深層頁(yè)巖氣油基鉆井液承壓堵漏技術(shù)分析

孫云超

摘? 要：現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)很多地區(qū)頁(yè)巖氣朝向深層領(lǐng)域開(kāi)發(fā)，鉆井液及固井水泥漿密度均有提升。在生產(chǎn)實(shí)踐中，為進(jìn)一步優(yōu)化固井質(zhì)量，減少或規(guī)避水泥漿流失等問(wèn)題，增強(qiáng)油基鉆井液對(duì)井壁承壓能力是有效途徑。文章概述了國(guó)外新型油基堵漏技術(shù)的特征及作用機(jī)制，在此基礎(chǔ)上探究該技術(shù)在涪陵頁(yè)巖氣開(kāi)采中的應(yīng)用狀況。實(shí)踐表明，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用期間有效滿足了現(xiàn)場(chǎng)施工需要，取得技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果較為理想，具有一定推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：油基鉆井液;頁(yè)巖氣;水平井;技術(shù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TE254? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）15-0160-02

Abstract： At present， shale gas in many areas of China is developed in deep areas， and the density of drilling fluid and cementing slurry has been increased. In production practice， in order to further optimize cementing quality and reduce or avoid the loss of cement slurry， it is an effective way to enhance the pressure-bearing capacity of oil-based drilling fluid to wellbore. This paper summarizes the characteristics and mechanism of the new oil-based plugging technology abroad， and on this basis， explores the application of this technology in Fuling shale gas production. The practice shows that during the application of this technology， it effectively meets the needs of on-site construction， achieves ideal technical and economic results， and has a certain value of popularization.

Keywords： oil-based drilling fluid; shale gas; horizontal well; technical analysis

既往有大量的生產(chǎn)實(shí)踐表明，油基鉆井液在防塌陷、抗污、熱穩(wěn)定等諸多方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，在高溫深井、頁(yè)巖氣水平井等領(lǐng)域中均有較廣泛應(yīng)用。深層頁(yè)巖氣的儲(chǔ)藏埋深三千余米，地層壓力系數(shù)明顯增加，伴隨地層破碎程度的提升，也要求地層承壓能力有一定增強(qiáng)。既往有很多學(xué)者在研究提升固井質(zhì)量措施期間，特殊在鉆井工作結(jié)束后對(duì)鉆井液實(shí)施封堵改造的提議。鑒于此，本文結(jié)合前人研究結(jié)果，對(duì)承壓堵漏技術(shù)的作用機(jī)制及實(shí)踐應(yīng)用情況予以探究。

1 國(guó)外油基堵漏技術(shù)分析

針對(duì)過(guò)往涪陵頁(yè)巖氣田開(kāi)采期間存在的漏失狀況，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研后，擬定在本區(qū)井段油基鉆井液鉆進(jìn)期間，采取防漏堵漏技術(shù)手段，要求在存留定向工具的工況下實(shí)現(xiàn)堵漏，遵照“小漏隨鉆堵，大漏高效堵”的原則實(shí)施技術(shù)，通常能在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)循環(huán)。堵漏技術(shù)原理為“變形封堵、細(xì)粒充填、限制滲透”，借用剛性封堵劑持有的剛性，促使其能在規(guī)格相配的縫隙內(nèi)某個(gè)部門(mén)出現(xiàn)卡頓，發(fā)揮架橋作用;具備可變性的柔性粒子有益于降低填塞層的滲透性，最后構(gòu)建出強(qiáng)度偏高的堵塞層，借此方式增強(qiáng)了地層的承壓能力，有效減少、規(guī)避防堵漏材料的返吐問(wèn)題，也降低了鉆井操作完成后續(xù)作業(yè)期間漏失現(xiàn)象發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合堵漏的技術(shù)思路，應(yīng)科學(xué)選擇堵漏材料的材質(zhì)、粒徑及加量[1]：

（1）材質(zhì)：要求堵漏材料與油基鉆井液兩者之間不會(huì)形成顯著的化學(xué)作用，對(duì)鉆井液性能不會(huì)形成較明顯的負(fù)面影響，并要求其具備一定的防水、耐油污、耐高溫性。

（2）粒徑：為能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率堵漏，要求堵漏材料的整體粒徑一定要<3.0mm，這樣其才能順利通行定向工具，且不必頻繁的調(diào)換鉆頭。當(dāng)下，采用的堵漏材料粒徑大概被分為50～150μm、150～250μm、1000～1400μm與2000～2500μm四個(gè)級(jí)別。

（3）加量：結(jié)合R.Caenn等人的研究結(jié)果，針對(duì)封堵寬<3.0mm的裂縫，要求其采用的封堵材料的加量<15%。

2 堵漏技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐應(yīng)用

2.1 技術(shù)配方與評(píng)估

（1）油基鉆井液基礎(chǔ)配方

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)礦區(qū)鉆井工作實(shí)際需求，在有效調(diào)控有機(jī)土加量的基礎(chǔ)上，科學(xué)使用他類(lèi)處理劑的加入量，構(gòu)建出抗溫100～220℃、密度0.85～2.2g/cm3的油基鉆井液配方：

基液油水比（9：1～7：3）+2%主乳化劑+2%輔乳化劑+2%有機(jī)土+4%降濾失劑+重晶石。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)鉆井液的油水比不同時(shí)期自身性能依然較為穩(wěn)定，乳化性優(yōu)良，破乳電壓均>400V，動(dòng)塑比在0.2～0.4范圍內(nèi)取值，能較好的滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求。

（2）封堵降耗技術(shù)配方

盡管油基鉆井液能表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制性，但是在鉆進(jìn)實(shí)踐中難免會(huì)遇到微裂縫及層理發(fā)育地層，油侵入過(guò)程中會(huì)對(duì)井壁結(jié)構(gòu)完整性造成一定損傷，誘導(dǎo)了井壁坍塌、掉塊等事件的發(fā)生過(guò)程，并且在液壓差作用下，循環(huán)過(guò)程中會(huì)損耗較多能量。

結(jié)合油基鉆井液的現(xiàn)實(shí)特征，在使用凝膠微球封堵劑的條件下，聯(lián)合使用3%纖維狀封堵劑、0.4%親油柔性封堵劑等他類(lèi)封堵材料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況設(shè)定適宜的粒度級(jí)配，構(gòu)建出以凝膠微球?yàn)橹饕獎(jiǎng)┬偷姆舛陆岛募夹g(shù)。

針對(duì)2%加入前后鉆井液高溫高壓濾餅滲透指標(biāo)的檢測(cè)工作，利用高溫高壓失水儀器完成。檢測(cè)結(jié)果表明，加入封堵材料后，濾餅厚度由最初的4.0mm降到1.5mm，滲透率降低98.1%?？梢?jiàn)，封堵材料加入以后泥餅致密度更高，這提示封堵材料在改善泥餅質(zhì)量方面表現(xiàn)出良好效能。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)使用

2015年1～9月期間，由中石化公司于焦石壩工區(qū)內(nèi)落實(shí)了32口井油基鉆井液作業(yè)任務(wù)，進(jìn)尺深度超過(guò)66400m，除局部礦井因地質(zhì)條件特殊出現(xiàn)井漏事件之外，鉆井整體施工過(guò)程較為順暢，中井壁結(jié)構(gòu)安穩(wěn)，井徑大小有規(guī)律可循;井眼干凈整潔，液動(dòng)塑比>0.2;單口井鉆井液使用量均值為424m3。專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用情況可作出如下總結(jié)[2]：

（1）高溫高壓流變控制：既往有諸多實(shí)踐及試驗(yàn)研究指出，鉆井液可壓縮性處于較高水平，溫度、壓力等指標(biāo)影響著流變性，在高溫高壓狀態(tài)下井底經(jīng)濟(jì)地面兩者的流變性存在較大差異。為明確在井底鉆井液持有的流變狀況，則擬定在高溫高壓條件下研究其流變規(guī)律，結(jié)合礦區(qū)實(shí)況，開(kāi)發(fā)出高溫高壓流變控制技術(shù)。低粘高切是現(xiàn)場(chǎng)鉆井液的主要特征，在高溫工況下， 對(duì)應(yīng)的讀數(shù)為8～12，動(dòng)塑比0.2～0.4，帶砂狀態(tài)較好，有益于維護(hù)井眼的清潔度?，F(xiàn)場(chǎng)采用了密度為1.51g/cm3、油水比為17：3油包水鉆井液，檢測(cè)到的井深依次為1000、1500、2000、2500、3000m時(shí)對(duì)應(yīng)溫度及壓力下的鉆井液性能。經(jīng)分析后得出如下結(jié)論：伴隨溫度、壓力指標(biāo)的改變，流變參數(shù)有降低的趨勢(shì)，于井底動(dòng)切力>4Pa。

（2）鉆井液損耗量控制：為更有效地減少鉆井液的耗損量，增強(qiáng)地層承壓性能，推行了全井段封堵手段，側(cè)重點(diǎn)是強(qiáng)化對(duì)高滲地層的封堵力度，進(jìn)而能較為明顯的降低鉆井液的耗損量，此時(shí)鉆井液總使用量也有一定減少。統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，2015年鉆井液循環(huán)平均損耗量<0.076m3/m，和2014年的0.085m3/m相比較，下降了至少8個(gè)百分點(diǎn)，和技術(shù)投入前0.13m3/m比較降低了35個(gè)百分點(diǎn)。

（3）循環(huán)使用維護(hù)處理：回收鉆井液過(guò)程中，工作人員可能會(huì)遇到了低密度固相含量偏高、處理劑成分繁雜多樣等難題，為有效應(yīng)對(duì)以上情況，提出預(yù)處理方案。借助離心機(jī)降低低密度固相含量，補(bǔ)充適量乳化劑以調(diào)整鉆井液流變性;在存儲(chǔ)階段，定期予以拌和并檢測(cè)其性能指標(biāo)，最大限度的維持懸浮穩(wěn)定性;最后科學(xué)設(shè)定回收鉆井液的比重，予以混漿處理，嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)格評(píng)估性能，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用的目標(biāo)。2015年1～9月份32口井共計(jì)配制了14022m3鉆井液，回收鉆井液6761m3、填充新漿7261m3，鉆井液回收率為48.3%，其中焦頁(yè)61-4HF井回收鉆井液占比高達(dá)87.4%，鉆井液回收率為100%。

2.3 承壓堵漏施工期間的注意事項(xiàng)

（1）正注方法的應(yīng)用在先，伴隨泵入量持續(xù)增多，泵入、套管對(duì)應(yīng)的壓力均有一定上升，地層再次破裂的概率更大。在觀察到有破裂現(xiàn)象后要停止打壓，禁止堵漏持續(xù)2h再行打壓。

（2）當(dāng)檢測(cè)到立管壓力達(dá)到3MPa時(shí)，建議采用反擠方法，待套管壓力穩(wěn)定時(shí)暫停打壓操作。承壓堵漏作業(yè)具體狀況見(jiàn)表1[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

將國(guó)產(chǎn)油基鉆井液用于頁(yè)巖氣水平井內(nèi)，有效應(yīng)對(duì)了水平井鉆探內(nèi)帶有較多懸浮、井壁穩(wěn)定性偏差等技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)施工中起下鉆、電測(cè)以及下套管等作業(yè)均順利推進(jìn)，井壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、井眼潔凈順暢，提示堵漏技術(shù)應(yīng)用期間有效滿足了現(xiàn)場(chǎng)施工需要，取得技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果較為理想，具有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵寧，李子鈺，于培志.高密度油基鉆井液體系優(yōu)選及其在頁(yè)巖氣水平井的應(yīng)用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2019，46（08）：30-35.

[2]楊建永.低密度水基鉆井液在長(zhǎng)深易漏區(qū)塊深層水平井的應(yīng)用[J].石油和化工設(shè)備，2019，22（07）：54-56.

[3]初成.高性能水基鉆井液在油田致密油藏水平井中的應(yīng)用研究[J].西部探礦工程，2019，31（05）：60+65.