大慶油田深部地層防漏堵漏技術(shù)現(xiàn)狀

賈印露

（大慶鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江大慶163114）

大慶油田深層天然氣勘探開發(fā)井型主要以直井為主，水平井占比很少。自2000 年之后100 余口井施工的情況來看，發(fā)生漏失和惡性漏失的井在70%以上，而漏失層位主要集中在登婁庫、影城組和沙河子等深部地層。從統(tǒng)計結(jié)果看，漏速最高達(dá)到80m3/h，累計漏失量超過1100多立方米，最少的漏失量也在200m3以上，因處理井下漏失而導(dǎo)致鉆井周期最多延長50d，有的井甚至因漏失而不得不進(jìn)行側(cè)鉆。

經(jīng)過多年攻關(guān)，在分析出深部地層地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，針對不同漏失特點分別形成了隨鉆防漏、可固化堵漏和延遲膨脹堵漏等多種材料和配套技術(shù)，在現(xiàn)場防漏堵漏作業(yè)中發(fā)揮了重要作用，為保障大慶深層天然氣的經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)提供了技術(shù)支撐。

1 隨鉆防漏技術(shù)

隨鉆防漏技術(shù)是針對漏失量較小或者存在輕微滲漏地層的一種預(yù)防性防漏措施。在鉆遇漏層前50m，開始在鉆井液中添加隨鉆防漏材料，可以有效預(yù)防在漏層施工時發(fā)生漏失情況。該技術(shù)的核心隨鉆防漏材料主要由四種材料組成，第一種材料是剛性顆粒，由不同目數(shù)的核桃殼或者棉籽殼組成，在地層致漏裂縫中起到架橋和支撐作用；第二種材料是由木質(zhì)素纖維類材料組成，這類柔性材料具有良好的形變能力，能夠在裂縫內(nèi)部和剛性顆粒之間縱橫交錯，起到很好的拉扯作用，提高堵漏材料的承壓能力；第三種材料是一種類似云母的天然礦物棉，能夠在裂縫內(nèi)部根據(jù)裂縫形態(tài)和尺寸發(fā)生形變而增強(qiáng)封堵層的適應(yīng)性；第四種材料是由不同粒徑的吸水樹脂組成，在進(jìn)入前三層材料組成的封堵層的剩余空隙中，吸水后會發(fā)生體積膨脹，會進(jìn)一步增強(qiáng)封堵層的強(qiáng)度，提高承壓能力。從表1的砂床堵漏實驗結(jié)果可知，這種隨鉆防漏材料對不同滲透率地層均具有較好的封堵作用，承壓能力達(dá)到了5MPa以上，能夠滿足現(xiàn)場施工需要[1]。

表1 隨鉆堵漏材料模擬巖芯封堵實驗

這種隨鉆防漏技術(shù)已經(jīng)在大慶油田深井累計應(yīng)用超過50口井，均取得了良好的防漏效果，使徐深區(qū)塊的漏失發(fā)生率由之前的70%降至30%。有的同區(qū)塊相鄰井，通過采用隨鉆防漏技術(shù)成功鉆穿易漏地層，防漏成功率達(dá)到100%，有效減少了井下復(fù)雜的發(fā)生，縮短了因處理井漏而延長的鉆井周期，提高了鉆井效率。

2 延遲膨脹堵漏技術(shù)

延遲膨脹堵漏是專門針對地層漏失量較大，漏速小于5m3/h 的一種停鉆堵漏技術(shù)。這種技術(shù)是將吸水后可以發(fā)生體積膨脹的材料，采用一種包覆方法將其進(jìn)行包裹。這種材料在隨著鉆井液往地層注入的過程中，內(nèi)部的膨脹材料不會直接與液相接觸，也就不會發(fā)生體積膨脹，待進(jìn)入漏失地層致漏裂縫內(nèi)部內(nèi)，在井底溫度作用一段時間后外部包覆層開始融化，內(nèi)部的膨脹材料與液相接觸開始發(fā)生體積膨脹和變形，這種技術(shù)的封堵材料能直接在裂縫內(nèi)部進(jìn)行封堵和變大，對致漏裂縫進(jìn)行深處內(nèi)封堵。這種堵漏材料具有體積膨脹倍率高、膨脹時間能延遲2～5h、抗溫達(dá)120℃的特點，可有效封堵0.5～4mm 寬的裂縫，將封堵層的承壓能力提高至5.5MPa以上[2]。

該技術(shù)成果在徐深區(qū)塊XS1 井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，該井鉆至4000m 左右時發(fā)生較為嚴(yán)重的漏失，漏失速度約為4m3/h，單日累計漏失鉆井液180 余立方米，全井漏失量大于400m3。前后共進(jìn)行5 次堵漏作業(yè)也沒有取得明顯效果，在使用延遲膨脹堵漏技術(shù)之后，漏速降低0.54m3/h，再添加隨鉆材料后恢復(fù)正常鉆進(jìn)。與鄰井相比，大幅度降低了累計漏失量，縮減了井漏處理時間，節(jié)約了堵漏成本。

3 復(fù)合纖維堵漏技術(shù)

復(fù)合纖維堵漏是針對漏速大于5m3/h 的一種復(fù)合堵漏技術(shù)。當(dāng)鉆遇漏失孔道較大、井底漏失速度大于5m3/h，常規(guī)的隨鉆堵漏和單獨的停鉆堵漏技術(shù)就難以滿足要求。復(fù)合纖維堵漏技術(shù)的核心材料是剛性纖維和彈性纖維，其中剛性纖維可以在壓差作業(yè)下發(fā)生一定的形變進(jìn)入到地層的裂縫之中，起到支撐、架橋的作用，形成第一層纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；彈性纖維可以在封堵層中很好地分散，使形成的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加致密，兩種纖維相互纏繞可提高承壓能力，降低封堵層在壓力釋放之后的“返吐”幾率[3]。

該技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用中也取得了良好效果。FS-2井在鉆至3500～3700m 左右時發(fā)生三次漏失，漏失最高達(dá)到35m3/h，累計漏失200多立方米，使用該技術(shù)進(jìn)行第一次堵漏，漏速降至0.6m3/h，第二次堵漏后漏速小于0.5m3/h，第三次堵漏后漏失現(xiàn)象消失，正常鉆進(jìn)。

4 可固化堵漏技術(shù)

可固化堵漏是針對失返性漏失、惡性漏失這類漏失而形成的堵漏技術(shù)。該技術(shù)是采用PG-土等可固化材料，在其中加入無機(jī)或有機(jī)緩凝劑，延緩固化材料的凝固時間，在固化材料進(jìn)入到漏失通道之后，再通過加入激活劑使固化材料發(fā)生凝固。這種技術(shù)具有針對性強(qiáng)、用量少、承壓能力高、堵漏效果好等優(yōu)點，并且實現(xiàn)了堵漏材料的初凝和終凝時間可調(diào)，分別在2～5h、3～9h 之間，室內(nèi)評價實驗顯示這種技術(shù)的承壓能力在7MPa以上[4]。

但這種堵漏技術(shù)對設(shè)備要求較高，需要專門的配漿罐和加壓注入裝置，且目前抗溫性能無法滿足深井高溫需求，只能抗溫至100℃，而深部天然氣地層井底溫度一般都在150℃以上，所以該技術(shù)還處在室內(nèi)研發(fā)階段，沒有進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用。

5 化學(xué)凝膠堵漏技術(shù)

針對地層中存在溶洞、孔洞等較大天然漏失通道的地層，常規(guī)堵漏技術(shù)難以起到有效堵漏作用。為解決這類漏失難題，研制了一種具有低剪切、高粘度的特種凝膠堵漏劑，主要原料為瓜膠和交聯(lián)劑，在較低的剪切速率或者靜止?fàn)顟B(tài)下，能通過化學(xué)作用產(chǎn)生分子交聯(lián)，形成粘度在（10～100）×104mPa·s 之間凝膠。雖然粘度較高，但在高速度梯度下能夠剪切變稀，很容易泵入地層，能夠根據(jù)地層溶洞、孔洞的形態(tài)和走向發(fā)生任意形變，從而形成強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、粘度和彈性高的高承壓封堵層[5]。

這種凝膠堵漏法在大慶徐深區(qū)塊某井進(jìn)行了應(yīng)用，該井在二開開鉆后1h就發(fā)生泥漿池體積減少的情況，加入隨鉆堵漏劑后漏失量有所減少，繼續(xù)鉆進(jìn)后突然發(fā)生嚴(yán)重漏失，漏失速度在60～70m3/h之間，預(yù)計是鉆遇溶洞型地層，開始進(jìn)行停鉆堵漏作業(yè)。先在井筒中注入30m3清水，在備用罐中打入50m3清水，分別加入瓜膠和交聯(lián)劑配成1%濃度的凝膠，并加入復(fù)合纖維堵漏材料，充分?jǐn)嚢韬笞⑷刖猜┦Ь?，憋?0min后開泵試漏，鉆井液返出正常，恢復(fù)正常鉆進(jìn)。

6 水泥漿堵漏技術(shù)

水泥漿堵漏法是針對溶洞型、洞穴型地層，容易反復(fù)多次發(fā)生漏失的嚴(yán)重井漏事故處理。對漏層位置掌握比較清楚，地層漏失通道張開值一般在2～30cm 之間，裂縫自然縱橫交錯的漏失情況，堵漏效果明顯，且成本相對化學(xué)凝膠較低。在堵漏作業(yè)前，要先注入隔離液，以防止鉆井液進(jìn)入到水泥漿中，降低了封堵隔離層的強(qiáng)度，隔離液一般使用CMC進(jìn)行配制，濃度在1%～2%之間，并且在施工時還要注意地層壓力平衡和鉆具內(nèi)外水泥漿面的平衡，才能避免起鉆時水泥漿受到污染[6]。

7 其它防漏堵漏技術(shù)

除了以上介紹的防漏堵漏技術(shù)和方法外，還有暫堵法、高失水漿液堵漏法和靜止堵漏法等技術(shù)，這些技術(shù)都是擁有性能優(yōu)異的防漏堵漏材料基礎(chǔ)上形成的，在一定時期和復(fù)雜地層都發(fā)揮了一定作用[7]。隨著新材料、新工具的發(fā)展和突破，防漏堵漏技術(shù)也得到了進(jìn)一步發(fā)展，在深層天然氣的勘探開發(fā)中發(fā)揮著重要作用。

8 結(jié)論

（1）大慶油田天然氣儲層埋藏較深，主要位于營城組、登婁庫等破碎帶地層，在勘探中極易發(fā)生鉆井液漏失、惡性漏失和失返性漏失，給天然氣勘探開發(fā)造成巨大損失。

（2）通過加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，大慶油田逐步形成了隨鉆防漏、延遲膨脹堵漏等防漏堵漏材料及系列配套工藝措施，在徐深和鶯深區(qū)塊大范圍推廣應(yīng)用中發(fā)揮了巨大作用，井漏發(fā)生率降低50%以上，鉆井周期平均縮短10d以上，為大慶油田天然氣資源的經(jīng)濟(jì)有效動用提供了技術(shù)支撐。