蘇里格南SN 0101平臺鉆井防漏與堵漏實(shí)踐

沈兆超 倪小偉 黃蘇銅

(①中國石油渤海鉆探第三鉆井公司；②中國石油渤海鉆探泥漿技術(shù)服務(wù)公司)

0 引 言

蘇里格南為長慶油田公司與法國道達(dá)爾公司共同投資開發(fā)的合作項(xiàng)目，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂托克前旗南部地區(qū)。該區(qū)塊于2017年開始推廣應(yīng)用小井眼井(二開采用152.4 mm鉆頭)進(jìn)行鉆進(jìn)[1]，并應(yīng)用平臺鉆井方式，每平臺布井9口。蘇里格地區(qū)延長組孔隙發(fā)育度高，存在高滲透砂巖層段，局部發(fā)育有大量構(gòu)造裂縫，因而鉆進(jìn)時(shí)容易發(fā)生滲透性或失返性漏失[2-5]，給鉆井施工帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，小井眼井鉆進(jìn)時(shí)由于自身環(huán)空間隙小的特點(diǎn)導(dǎo)致其循環(huán)壓耗大，容易出現(xiàn)環(huán)空憋堵現(xiàn)象，易產(chǎn)生大的壓力波動(dòng)[6]，更加劇了井漏的發(fā)生。

井漏會(huì)給油氣資源勘探開發(fā)帶來極大困難，它不僅會(huì)造成鉆井時(shí)間的耗費(fèi)，損失大量鉆井液，而且還可能引起卡鉆、井噴、井塌等一系列復(fù)雜情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致井眼報(bào)廢，造成重大經(jīng)濟(jì)損失[7-9]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，蘇里格南區(qū)塊小井眼井施工兩年間發(fā)生過十多起失返性漏失，有五口井采用了多種堵漏方法，如復(fù)合堵漏漿堵漏、纖維堵漏漿堵漏、打水泥堵漏、GBF(固壁承壓封堵劑)堵漏、自膠結(jié)堵漏漿堵漏等，卻很難見到很好的堵漏效果，其中三口井因無法恢復(fù)鉆進(jìn)而填眼側(cè)鉆，造成了巨額經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重地阻礙了鉆井施工進(jìn)度。

本文通過對蘇里格南SN 0101平臺鉆井防漏、堵漏實(shí)踐，探索該平臺延長組地層漏失機(jī)理，并根據(jù)地層漏失機(jī)理采取了針對性的防漏及堵漏措施，保證了平臺后續(xù)井安全快速鉆進(jìn)，為后續(xù)蘇里格南區(qū)塊叢式井防漏、堵漏提供借鑒。

1 SN 0101平臺前兩口井漏失與堵漏概況

SN 0101平臺位于蘇里格南部地區(qū)，鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，該平臺共實(shí)施鉆井9口，其中SN 0101-05井與SN 0101-01井為最先施工的兩口井。

1.1 SN 0101-05井漏失與堵漏情況

SN 0101平臺第一口井(SN 0101-05井)施工時(shí)發(fā)生了失返性漏失，該井二開鉆進(jìn)至井深1 628 m，劃眼后接立柱，開泵測斜，井口突然失返，循環(huán)泵壓由12 MPa降至10 MPa，當(dāng)時(shí)鉆井液排量為960 L/min，鉆井液密度為1.07 g/cm3。

1.1.1 第一次堵漏

在發(fā)生井漏后，立即停止循環(huán)，停泵井口液面不降，配堵漏漿35 m3，堵漏漿配方：井漿+SDL(果殼纖維堵漏劑)×1 t，密度1.07 g/cm3，粘度44 s。打堵漏漿期間，井口一直失返，起鉆更換常規(guī)堵漏鉆具。

1.1.2 第二次堵漏

常規(guī)堵漏鉆具組合：φ121 mm接頭×0.5 m+311/DS 40接頭×0.41 m+φ101.6 mm鉆桿。下鉆期間鉆井液液面一直在井口位置，不返漿，到底循環(huán)排量480 L/min時(shí)漏速為10 m3/h，排量720 L/min時(shí)漏速為20 m3/h，隨后配堵漏漿35 m3，堵漏漿配方：井漿+SDL×4 t+DSA(碳酸鈣纖維隨鉆堵漏劑)×1.5 t+復(fù)合堵漏劑(果殼、纖維、云母片等復(fù)合材料)×0.5 t+6 mm纖維×50 kg+12 mm纖維×100 kg。打堵漏漿25 m3，返出16.8 m3，打堵漏漿期間漏失8.2 m3；起鉆至690 m憋壓靜堵，共25次，憋入0.85 m3，起鉆期間不漏。隨后配常規(guī)鉆具下井，下鉆到底鉆井液排量為640 L/min，循環(huán)漏速8 m3/h，隨鉆加入堵漏劑決定強(qiáng)穿漏層，穿漏層過程中漏速逐漸降為6 m3/h，隨后降為4 m3/h，并在后續(xù)鉆進(jìn)中漏速一直維持在2～4 m3/h。

1.1.3 第三次堵漏

鉆進(jìn)至井深 3 130 m漏失量變大，在640 L/min的鉆井液排量下漏速為13 m3/h，隨后降排量打堵漏漿15 m3，堵漏漿配方：井漿+SDL×0.5 t+DSA×0.5 t+復(fù)合堵漏劑×0.5 t。替出水眼后起鉆至套管腳靜堵。隨后分段下鉆循環(huán)測漏速，下鉆到底鉆井液排量為600 L/min，漏速2～3 m3/h，恢復(fù)鉆進(jìn)。

1.2 SN 0101-01井漏失與堵漏情況

SN 0101平臺第二口井(SN 0101-01井)施工時(shí)吸取第一口井的漏失經(jīng)驗(yàn)，在漏層前進(jìn)行短起下鉆作業(yè)，控制鉆井液密度為1.06 g/cm3，并降低排量進(jìn)行漏層鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)至井深1 684 m(垂深1 620 m)時(shí)井口突然不返漿，發(fā)生失返性漏失，當(dāng)時(shí)鉆井液排量為660 L/min，鉆井液密度為1.06 g/cm3。

1.2.1 第一次堵漏

發(fā)生漏失后立即配堵漏漿20 m3，堵漏漿配方：井漿+單封×0.4 t+土粉×0.5 t。打入井內(nèi)堵漏漿20 m3，堵漏漿出水眼后，井口返漿，打堵漏漿期間漏失10 m3。起鉆換常規(guī)鉆具(光鉆桿)。

1.2.2 第二次堵漏

更換完常規(guī)鉆具后下鉆，配堵漏漿30 m3，堵漏漿配方：井漿+DSA×1.5 t+SPA(凝膠纖維堵漏劑)×0.9 t+FPA(改性碳酸鈣纖維堵漏劑)×0.6 t+土粉×3 t。隨后打入堵漏漿30 m3，堵漏漿出水眼前漏失5.4 m3，出水眼后漏失12 m3，替漿6 m3，停泵返吐1.2 m3，起鉆至井口靜止堵漏。接鉆頭下鉆，下鉆至井深1 665 m，循環(huán)，排量660 L/min，漏速為5.5 m3/h。隨后決定以小排量(600 L/min)邊鉆邊隨鉆加堵漏劑，1 684～1 705 m鉆進(jìn)，漏速降至4.5 m3/h，1 705～1 800 m鉆進(jìn)，漏速逐漸降為2.5 m3/h。起鉆更換動(dòng)力鉆具，以排量600～720 L/min鉆進(jìn)，后期漏速維持在2～3 m3/h至完井。

上述SN 0101-05井與SN 0101-01井鉆完井周期分別為26.19 d和25 d，與常規(guī)直井和定向井的鉆完井周期一般為17～18 d相比，這兩口井因漏失造成的時(shí)間損失為7～9 d，給鉆井施工帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。

2 SN 0101平臺漏失機(jī)理分析

井漏根據(jù)漏失通道可以分為孔隙性漏失(即滲透性漏失)、裂縫性漏失、溶洞性漏失；按引起井漏的原因可劃分為壓差性漏失、誘導(dǎo)性漏失、壓裂性漏失[9-10]。

根據(jù)SN 0101-05井與SN 0101-01井鉆井液漏失情況，兩口井漏失均集中于延長組地層，漏失井段垂深為1 620～1 628 m?，F(xiàn)場巖屑錄井發(fā)現(xiàn)該易漏地層巖性以灰白色中粗砂巖為主，存在石英質(zhì)碎屑，滲透性極強(qiáng)(圖1、圖2)。

圖1 SN 0101-05井漏層巖屑(灰白色中粗砂巖)

圖2 SN 0101-01井漏層巖屑(灰白色中粗砂巖)

在前兩口井的施工中發(fā)現(xiàn)，有接完立柱后開泵鉆井液出現(xiàn)漏失，也有鉆進(jìn)中突然性出現(xiàn)的漏失。在發(fā)生漏失后，通過幾次堵漏效果均不太理想，隨后小排量強(qiáng)穿漏層，隨著隨鉆堵漏材料的加入和井壁泥餅的逐漸形成，地層承壓能力逐漸提高，鉆井液漏失情況逐漸好轉(zhuǎn)，鉆進(jìn)后期鉆井液密度由漏失時(shí)1.06 g/cm3逐步提高至完井時(shí)的1.14～1.16 g/cm3，鉆井液消耗量維持在2～4 m3/h，因而并不需要采取特殊的堵漏措施，也未加入大顆粒的堵漏材料或進(jìn)行水泥或者橋塞堵漏，井漏能自然恢復(fù)。

通過漏層巖性和漏失特性分析，判斷該平臺延長組中下部存在高滲透性砂巖組，且砂巖組脆性較強(qiáng)，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中容易出現(xiàn)裂縫發(fā)育[11]，當(dāng)揭開該層位時(shí)，鉆井液沖擊地層，在砂巖發(fā)生滲透性漏失的同時(shí)，地層中的構(gòu)造裂縫亦受壓擴(kuò)張引發(fā)裂縫性漏失[11-12]。SN 0101-05與SN 0101-01兩口井堵漏中可發(fā)現(xiàn)，SN 0101-05井由于未意識到延長組層位薄弱，大排量鉆進(jìn)，且鉆時(shí)快，環(huán)空鉆井液當(dāng)量密度高，對地層沖擊大，造成漏失通道擴(kuò)張嚴(yán)重，因此歷經(jīng)三次堵漏，且后期發(fā)生重復(fù)漏失，最終應(yīng)用多種堵漏劑才有效地控制住漏失。而SN 0101-01井雖然也發(fā)生失返性漏失，但排量低，且有效地控制鉆時(shí)及鉆井液密度，一定程度上減少了對地層的沖擊，因此在經(jīng)歷兩次靜堵后，靠堵漏劑和細(xì)目碳酸鈣的隨鉆加入即可實(shí)現(xiàn)漏失通道有效填充。結(jié)合后續(xù)井中有部分井只存在滲透性漏失，可判斷該地層的裂縫發(fā)育多且不均勻，縫隙開啟度較小，在隨鉆堵漏材料及巖屑的堆積下，裂縫能夠逐漸被填充，同時(shí)井壁在滲透作用下不斷形成泥餅，隨著泥餅的形成，鉆井液滲入地層阻力緩慢增加，漏失量逐漸得到控制。

3 SN 0101平臺防漏及堵漏措施

通過漏層巖性和漏失特性分析得出SN 0101平臺漏層的主要漏失機(jī)理，并根據(jù)SN 0101-05井及SN 0101-01井漏失及堵漏情況，迅速制定了后續(xù)井施工的詳細(xì)防漏及漏層鉆進(jìn)措施，主要措施如下：

(1)鉆至漏層前30 m進(jìn)行短起下，井內(nèi)巖屑循環(huán)充分。

(2)漏層前30 m及漏層控時(shí)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至垂深漏層(即1 619～1 628 m)時(shí)調(diào)整成整立柱，提前調(diào)整好井斜、方位，避免漏層開泵測斜及定向。

(3)鉆至漏層前隨鉆加入堵漏劑SDL，每1 h加入一袋，發(fā)生漏失后可根據(jù)漏失情況適當(dāng)調(diào)整加入量，漏層前控制鉆井液密度在1.06 g/cm3以下，粘度控制在40 s以下。

(4)提高二開后鉆井液的坂土含量，漏層前將鉆井液中坂土含量提至23～25 g/L，隨鉆加入細(xì)目碳酸鈣等屏蔽暫堵劑，并確保井壁泥餅性能，以提高鉆井液封堵性能。

(5)漏層井段采用480～640 L/min排量鉆進(jìn)，出現(xiàn)漏失或失返時(shí)采用 480 L/min排量繼續(xù)鉆進(jìn)。

(6)漏層鉆穿后控制鉆時(shí)在2 min/m鉆進(jìn)至垂深1 950 m，逐漸提高排量至600～780 L/min，鉆時(shí)根據(jù)消耗量逐漸放開。

(7)鉆井過程中嚴(yán)格監(jiān)測鉆井液消耗量和性能，根據(jù)鉆井液消耗量合理調(diào)整排量，保證鉆進(jìn)速度。

(8)漏層及漏失后的鉆進(jìn)保證精細(xì)化操作：開泵先單凡爾頂活后再多次掛合開泵；開泵密切注意泵壓變化和鉆井液出口返出情況，出現(xiàn)異常及時(shí)采取措施；下鉆及下劃眼時(shí)，嚴(yán)格控制下放速度，減少對地層沖擊。

根據(jù)SN 0101-05井與SN 0101-01井的堵漏情況，在平臺后續(xù)井施工中通過在漏層降低排量及控時(shí)鉆進(jìn)，保證避免對薄弱地層造成大的沖擊力，避免漏失層段漏失通道的進(jìn)一步擴(kuò)張。在漏層前即隨鉆跟入SDL堵漏劑和細(xì)目碳酸鈣，在發(fā)生漏失后，小排量強(qiáng)穿，在穿過漏層后，隨著井壁泥餅的逐漸形成，地層承壓能力逐漸提高，消耗量逐漸降低，逐步提高排量至600～780 L/min，消耗量維持在2～4 m3/h。平臺整體在后期鉆井過程中，鉆井液消耗量一直維持在2～3 m3/h，開泵一次消耗量接近0.65～1 m3。后期鉆進(jìn)鉆井液密度提高至1.14～1.16 g/cm3(正常井鉆井液密度提至1.17～1.18 g/cm3)，由于下部地層山西組、太原組煤層在靜止時(shí)井底壓力低容易出現(xiàn)垮塌，影響電測，為加強(qiáng)下部地層穩(wěn)定性，在完鉆后配制全井封閉鉆井液，下部井段封閉鉆井液密度1.17～1.18 g/cm3，粘度60～80 s，以穩(wěn)定煤層；上部地層采用高粘封閉，鉆井液密度1.16 g/cm3，粘度80～100 s，保證上部松軟地層大肚子井眼內(nèi)殘留巖屑的穩(wěn)定。

隨著對SN 0101平臺地層漏失特性了解的深入，通過防漏、堵漏及一系列配套措施的不斷優(yōu)化及嚴(yán)格落實(shí)，平臺后續(xù)井對于井漏發(fā)生后的處理更加成熟，一方面通過各項(xiàng)措施的嚴(yán)格執(zhí)行控制住漏失量，另一方面根據(jù)鉆井液消耗量適當(dāng)放開排量和鉆時(shí)，提高鉆井速度，保證了后續(xù)井的安全快速施工。

4 SN 0101平臺整體防漏效果評估

4.1 SN 0101平臺漏失基本情況

SN 0101平臺共布井9口，其中4口井出現(xiàn)失返性漏失，2口井漏失量高于7 m3/h，且漏失層段均集中在延長組中下部。SN 0101平臺9口井基本信息及漏失情況如表1所示。

表1 SN 0101平臺各井基本情況統(tǒng)計(jì)

表2統(tǒng)計(jì)了SN 0101平臺主要漏失井的漏失層位及井段。由表2可以看出，SN 0101平臺漏失集中于延長組地層，漏失井段為垂深1 620～1 643 m(共5口井發(fā)生較為嚴(yán)重漏失)，垂深1 908 m(共1口井發(fā)生較為嚴(yán)重漏失)。

表2 SN 0101平臺主要漏失井漏失層位及井段統(tǒng)計(jì)

4.2 SN 0101平臺整體防漏效果評估

經(jīng)歷了對平臺初期前兩口井防漏、堵漏措施的探索，迅速制定了后續(xù)井施工的防漏、堵漏措施，并在平臺后續(xù)井的開發(fā)中逐漸完善，使得漏失對鉆井進(jìn)度的影響逐漸降至最低，鉆井速度逐步提高。圖3、圖4統(tǒng)計(jì)了該平臺兩只隊(duì)伍前后幾口井的鉆完井周期，可以看出，兩只隊(duì)伍在該平臺施工的第一口井井漏造成的時(shí)間損失較多，隨后施工井的鉆完井周期逐步縮短，且后續(xù)幾口井的鉆完井周期已經(jīng)接近于正常無漏失井的鉆完井周期，如SN 0101-04井及SN 0101-09井已低于小井眼井的平均鉆完井周期(該年度小井眼定向井平均鉆完井周期為18.0 d左右)，防漏及堵漏的效果明顯。

SN 0101平臺的防漏、堵漏措施在該平臺后續(xù)井施工中取得了很好的實(shí)踐效果，在節(jié)約了大量鉆井時(shí)間的同時(shí)，節(jié)省了高額的鉆井成本，對后期蘇里格南部地區(qū)同類型井漏平臺的施工有著重要的借鑒意義。

圖3 A隊(duì)SN 0101-01井至SN 0101-04井鉆完井周期

圖4 B隊(duì)SN 0101-05井至SN 0101-09井鉆完井周期

5 結(jié) 論

(1)通過對SN 0101平臺最先施工的兩口井的漏失層位巖性及漏失特性分析，闡述了該平臺漏失層位的漏失機(jī)理：由于延長組中下部存在高滲透性砂巖組，且砂巖組脆性較強(qiáng)，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中容易出現(xiàn)裂縫發(fā)育，當(dāng)揭開該層位時(shí)，鉆井液沖擊地層，在砂巖發(fā)生滲透性漏失的同時(shí)，地層中的構(gòu)造裂縫受壓擴(kuò)張引發(fā)裂縫性漏失，造成不同程度的漏失。

(2)通過分析SN 0101平臺漏失層位漏失機(jī)理及最先施工的兩口井的防漏、堵漏效果，制定了詳細(xì)的防漏、堵漏措施，在該層位鉆進(jìn)時(shí)采取低排量強(qiáng)穿漏失層段，減少對地層沖擊，防止大的壓力波動(dòng)沖擊造成更大的漏失通道，隨鉆跟進(jìn)SDL堵漏劑和細(xì)目碳酸鈣，逐步提高地層承壓能力，隨著漏失通道的不斷填充和井壁泥餅的逐漸形成，漏失情況能夠得到有效的控制。

(3)通過易漏層前短起下、隨鉆加入堵漏劑、低排量鉆穿漏層、漏層控時(shí)鉆進(jìn)、精細(xì)鉆井施工操作、提高泥餅封堵能力、全井段鉆井液消耗監(jiān)測、完井封閉鉆井液性能調(diào)整等一系列技術(shù)配套措施的執(zhí)行，SN 0101平臺后續(xù)施工井即使出現(xiàn)失返性漏失的情況，機(jī)械鉆速仍不斷提高，鉆完井周期逐步縮減，有效地降低了經(jīng)濟(jì)損失，對后續(xù)蘇里格南區(qū)塊叢式井防漏、堵漏也具有重要借鑒意義。