桂中坳陷某地質(zhì)調(diào)查井漏失處理技術(shù)探討

蘭志勤

摘要：桂中坳陷作為南方海相非常規(guī)油氣勘探重點地區(qū)備受重視，然而鉆井中井漏普遍，嚴(yán)重影響井下施工安全，制約了該地區(qū)非常規(guī)油氣勘探開發(fā)進程。本文以桂中坳陷某地質(zhì)調(diào)查井為研究對象，重新分析認(rèn)識了桂中坳陷地層巖性特點，系統(tǒng)闡述了某地質(zhì)調(diào)查井井漏特征及堵漏難點。在此基礎(chǔ)上，探討了井漏預(yù)防措施及現(xiàn)場堵漏技術(shù)應(yīng)用效果，以期為類似地區(qū)井漏復(fù)雜處理有所裨益。

關(guān)鍵詞：井漏；碳酸鹽巖；堵漏技術(shù)；鉆井液；地質(zhì)調(diào)查井

隨著頁巖氣等非常規(guī)能源勘探程度加深，國內(nèi)非常規(guī)油氣資源勘探工作正全面展開，特別是在滇黔桂海相盆地。然而，在滇黔桂地區(qū)鉆井施工作業(yè)中，井漏發(fā)生頻繁，類型多，給安全生產(chǎn)帶來不同程度的威脅和經(jīng)濟損失，嚴(yán)重制約了該地區(qū)的勘探開發(fā)速度及效率。因此，科學(xué)分析桂中坳陷某地質(zhì)調(diào)查井石炭系井漏原因，有助于預(yù)防、治理該地區(qū)類似類型井漏，安全、快遞、高效地完成鉆井作業(yè)，取全取準(zhǔn)各類頁巖氣勘探開發(fā)資料，提高勘探開發(fā)綜合效益。

1.工區(qū)地層

桂中坳陷某地質(zhì)調(diào)查井自上而下鉆遇的地層有：第四系，上石炭統(tǒng)大埔組、下石炭統(tǒng)羅城組、寺門組和黃金組。其中，大埔組鉆遇視厚212.2m，以灰白色白云巖，角礫白云巖為主；羅城組鉆遇視厚227.3m，以灰白色-深灰色灰?guī)r為主，夾泥頁巖、炭質(zhì)泥巖薄層，泥頁巖裂隙易發(fā)生滲透性漏失，灰?guī)r中常見大小不一的溶蝕洞穴，易發(fā)生惡性漏失；寺門組鉆遇視厚150.1m，巖性以灰-深灰色灰?guī)r與深灰色、灰黑色泥頁巖、炭質(zhì)泥巖互層為主，沉積相為臺地相、濱海沼澤相，該段泥巖較為破碎疏松，易垮塌，同時由于地層壓力系數(shù)較小，在使用高密度鉆井液鉆井時，易發(fā)生大的滲透陛漏失；已鉆遇黃金組巖性以深灰色灰?guī)r，夾泥巖薄層為主。由于該井靠近洛崖—融安大斷裂，石炭系受斷裂影響導(dǎo)致半充填孔隙及裂隙較多，多出現(xiàn)輕微滲透漏失。

2.漏失特征及堵漏難點

井漏是鉆井過程中一種常見的井下復(fù)雜情況，一般指鉆完井過程中鉆井液、完井液等工作液漏失到地層中的現(xiàn)象。井漏的產(chǎn)生主要有三個必要條件：第一是井筒內(nèi)工作液壓力大于地層孔隙壓力；第二是地層中存在漏失通道以及較大的容納液體的空間；第三是漏失通道的開口尺寸要大于工作液固相顆粒粒徑。井漏一般按漏失通道可分為裂隙型漏失、孔隙型漏失、溶洞型漏失以及復(fù)合型漏失；按漏失的原因可分為天然漏失和誘發(fā)漏失；按漏失程度可分為漏速小于10m³/h的微漏、漏速在10m³/h～20m³/h的小漏、漏速在20m³/h～50m³/h的中漏、漏速大于50m³/h的大漏和鉆井液失返、不能建立循環(huán)的惡性井漏等五種。

該井寺門組以上地層，大埔組白云巖由于受斷裂影響，角礫白云巖發(fā)育，微裂隙較多，鉆進過程中容易微漏；羅城組灰?guī)r裂隙較為發(fā)育，溶洞成團聚集分布，易大漏、惡性漏失，泥頁巖薄層地層壓力系數(shù)小，易壓漏易垮塌。對于微裂隙漏失以及低壓漏失層，可以采用降低鉆井液密度，降低循環(huán)壓力，提高鉆井液粘度，增強鉆井液的造壁性能，從而降低鉆井液的漏失量，鉆進可能漏失井段時可采取隨鉆加入堵漏劑等措施進行預(yù)防及堵漏。

對于裂隙、溶洞導(dǎo)致的漏失，采用顆粒橋塞堵漏、水泥堵漏，或者兩者相結(jié)合的堵漏方式。橋塞堵漏是利用堵漏材料在漏失喉道內(nèi)堆積、架橋，依靠形成的泥餅實現(xiàn)堵漏；水泥堵漏是利用速凝水泥對漏失喉道進行封堵，具有堵漏強度大、堵漏成功后持久性好的特點。若效果不理想或井內(nèi)情況進一步復(fù)雜，則只有下人技術(shù)套管進行封隔。

在進入目的層段高壓氣層前，要對上部裸眼井段進行地層試壓，以便在鉆遇目的層后，為平衡地層壓力，不得不提高鉆井液密度，造成上部裸眼低壓漏失層或相對低壓層出現(xiàn)多層段井漏時，迅速確定漏失位置。鉆進高壓氣層過程中，出現(xiàn)大規(guī)模井漏易誘發(fā)高壓氣層井噴，因此陜速處理漏失非常關(guān)鍵。

桂中坳陷某地質(zhì)調(diào)查井漏失處理主要技術(shù)難點包括：

（1）該井設(shè)計井眼小，設(shè)計深度大，計劃施工周期長。羅城組上部泥巖段及寺門組泥巖段破碎不穩(wěn)定，易掉塊垮塌，井壁穩(wěn)定性差；發(fā)生井漏后，若未能快速有效堵漏，造成井內(nèi)液柱壓力下降，會嚴(yán)重影響井壁穩(wěn)定性，有可能發(fā)生井內(nèi)復(fù)雜情況及事故。（2）根據(jù)地震、地質(zhì)等資料，同一井眼內(nèi)高壓層和低壓層并存，壓力系數(shù)差異大，地層中小裂隙非常發(fā)育，當(dāng)用高密度鉆井液打開設(shè)計目的層段時，容易誘發(fā)井漏，存在嚴(yán)重的安全隱患。（3）受場地限制，無法大規(guī)模儲備足夠的鉆井液，配制高密度鉆井液耗費時間長，在穩(wěn)定地層段清水頂漏強鉆是發(fā)生井漏后快速處理最有效的技術(shù)措施。

3.井漏預(yù)防技術(shù)措施

（1）在分析該區(qū)鉆井、地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，考慮到桂中坳陷海相地層碳酸鹽巖往往發(fā)育溶蝕孔洞和裂隙，為避免鉆遇超大溶洞或裂隙（落差幾米到十幾米），在井場選址后，首先采用可控源音頻大地電磁測深法對鉆臺近地表進行勘查，根據(jù)地下裂縫、溶洞和暗河的發(fā)育情況進行安全性評估，在確定鉆臺位置的時候盡量避開超大裂隙、溶洞和暗河。

（2）根據(jù)已有類似地區(qū)鉆井、錄井、測井等資料，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)及地震資料，對該井鉆探過程中可能出現(xiàn)的漏失層段進行預(yù)測，做好堵漏準(zhǔn)備工作，了解附近地區(qū)快速有效的堵漏配方，設(shè)計合適的井身結(jié)構(gòu)。綜合上述因素，本井施工設(shè)計三開備四開的井身結(jié)構(gòu)，對小中漏失采取提高鉆井液粘度、顆粒橋塞堵漏、水泥堵漏的方式，對大規(guī)模惡性漏失采取下套管隔離，同時預(yù)留一級套管作為備用，確保施工順利進行。

（3）在進入高壓層前，先做好裸眼井段地層承壓試驗，若地層承壓差異大，則考慮下入技術(shù)套管隔離成兩個壓力系統(tǒng)。

（4）在進入目的層前的中、深井段，發(fā)生孔隙性滲漏、溶洞（或裂隙）性漏失及誘導(dǎo)裂隙性漏失，首選降低鉆井液排量試循環(huán)觀察；降排量井漏不緩解或緩解不明顯，靜置堵漏2h左右，試循環(huán)觀察；若靜置堵漏無效，則進行停鉆橋漿堵漏。

（5）鉆進過程中，鉆井液密度應(yīng)盡可能取設(shè)計下限，做到近平衡鉆進。如遇油氣層需加重鉆井液密度時，應(yīng)通過關(guān)井求壓方式，確定合適的鉆井液密度，防止因盲目加大鉆井液密度而壓漏地層。起下鉆時控制好下鉆速度，開泵要平穩(wěn)，避免下鉆過快造成激動壓力過大等。

（6）加強坐崗記錄和錄井地質(zhì)觀察，以便第一時間預(yù)測、發(fā)現(xiàn)井漏，及時采取處理措施。

4.井漏處理技術(shù)應(yīng)用

實際施工過程中，桂中坳陷某地質(zhì)調(diào)查井在鉆遇的各地層均出現(xiàn)不同程度的井漏，為該地區(qū)典型的井漏代表井。其中大埔組、寺門組、黃金組地層漏失次數(shù)多，漏失量小，堵漏時間短；羅城組發(fā)育溶洞、裂隙，鉆遇3次惡性漏失，井漏處理時間長，處理難度大。根據(jù)漏失程度的不同，主要有三種處理措施：

（1）當(dāng)發(fā)生微漏時（漏速小于10m³/h），這種漏失一般是由于微裂隙、微孔隙導(dǎo)致，采用隨鉆堵漏、靜止堵漏的方式，降低鉆井液排量或在鉆井液中加入隨鉆堵漏劑堵漏，讓帶有堵漏劑的鉆井液進入漏失層，堵塞微裂隙微孔隙等漏失通道，達(dá)到堵漏的目的。

該井在鉆至井深983.43m（黃金組）時發(fā)生微漏，漏失鉆井液13m³漏速4m³/h～7m³/h，在鉆井液中加入隨鉆堵漏劑后關(guān)井憋壓靜止堵漏，堵漏成功。

（2）當(dāng)發(fā)生小漏時（漏速小于20m³/h），該種漏失一般發(fā)生在泥巖或有微裂隙的灰?guī)r中，實鉆中采用橋漿堵漏、水泥堵漏，即在鉆井液中加入橋接堵漏材料，根據(jù)現(xiàn)場情況進行合理配比，通過在漏失通道架橋從而把漏失程度降低，轉(zhuǎn)化為微漏堵漏，如遇復(fù)雜情況可進一步用水泥封堵進行堵漏。

該井在鉆至井深438.03m～439.30m（羅城組）時發(fā)生漏失，漏失鉆井液21m³漏速14m³/h～16m³/h，泵入濃度21%堵漏橋漿，1h后發(fā)現(xiàn)堵漏效果不明顯；后使用堵漏劑、鋸末等堵漏，用水泥封固（水泥400kg），成功封堵漏失層。

（3）當(dāng)漏速大于20m³/h或鉆井液失返時，這類井漏多出現(xiàn)在鉆遇溶洞或裂隙中，該種漏失堵漏難度大，采用顆粒橋塞堵漏、水泥堵漏、膨脹堵漏劑堵漏等多種堵漏方式交叉結(jié)合，原則上為通過架橋?qū)⒋舐┦Ц脑斐尚÷┦В啻味侣?。在常?guī)堵漏方式均無效的情況下，可考慮下人膨脹套管或技術(shù)套管隔離。

該井在鉆至井深451.06m～452.21m（羅城組）時，巖芯上見多處5cm×15cm小溶洞，鉆井液只進不出，井口失返。第一次使用橋漿堵漏劑、鋸末等材料實施堵漏，井口持續(xù)失返；第二次在鉆井液中按配比加入橋漿堵漏劑，面仔皮，花生殼，大理石，鋸末等材料，隨后用水泥封固（水泥400kg），侯凝48h后，沖開封固段，鉆井液全漏；第三次在水泥漿中加入面仔皮，花生米、大理石等材料泵入井內(nèi)（水泥500kg），侯凝48h后，沖開封固段，井口仍失返。在多次長時間堵漏措施無效情況下，井內(nèi)上部泥巖段掉塊嚴(yán)重，為避免造成井內(nèi)問題復(fù)雜化，決定采用清水頂漏強鉆，96h后確認(rèn)鉆穿易漏層段，下人技術(shù)套管至559.20m，確保了工程安全及鉆進效率。

5.結(jié)論與認(rèn)識

（1）桂中坳陷碳酸鹽巖地層井漏頻繁、漏失層位多，以微裂隙、裂隙、溶洞漏失為主；尤以羅城組漏失最為復(fù)雜，漏失量大，漏失點多，針對惡性漏失，采用強鉆方式是一種周期短、成本低的解決方案，強鉆作業(yè)有一定風(fēng)險性，應(yīng)注意施工安全。（2）對于一般的滲透性漏失，可采取工程措施、靜止堵漏、隨鉆堵漏、橋漿堵漏、水泥堵漏或復(fù)合堵漏的方式。（3）根據(jù)地層壓力情況，合理進行鉆井設(shè)計，井身結(jié)構(gòu)要有備用方案，鉆井施工中，應(yīng)根據(jù)實際情況以完成地質(zhì)目的為前提，及時調(diào)整井身結(jié)構(gòu)。（4）提高新技術(shù)在施工過程中應(yīng)用，如充氣或泡沫防漏技術(shù)，從而實現(xiàn)在根本上解決漏失問題。