙內(nèi)的填充物處于欠壓實(shí)狀態(tài)。

3 堵漏難點(diǎn)分析

（1）漏點(diǎn)較多，所有漏點(diǎn)均有復(fù)漏的可能；

（2）鉆具不能正常起下，注入堵漏漿的位置受到限制；

（3）漏失量大，地層孔隙連通性好，堵漏漿難以在漏失通道內(nèi)停留；

（4）鉆頭水眼較小，且堵漏一旦失敗，不能給后續(xù)起鉆工作增加難度，堵漏劑的顆粒尺寸選擇受到限制；

（5）表層井口未裝封井器，無(wú)法憋壓或環(huán)空擠注鉆井液。

4 堵漏機(jī)理研究

烴基液體坂土漿堵漏機(jī)理：烴基液體坂土漿是由憎水性烴基液體與坂土按一定比例混配而成的，其中坂土屬憎油材料，因此可配成固相含量很高的油基坂土混合物，當(dāng)混合物被泵入漏層與水接觸后，懸浮著的坂土顆粒開始水化，并從油中分離出來(lái)，結(jié)成一團(tuán)堅(jiān)韌的油泥塊，從而達(dá)到堵漏的目的1]。

5 室內(nèi)研究

5.1 烴基液體的優(yōu)選

為了保證所配的坂土漿有相對(duì)安全的可泵性和沉降穩(wěn)定性，室內(nèi)對(duì)原油、脫水原油、柴油配制而成的不同濃度坂土漿的流動(dòng)度和靜析油量進(jìn)行了測(cè)定。原油因?yàn)楹?，無(wú)法配制成100%的坂土漿。柴油坂土漿有相對(duì)較高的流動(dòng)度，但沉降穩(wěn)定性較差，只需調(diào)整柴油的粘度，便可獲得相對(duì)較高的沉降穩(wěn)定性（見(jiàn)表1）。

5.2 柴油粘度控制

室內(nèi)對(duì)柴油及加有不同油溶性處理劑的柴油進(jìn)行了性能測(cè)試，如表2所示：加入0.5%有機(jī)土后能有效提高柴油的漏斗粘度和懸浮能力，對(duì)柴油坂土漿的流動(dòng)性影響不大。

表1 不同烴基液體配制而成的坂土漿可泵性和沉降穩(wěn)定性

表2 加有不同處理劑的柴油對(duì)坂土懸浮能力和流動(dòng)度的影響

5.3 坂土含量（質(zhì)量體積百分比）確定

室內(nèi)用加有0.5%有機(jī)土的柴油配制成不同坂土含量的柴油坂土漿，并進(jìn)行了柴油坂土漿的靜析油量和加水析油量測(cè)試。結(jié)果表明：坂土含量達(dá)到70%以上靜析吸油量均在6mL以內(nèi)，說(shuō)明具有較好的沉降穩(wěn)定性[2]。柴油坂土漿加水?dāng)嚢杈鶆蚝箪o置35min時(shí)柴油基本被水置換完畢，最終析油量均在90mL左右，與坂土含量關(guān)系不大（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1 不同坂土含量柴油坂土漿靜析油曲線

圖2 不同坂土含量柴油坂土漿加水析油曲線

室內(nèi)對(duì)70%～100%柴油坂土漿進(jìn)行了流動(dòng)度測(cè)試（見(jiàn)表3），結(jié)果表明：90%～100%的柴油坂土漿流動(dòng)性較差，為了使流動(dòng)度達(dá)到16cm以上并盡量多地加入坂土，室內(nèi)選擇80%的坂土含量作為最終配方。

表3 不同坂土含量柴油坂土漿流動(dòng)度

5.4 瞬時(shí)慮失量控制（API失水儀漿筒試驗(yàn)[3]）

室內(nèi)用API失水儀在不加濾紙的情況下，將柴油坂土漿與鉆井液1∶1混合后倒入鉆井液杯測(cè)濾失量。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一定壓力下的漏失量主要是初始漏失，一旦形成泥團(tuán)堵住篩網(wǎng)，幾乎不再出現(xiàn)漏失現(xiàn)象。進(jìn)一步試驗(yàn)表明，10%801能有效防止柴油坂土漿在還未形成足夠強(qiáng)度的泥團(tuán)時(shí)漏入地層孔隙深處（見(jiàn)表4、表5）。

表4 0.7MPa壓力下濾失量（mL）

表5 2MPa壓力下慮失量（mL）

5.5 泥團(tuán)強(qiáng)度測(cè)試

室內(nèi)對(duì)不同鉆井液與柴油坂土漿按不同配比混合后形成的泥柱進(jìn)行了切段烘干稱重，結(jié)果表明：鉆井液的坂土含量對(duì)泥團(tuán)的質(zhì)量影響不大；柴油坂土漿配比越大，相同體積的泥團(tuán)質(zhì)量越高，說(shuō)明泥團(tuán)強(qiáng)度越高（見(jiàn)表6）。

室內(nèi)將柴油坂土漿與鉆井液按不同配比下混合后攪拌均勻，倒入裝有直徑為10mm鋼珠的堵漏儀內(nèi)40min后加壓，記錄溢出油水混合物時(shí)的壓力值，配比為3時(shí)泥團(tuán)濾失壓力最高可達(dá)4.5MPa。

表6 柴油坂土漿與不同鉆井液按不同配比混合后形成的泥團(tuán)單位質(zhì)量（g）

6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

6.1 施工過(guò)程

（1）清空20m3循環(huán)池待用；②放入少量柴油清洗配漿管線，將清洗完管線的柴油泵入其他不用的循環(huán)池；③放入11m3柴油，泵入1m3柴油至鉆具內(nèi)作為前置隔離液；④配制柴油坂土漿(10m3柴油+0.05t有機(jī)土+8t土粉+1t801,配制體積：13m3，粘度46s，密度1.38g/cm3)；④泵入柴油坂土漿；⑤替漿；⑥環(huán)空灌漿。

6.2 施工過(guò)程中泵壓變化情況

現(xiàn)場(chǎng)以35L/s的排量泵入10m3柴油坂土漿，泵入過(guò)程中泵壓由1MPa降至零。用同樣的排量替漿8.6m3，替漿至 2m3時(shí)泵壓由 2MPa升至4.5MPa，替至5m3時(shí)，泵壓下降至3MPa，說(shuō)明此時(shí)柴油坂土漿已開始出鉆具進(jìn)入井眼。整個(gè)施工過(guò)程泵壓不高，說(shuō)明柴油坂土漿具有較好的可泵性。

6.3 堵漏效果

靜堵8h后，環(huán)空累計(jì)灌漿44m3，井口返出柴油。扶正器明顯可以看出被析出的柴油浸泡過(guò)。鉆具起出后，下通井鉆具至567m開泵，排量7L/s，泵壓0MPa，出口返出，提排量至15L/s，泵壓0MPa，出口返出，提排量至19L/s，出口失返。說(shuō)明柴油坂土漿有一定的堵漏效果，但承壓能力不夠，隨后通過(guò)打水泥完成了對(duì)該井的堵漏。

7 結(jié)論

（1）柴油坂土漿的配制過(guò)程中，沉降穩(wěn)定性和流動(dòng)度是2個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)。

（2）柴油坂土堵漏技術(shù)適用于淺井失返性惡性漏失。

（3）柴油坂土漿堵漏后，大量坂土進(jìn)入漏層，減小了漏失通道，降低了后續(xù)堵漏的難度。