東海大位移井火成巖鉆井對策研究

李勁松，張海山，宮吉澤

中海石油（中國）有限公司上海分公司 （上海 200335）

火成巖是指在高溫條件下由巖漿或熔巖流冷凝結(jié)晶而成的巖石[1]。近年來，各油氣盆地鉆遇火成巖地層（玄武巖、凝灰?guī)r和輝綠巖）經(jīng)常出現(xiàn)井壁坍塌掉塊、井徑擴大、井漏、卡鉆、埋井下鉆具和電測儀器等復(fù)雜事故[2-5]。東海T氣田鉆井過程中多口井鉆遇火成巖，根據(jù)統(tǒng)計該區(qū)塊火成巖巖性均為凝灰?guī)r，其中1口井發(fā)生漏失，多口井井徑擴大嚴重，T氣田布置的1口大位移井T13井預(yù)計將鉆遇凝灰?guī)r，因此需要對T區(qū)塊凝灰?guī)r進行分析研究，為大位移井安全鉆井提供技術(shù)對策。

1 T氣田火成巖統(tǒng)計

T氣田鉆井過程中多口井鉆遇凝灰?guī)r，對鉆遇火成巖鉆井情況進行了統(tǒng)計（表1），該區(qū)塊火成巖巖性均為凝灰?guī)r，鉆遇井中T5井發(fā)生漏失，最大漏失速率9 m3/h，多口井井徑擴大嚴重，最高達212%。

表1 T氣田鉆遇火成巖情況統(tǒng)計

2 T氣田凝灰?guī)r測井資料分析

對鄰井成像測井、電阻率、密度、聲波等測井數(shù)據(jù)進行了分析，研究火成巖對鉆井安全的影響，測井數(shù)據(jù)如圖1、圖2、圖3所示。

由圖1可知，凝灰?guī)r地層發(fā)育裂縫及破碎帶易發(fā)生裂縫性漏失。

如圖2所示，裂縫段鉆井液會大量侵入裂縫內(nèi)部，因此其電阻率值取決于鉆井液與地層流體相對電阻率大小。在裂縫發(fā)育段，深、淺側(cè)向表現(xiàn)明顯的電阻率異常。這主要是由于裂縫段相對于正常地層為一條高滲通道，造成鉆井泥漿濾液的強侵入，使得深、淺側(cè)向電阻率曲線在其探測范圍內(nèi)所探測的流體基本是泥漿濾液，引起雙側(cè)向電阻率值及其幅度差降低。裂縫的不均一性使電阻率曲線形態(tài)呈高低間互、起伏不平的多尖峰狀。

圖1 T5井凝灰?guī)r帶地層成像

圖2 電阻率測井數(shù)據(jù)

不同巖性有不同的巖石骨架，在裂縫發(fā)育段，聲波時差曲線變化與井筒周圍裂縫的產(chǎn)狀和發(fā)育程度有關(guān)，聲波按最小時間選擇聲程，傳播中會盡量繞開裂縫，因此，聲波對高角度裂縫反應(yīng)不靈敏。對水平縫和斜交縫，聲波傳播路徑與其正交，因此聲波可以反應(yīng)水平縫和斜交縫，曲線呈小鋸齒狀，當遇到大的水平縫，聲波明顯增大，有可能發(fā)生周波跳躍。本區(qū)聲波測井以補償聲波測井為主，其探測的縱波首波對水平縫及低角度縫比較敏感，在裂縫段可能發(fā)生周波跳躍及產(chǎn)生聲波異常高值的特征（圖3）。密度測井對裂縫具有一定的響應(yīng)，一般密度測井在裂縫段表現(xiàn)低值，由于密度儀器的推靠結(jié)構(gòu)，裂縫發(fā)育段密度曲線呈尖峰狀。對于低角度縫而言，密度值降低；對于高角度縫，密度曲線明顯降低。

根據(jù)測井裂縫的響應(yīng)規(guī)律，凝灰?guī)r帶深淺電阻率值異常增高，密度值尖峰狀突降，聲波時差值異常增大，均符合裂縫存在特征。綜合測井數(shù)據(jù)及地層成像，判斷凝灰?guī)r帶存在大量裂縫，極易發(fā)生裂縫性漏失及井塌，現(xiàn)場作業(yè)過程中也發(fā)生了漏失及井徑擴徑嚴重現(xiàn)象。

圖3 電阻率測井數(shù)據(jù)

表2 T油田堵漏措施統(tǒng)計

3 T氣田凝灰?guī)r鉆井對策

根據(jù)分析及現(xiàn)場作業(yè)過程中發(fā)生的復(fù)雜情況，漏失將是T氣田凝灰?guī)r鉆井過程中的主要難點?；谀壳皷|海常用的鉆井液體系，統(tǒng)計了T氣田發(fā)生漏失井的堵漏措施，見表2。

從表2可以看出，T氣田漏失情況并不普遍，但存在裂縫性漏失，仍需注意進行防漏措施，T氣田漏失速率均不大，最大約20 m3/h，一般漏失速率均小于10 m3/h（包括凝灰?guī)r漏失），使用隨鉆堵漏技術(shù)可有效防止該種漏失。對于大裂縫惡性漏失及在破碎地層提高地層承壓能力，可使用特種堵漏劑PFSTP。PF-STP進入地層后迅速大量失水固化，從而對地層進行有效封堵，提高地層承壓能力。對PFSTP進行堵漏實驗，實驗結(jié)果見表3。

表3 STP堵漏模擬裂縫堵漏實驗

T13井計劃用低自由水鉆井液體系，該體系中化學(xué)固壁劑HGW、溫壓成膜劑HCM、膠束封堵劑HSM 3種封堵材料的封堵顆粒微小，對于封堵砂巖微量漏失具有良好的隨鉆防漏堵漏效果。對于裂縫性漏失，必須使用大尺寸堵漏劑進行堵漏。

根據(jù)已鉆井堵漏，制定如下堵漏措施：已鉆井表明凝灰?guī)r漏失速率＜10 m3/h，屬于微漏級別，堵漏時應(yīng)以隨鉆堵漏方式為主。在研制配方基礎(chǔ)上，打開凝灰?guī)r地層前，添加隨鉆堵漏劑PF-SZDL、PFDYFT進行防漏，若出現(xiàn)漏失，可增加堵漏劑加量，并且加入PF-SEAL循環(huán)堵漏。添加隨鉆堵漏劑鉆穿破碎帶后，在破碎帶位置擠入高失水堵漏劑PFSTP，若多次擠入不成功，可配制橋接堵漏劑PFSEAL+NUT+PF-SZDL先期擠入地層，再擠入PFSTP堵漏劑提高地層承壓能力。凝灰?guī)r水化促使井壁坍塌，因此揭開凝灰?guī)r地層前應(yīng)補充足量抑制劑KCL及HPI，降低凝灰?guī)r的水化程度。

4 結(jié)論

1）東海T氣田火成巖主要是凝灰?guī)r，統(tǒng)計了T氣田已鉆井鉆遇凝灰?guī)r的復(fù)雜情況，并通過鄰井成像測井圖像、電阻率、密度、聲波等測井數(shù)據(jù)分析，確定裂縫漏失是該區(qū)塊凝灰?guī)r漏失的主要難題。

2）統(tǒng)計分析東海T氣田已鉆井堵漏情況，并對特種堵漏劑PF-STP進行了堵漏效果評價實驗，針對T氣田凝灰?guī)r鉆井提出了堵漏技術(shù)措施。