投球綜合堵漏技術(shù)在塔中區(qū)塊的應(yīng)用

游 偉，范榮貴，祝學(xué)飛

（川慶鉆探工程有限公司新疆分公司，新疆庫爾勒841000）

塔里木油田塔中奧陶系碳酸鹽巖油氣藏屬于超深縫洞型碳酸鹽巖凝析氣藏，埋藏深度在6000m 甚至7000m 以上，該區(qū)塊下奧陶統(tǒng)鷹山組油氣藏巖性總體上劃分為灰?guī)r類、白云巖類以及過渡類型，區(qū)塊儲(chǔ)集空間類型主要有孔、洞、縫三大類,地震反射特征以串珠反射為主[1]。由于裂縫、孔洞發(fā)育，該區(qū)塊多口井在儲(chǔ)層鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)“遇洞則漏”的惡性井漏，因洞穴內(nèi)膠結(jié)物極其疏松或幾乎無膠結(jié)物，洞穴尺寸無法判斷[2]，是天然的漏失通道，漏失壓力為零或負(fù)值，導(dǎo)致鉆井液出現(xiàn)失返性、惡性漏失，ZG 503-H10 井井漏后監(jiān)測(cè)環(huán)空液面距井口高達(dá)1837m。

井漏不但增加鉆井液成本，而且鉆井時(shí)間延長，還易引起井噴等井下復(fù)雜情況或事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和井控風(fēng)險(xiǎn)，尤其是裂縫性漏層存在堵漏成功率低、耗時(shí)長的問題[3]。雖然近些年，國內(nèi)外的防漏堵漏技術(shù)得到了快速發(fā)展，其堵漏基理如物理隨鉆防漏堵漏技術(shù)［4］、鉆井液預(yù)處理防漏堵漏技術(shù)、波紋管防漏堵漏技術(shù)［5］等，但各防漏堵漏技術(shù)的原理及地層適應(yīng)性不盡相同，效果差異較大。所以認(rèn)識(shí)塔中碳酸鹽巖儲(chǔ)層惡性井漏特征，分析塔中儲(chǔ)層惡性井漏治理難點(diǎn)，如何快速鉆穿漏失井段與漏失點(diǎn)單次或多次有效堵漏亟需解決，對(duì)提高塔中堵漏成功率具有重要的意義[6]。在堵漏過程中，封堵區(qū)域滲透率也發(fā)揮至關(guān)重要的作用，封堵區(qū)域只有具有足夠低的滲透率才可有效阻止鉆井液繼續(xù)滲透到裂縫內(nèi)，樹脂球作為人工合成材料，幾近無滲漏率，對(duì)大型裂縫而言，是一種優(yōu)選的堵漏架橋材料。通過近期塔中四口井實(shí)踐論證，投球綜合堵漏工藝的引進(jìn)對(duì)塔中惡性漏失的治理具有重大的意義。

1 前期井次漏失情況統(tǒng)計(jì)

塔中EPC項(xiàng)目22口完成井統(tǒng)計(jì)表明，EPC項(xiàng)目已完22 口井中，18 口發(fā)生井漏，總計(jì)漏失泥漿73728.17m3，平均單井漏失4096m3，其中鉆進(jìn)期間漏失34348.43m3，占46.58%，完井通井漏失39380.44m3，占53.42%。其中9 口井發(fā)生惡性漏失，主要集中于ZG11、ZG431、ZG14、ZG22 井 區(qū)，9 口 井 漏 失57152.47m3，占EPC 項(xiàng)目總漏失量的77.52%，平均單井漏失達(dá)6350m3。塔中地區(qū)由于儲(chǔ)層的特殊與復(fù)雜性（含高濃度硫化氫），一般采用在儲(chǔ)層鉆進(jìn)中漏失即完井的方式，但EPC 項(xiàng)目為實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目標(biāo)，要穿越多個(gè)（一般為3個(gè)）地質(zhì)靶區(qū)及串珠狀開發(fā)模式，而采用邊漏邊鉆的強(qiáng)鉆方式，存在巨大的井控與安全風(fēng)險(xiǎn)。采用常規(guī)橋漿堵漏技術(shù)，因存在儲(chǔ)層通道被堵死的風(fēng)險(xiǎn)而被禁止。

2 投球綜合堵漏技術(shù)簡介

2.1 總體思路

堵漏材料通常作為阻止或減少鉆井液損失到地層的工具，主要目的是設(shè)計(jì)一種有效的方法確保能夠封住裂縫并有效停止流體損失[7]。投球綜合堵漏技術(shù)則是采用樹脂球?qū)Υ笮土芽p進(jìn)行初步架橋，再使用橋漿堵漏以達(dá)到封住裂縫為目的的一種堵漏方法，一般采取“三步法”堵漏作業(yè)模式。第一步：投球，利用投球堵漏裝置，通過鉆具向漏層投擲19mm樹脂球若干，樹脂球通過初步架橋?qū)⒋笮涂p洞改變?yōu)樾〉目p隙；第二步：橋漿堵漏，采用“雷特堵漏法”，通過粗、中粗顆粒架橋，細(xì)顆粒填充，有效封堵漏失通道，使地層達(dá)到一定的承壓能力，假若未達(dá)到堵漏預(yù)期效果，再實(shí)施步驟三；第三步：投石、堵漏，起出堵漏鉆具，向井眼投擲一定量粒徑較大，不同尺寸的礫石，以此減少裂縫尺寸，先實(shí)現(xiàn)對(duì)大裂縫孔道的初步“架橋”，再重復(fù)第一、二步。投堵漏球裝置見圖1，架橋示意圖見圖2。

圖1 投堵漏球裝置示意圖

圖2 架橋示意圖

2.2 施工步驟

（1）向鉆桿內(nèi)注入一定量前置液，保證樹脂球一直在液體中可控下行。

（2）用水泥車投球注入樹脂球若干，同時(shí)注入一定量的攜帶漿，避免堵漏球在鉆桿水眼內(nèi)無序下落造成堵鉆具水眼。

（3）泵入一定量的后置液，保護(hù)攜帶漿防止被竄混、沖稀。

（4）替井漿，將堵漏球全部推出鉆具水眼。

（5）地面配制雷特堵漏漿，進(jìn)行橋漿堵漏。

（6）若橋漿堵漏未能達(dá)到預(yù)期目的，則起出堵漏鉆具，選出不同顆粒大小的礫石，進(jìn)行投石、堵漏。

3 投球綜合堵漏技術(shù)的運(yùn)用

該技術(shù)在塔中區(qū)塊ZG503-H1 井、ZG22-H5 井、ZG441-H7 井、ZG11-H13 井應(yīng)用四井次，均取得良好的效果。ZG503-H1井在井深6177m因鉆具進(jìn)入溶洞內(nèi)發(fā)生硫化氫氫脆事故，發(fā)生失返性惡性漏失，經(jīng)過投球、投石、投球堵漏后循環(huán)正常，承壓能力提高至5MPa滿足該井下步注水泥施工，堵漏成功，以ZG503-H1井施工為例進(jìn)行介紹。

3.1 ZG503-H1井井漏基本情況

該井三開目的層用171.45mm 鉆頭鉆進(jìn)至6177m發(fā)生硫化氫氫脆斷鉆具事故，壓井后起出鉆具1164m，井內(nèi)落魚：5013m。下打撈鉆具至井深5799m 探得魚頂，預(yù)計(jì)近4635m 落魚鉆具進(jìn)入發(fā)育良好的大型縫洞（監(jiān)測(cè)環(huán)空液面為440～460m），經(jīng)研究決定放棄打撈，采用投球綜合堵漏提高地層承壓能力，注水泥回填側(cè)鉆。

3.2 第一步投球堵漏

準(zhǔn)備工作：①下入銑齒接頭+鉆桿堵漏鉆具組合至井深5528m。②配制樹脂球攜帶漿25m3。攜帶漿配方：基漿+0.14%雷特超級(jí)攜砂纖維。③投球裝置地面裝19mm 樹脂球4000 顆。④連接管線地面連接投球裝置管線并試壓合格。⑤投球施工。ZG503-H1投球施工見表1。

表1 ZG503-H1井投球施工

堵漏施工完畢，環(huán)空液面監(jiān)測(cè)距離井口液面115m，不能建立循環(huán)決定實(shí)施第二步橋漿堵漏。

3.3 第二步橋漿堵漏

樹脂球通過初步架橋?qū)⒋笮涂p、洞改變?yōu)樾〉目p隙，然后進(jìn)行常規(guī)橋漿堵漏，以提高地層承壓能力，達(dá)到堵漏目的。吊灌起鉆至井深4600m，地面配制雷特堵漏漿48m3[堵漏漿配方：6%雷特高承壓堵漏劑（粗∶中粗=1∶2）+2.5%酸溶性顆粒+2%特粗核桃殼+3%粗核桃殼+7%中粗核桃殼+2%細(xì)核桃殼+5%SQD-98(中粗∶細(xì)=3∶2)+2%隨堵，總濃度29.5%]，ZG503-H1井橋漿堵漏施工見表2。

表2 井橋漿堵漏工

此次投球堵漏施工，橋漿進(jìn)入裸眼，反推井漿18m3，未起立套壓，此次堵漏失敗，究其原因主要有以下兩方面：①漏層縫洞過大，漏失通道連通性好，直徑19mm 樹脂球無法有效堆積、架橋，影響堵漏效果；②樹脂球表面光滑，球與球、球與鉆具、球與漏失通道之間摩擦力有限，降低架橋的幾率。決定實(shí)施第三步：投石、堵漏。

3.4 第三步投石、堵漏

根據(jù)Abrams 提出的1/3 架橋理論，即中值粒徑的橋接相加應(yīng)不小于1/3 空隙大小。直徑19mm 樹脂球尺寸偏小，而落魚鉆具水眼65～82.3mm，環(huán)空間隙0～60mm，與漏失通道不夠匹配從而影響“架橋”效果。決定起出鉆具，直接向井眼投送不同粒徑的礫石，在5799m 處堆積一段礫石層，為隨后投入的樹脂球無序堆積提供屏障，通過橋漿架橋、填充、封堵，最后形成泥餅，提高其承壓能力。

準(zhǔn)備工作：①收集粒徑55～50mm、40～50mm、30～40mm、20～30mm 的礫石，用不同直徑（55mm、50mm、40mm、30mm、20mm）的硬紙板空心圓對(duì)礫石進(jìn)行篩選。②在5798～4600m 形成高粘滴流段塞，防止起鉆油氣上竄；為井口空井投球提前做好井控預(yù)防工作。③地面配制雷特堵漏漿40m3，ZG503-H1 井投石堵漏施工見表3。

表3 ZG503-H1井投石堵漏施工

投入樹脂球后，下鉆準(zhǔn)備進(jìn)行橋漿堵漏，下鉆至井深810m出口見返，且返漿正常，下鉆至井深5501m，關(guān)井正擠0.8m3，套壓升至5MPa，穩(wěn)壓30min 不降，已滿足該井下步注水泥施工，堵漏成功。本次投送的礫石與樹脂球在魚頂上部有效架橋，酸溶性堵漏顆粒和步驟二實(shí)施過程中所殘余的雷特堵漏橋漿對(duì)漏失層進(jìn)一步架橋、填充和封堵，是本次堵漏成功的關(guān)鍵。

3.5 其他三井次治漏效果

ZG22-H5 井在井深5944.88m 放空2.03m 后發(fā)生井口失返惡性漏失，根據(jù)液面計(jì)算地層壓力系數(shù)較低約為0.81，通過投球堵漏綜合施工后采用密度為1.08g/cm3的鉆井液循環(huán)未漏，提高地層承壓能力在15MPa以上，井漏解除恢復(fù)正常鉆進(jìn)，且在后續(xù)的分段下鉆循環(huán)過程中沒有出現(xiàn)漏失現(xiàn)象；ZG441-H7 井在井深5652.1m放空4.73m 至5656.83m井口失返性惡性漏失，通過投球堵漏施工，油氣活躍程度明顯降低，采用密度為1.11g/cm3的鉆井液循環(huán)未漏，通過堵漏球及高濃度、大顆粒堵漏材料在漏失通道中起到了很好的架橋、封堵效果，且在循環(huán)的過程中沒有形成高套壓，有效地隔離了氣體進(jìn)入井筒，大大降低了井控風(fēng)險(xiǎn)；ZG11-H13 井用密度1.10g/cm3鉆進(jìn)至井深6803.81m放空1.39m 出口失返惡性漏失,環(huán)空液面分別在635～1677m，后經(jīng)過2 次投球堵漏，重新建立循環(huán)恢復(fù)正常鉆進(jìn)。

4 結(jié)論與建議

（1）投放樹脂球堵漏通過在漏失通道“架橋”，一是將大型縫洞變?yōu)樾⌒涂p洞；二是隨后利用酸溶堵漏材料粗、中粗顆粒架橋、填充，進(jìn)一步將中、小縫洞變?yōu)槲⒖紫?；三是再利用?xì)顆粒、纖維類材料填充、封堵，形成泥餅，從而實(shí)現(xiàn)有效封堵，最終重新建立循環(huán)。

（2）ZG503-H1 井、ZG22-H5 井、ZG441-H7 井、ZG11-H13 井的堵漏成功，驗(yàn)證了投球綜合堵漏工藝的科學(xué)性和合理性，對(duì)解決塔中區(qū)塊惡性漏失地層堵漏難題提高了新的思路。

（3）漏失性地層，裂縫大小難以準(zhǔn)確估算，建議將樹脂球直徑范圍設(shè)計(jì)為10～50mm不等，針對(duì)各井不同的漏失程度情況，合理選擇樹脂球的大小，提高堵漏成功率。樹脂球表面的光滑度以及自身密度設(shè)計(jì)，在今后不斷的實(shí)踐過程中，還有待進(jìn)一步改進(jìn)與提高。