高強(qiáng)度堵漏技術(shù)在KES1103井的應(yīng)用

李 龍，尹 達(dá)，黃 超，宗世玉，張 蝶

1中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院有限公司 2中國(guó)石油塔里木油田分公司

0 引言

井漏是庫(kù)車(chē)山前區(qū)塊鉆井過(guò)程中常見(jiàn)的井下復(fù)雜情況之一，不僅損失鉆井時(shí)間、消耗大量堵漏和鉆井液材料、影響地質(zhì)錄井，而且引起井塌、卡鉆、井噴，甚至導(dǎo)致井眼報(bào)廢等事故復(fù)雜，是制約勘探開(kāi)發(fā)的首要工程技術(shù)難題，造成重大經(jīng)濟(jì)損失[1- 6]。

KES1103井設(shè)計(jì)井深為6 610 m，目的層為白堊系巴什基奇克組。該井采用六開(kāi)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中鹽上地層(一開(kāi)、二開(kāi))采用水基鉆井液體系，鹽層及鹽下地層(三開(kāi)至六開(kāi))采用高密度油基鉆井液體系。該井井漏基本涵蓋了山前地區(qū)常見(jiàn)的井漏類(lèi)型：卡鹽底井漏、裂縫發(fā)育地層井漏、套管鞋井漏、中完固井井漏等，且同一開(kāi)次包含兩套或多套地層壓力系統(tǒng)并存，全井筒提高承壓能力困難，漏點(diǎn)不易確定，堵漏施工難度大[7- 8]。

1 地質(zhì)工程概況

KES1103井依次將鉆遇新近系康村組、吉迪克組、古近系蘇維依組、庫(kù)姆格列木群、白堊系巴什基奇克組、巴西改組、舒善河組、亞格列木組。鉆井過(guò)程中面臨的主要難題為：新近系康村組、吉迪克組地層膠結(jié)疏松，易掉塊，造成井徑擴(kuò)大；古近系庫(kù)姆格列木群鹽膏層易蠕變，造成阻卡，并且存在鹽間薄弱層，易發(fā)生井漏；舒善河組發(fā)育薄砂層及泥巖中可能裂縫發(fā)育，易發(fā)生井漏；亞格列木組以砂礫巖、細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖為主，局部夾薄、中層泥巖，易發(fā)生井漏、溢流、卡鉆等事故復(fù)雜；白堊系巴什基奇克組裂縫發(fā)育，地應(yīng)力較強(qiáng)，易發(fā)生井漏、溢流及卡鉆等風(fēng)險(xiǎn)。

該井三開(kāi)至六開(kāi)采用油基鉆井液鉆至6 770 m完井。期間共計(jì)發(fā)生井漏30次，累計(jì)漏失油基鉆井液5 028 m3，累計(jì)損失時(shí)間2 577.04 h，井漏情況如表1所示。

表1 KES1103井油基鉆井液鉆進(jìn)期間漏失情況統(tǒng)計(jì)

2 三開(kāi)鹽膏層承壓堵漏技術(shù)

2.1 三開(kāi)井漏情況

三開(kāi)鉆進(jìn)至井深3 525 m，地質(zhì)預(yù)計(jì)進(jìn)入鹽層底部，進(jìn)行卡層作業(yè)，鉆進(jìn)至井深3 551 m完鉆，換鉆頭擴(kuò)眼至該井深時(shí)發(fā)生井漏(鉆井液密度2.37 g/cm3，出口失返)，層位為庫(kù)姆格列木群下泥巖段。該層段多次堵漏施工后中完，固井期間也發(fā)生了井漏。

2.2 三開(kāi)井漏原因分析

2.2.1 過(guò)高井底壓力壓穿鹽下底板泥巖隔層

使用?431.8 mm鉆頭擴(kuò)眼至井深3 351 m，雖未鉆穿鹽層，但鹽底泥巖隔板層較薄，過(guò)高的液柱壓力引起鹽底隔板被壓穿，發(fā)生惡性漏失。

2.2.2 固井期間井漏

下套管后固井，環(huán)空間隙小，為保證頂替效率需要采用大排量，導(dǎo)致循環(huán)壓耗高，同時(shí)井底堵漏施工后承壓能力不足，導(dǎo)致固井期間漏失嚴(yán)重。

2.3 三開(kāi)井漏施工

2.3.1 高酸溶沉降隔離堵漏

三開(kāi)井段井漏為卡鹽底井漏，采用高酸溶沉降隔離法進(jìn)行堵漏施工，以保證中完作業(yè)順利進(jìn)行。使用剛性顆粒堵漏劑(GT系列)配制堵漏漿，泵入井底，待剛性顆粒自然沉降，在井底形成“塞子”，沉淀隔離封堵井底漏層。堵漏配方：油基基漿+10%GT- 2+15%GT- 3+20%GT- 4，總濃度45%左右。采用該堵漏工藝后循環(huán)不漏，但地層承壓無(wú)法滿(mǎn)足中完作業(yè)要求，下步采用油基鉆井液橋漿堵漏工藝，以提高地層承壓能力。

2.3.2 油基鉆井液橋漿堵漏

采用剛性顆粒堵漏劑復(fù)配核桃殼配制堵漏漿，堵漏配方：油基基漿+2%GT- 1+4%GT- 2+5%GT- 3+5%GT- 4+2% SQD- 98(中粗)+2%SQD- 98(細(xì))+3%核桃殼(粗)+ 3%核桃殼(中粗)+0.5%鋸末+0.2% 纖維，總濃度26%左右。三開(kāi)井段使用該堵漏工藝施工，最終地層承壓能力6 MPa，穩(wěn)壓15 min不降，達(dá)到固井施工要求。

3 四開(kāi)斷層堵漏技術(shù)

3.1 四開(kāi)井漏情況

四開(kāi)井段鉆進(jìn)至井深5 538.64 m時(shí)發(fā)生井漏(鉆井液密度1.83 g/cm3，漏速26.7 m3/h)，該段地層層位為舒善河組，巖性為紅褐色泥巖。

鉆進(jìn)至井深5 585.28 m時(shí)發(fā)生井漏(鉆井液密度1.83 g/cm3，漏速81.6 m3/h)，該段地層層位為亞格列木組，巖性主要為褐色粉砂巖、紅褐色泥巖、褐色含礫中砂巖等。自5 585.28 m發(fā)生井漏至四開(kāi)固井結(jié)束，鉆井施工過(guò)程中頻繁發(fā)生井漏。

3.2 四開(kāi)井漏原因

3.2.1 亞格列木組地層縫洞發(fā)育

井深達(dá)到5 584 m后地層欠壓實(shí)程度逐漸增加，地層孔隙逐漸增大，縫洞發(fā)育較好。鉆井液相對(duì)密度偏高，鉆遇縫洞發(fā)育易漏地層段而發(fā)生井漏。

3.2.2 固井期間井漏

本開(kāi)次將套環(huán)懸掛后回接改為一次性下入，固井期間采取正注反擠施工，導(dǎo)致固井期間井漏嚴(yán)重。

3.3 四開(kāi)井漏施工

舒善河組處理井漏通過(guò)采用靜止堵漏、降排量等措施，恢復(fù)鉆進(jìn)，并順利鉆穿該層位。亞格列木組處理井漏分為降密度恢復(fù)鉆進(jìn)、橋漿堵漏恢復(fù)鉆進(jìn)、固井水泥漿堵漏三個(gè)階段。

3.3.1 降低鉆井液密度

四開(kāi)鉆井至5 585.28 m發(fā)生井漏，地質(zhì)判斷進(jìn)入亞格列木組，逐步降低鉆井液密度1.83↘1.80↘1.75↘1.73↘1.70↘1.68 g/cm3。由于有1 cm左右礫石掉塊返出，鉆進(jìn)時(shí)掛卡嚴(yán)重，為保證井下安全，將鉆井液密度重新提高至1.70 g/cm3，但鉆進(jìn)新地層仍頻繁發(fā)生井漏，降低鉆井液密度已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足治漏的要求，需要采用油基橋漿堵漏工藝。

3.3.2 油基段塞堵漏

漏速≥3 m3/h，配制段塞堵漏漿堵漏。堵漏配方：油基基漿+3%GT- 1+7%GT- 2+5% GT- 3+3%SQD- 98，總濃度10%～18%。亞格列木組井段井漏主要以該堵漏措施為主，既可有效控制井漏，又可減少周期損失。

3.3.3 油基停鉆橋漿堵漏

漏失嚴(yán)重時(shí)配制堵漏漿停鉆堵漏。配方：油基基漿+5%GT- 1+5% GT- 2+3%GT- 3+5%GT- 4+4%SQD- 98(細(xì))+5%SQD- 98(中粗)+2% 核桃殼(細(xì))+1%鋸末+0.5%棉籽殼，總濃度30%左右。

4 五開(kāi)鹽膏層承壓堵漏技術(shù)

4.1 五開(kāi)井漏情況

五開(kāi)開(kāi)鉆鉆井液密度2.05 g/cm3，鉆進(jìn)至井深6 002.11 m(鉆井液密度2.05 g/cm3，漏速9.6 m3/h)及6 030～6 039 m(鉆井液密度1.91 g/cm3，漏速3.6 m3/h)發(fā)生井漏，該段地層層位為庫(kù)姆格列木群，采用降低鉆井液密度及油基橋漿堵漏措施后恢復(fù)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)至井深6 060 m時(shí)，出現(xiàn)褐色含鹽泥巖，為保證井下安全需要提高鉆井液密度，因地層壓力系數(shù)差較大，后續(xù)提高密度鉆進(jìn)過(guò)程中頻繁發(fā)生井漏。

五開(kāi)鉆進(jìn)至6 558.59 m發(fā)生井漏(鉆井液密度2.19 g/cm3，出口未返)，該段地層層位為庫(kù)姆格列木群，巖性為褐色泥巖，判斷進(jìn)入目的層。

4.2 五開(kāi)井漏原因

4.2.1 地質(zhì)預(yù)測(cè)不準(zhǔn)

地質(zhì)判斷下部地層不會(huì)出現(xiàn)鹽膏層，鉆進(jìn)井深6 000.6 m提前中完，實(shí)際鉆進(jìn)至井深6 060 m時(shí)出現(xiàn)褐色含鹽泥巖。為保證鹽膏層安全鉆井，鉆井液密度由1.83 g/cm3提高至2.0 g/cm3，并逐漸提高至2.19 g/cm3，導(dǎo)致后續(xù)施工過(guò)程中頻繁發(fā)生井漏。

4.2.2 多套壓力系統(tǒng)并存

五開(kāi)上部砂巖段(6 002～6 059 m)薄弱層承壓能力較弱，該段地層當(dāng)量密度在1.9～2.01 g/cm3之間，難以承受平衡鹽層蠕變所需的壓力。

4.2.3 井深6 558.59 m漏失

漏失原因?yàn)檫^(guò)高井底壓力壓穿鹽下底板泥巖隔板層。

4.3 五開(kāi)井漏施工

為了提高庫(kù)姆格列木群砂巖地層的承壓能力，保證鉆井施工過(guò)程中具有足夠的液柱壓力來(lái)平衡地層壓力，采取以下堵漏措施：

4.3.1 油基鉆井液橋漿堵漏

堵漏配方：油基基漿+4%GT- 1+8%GT- 2+10%GT- 3+3%SQD- 98(細(xì))，總濃度25%左右。由于缺乏遇油膨脹堵漏劑等油基鉆井液專(zhuān)用堵漏材料，該層段經(jīng)多次油基橋漿堵漏施工效果均不佳，因而考慮采用水基鉆井液橋漿堵漏工藝。

4.3.2 水基鉆井液橋漿堵漏

堵漏配方：2%GT- 3+4%GT- 2+2%GT- 1+2%SQD- 98(中粗)+2%SQD- 98(細(xì))+10%核桃殼(中粗)+4%核桃殼(細(xì))+8%核桃殼(粗)+1%鋸末+1%棉籽殼+0.1%纖維，總濃度36%左右。使用橋堵措施后，6 030～6 040 m漏層承壓能力明顯提高，鉆井液密度提高至2.0 g/cm3，但還達(dá)不到中完下套管要求。

4.3.3 高失水快強(qiáng)箍堵漏

堵漏配方：清水18 m3+0.075%羧甲基羥乙基胍膠+8%BDF- 410+高密度重晶石粉40 t。采用快強(qiáng)箍堵漏施工后，配合上次水基橋漿堵漏，鉆井液密度由2.0 g/cm3提升至2.25 g/cm3。

五開(kāi)井段先后經(jīng)過(guò)5次堵漏，治漏效果明顯，最終將密度提高至2.25 g/cm3，滿(mǎn)足中完下套管要求。

5 六開(kāi)目的層堵漏技術(shù)

5.1 六開(kāi)井漏情況

六開(kāi)鉆進(jìn)至井深6 770.0 m完鉆，鉆揭目的層巴什基奇克組212 m(未穿)。六開(kāi)開(kāi)鉆鉆井液密度為1.85 g/cm3，鉆進(jìn)過(guò)程及固井期間發(fā)生井漏8次。

5.2 六開(kāi)井漏原因

5.2.1 目的層錄壓能力低

庫(kù)姆格列木群組下泥巖段巖性以含膏泥巖、膏質(zhì)泥巖、泥巖為主，夾薄層—中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖、膏質(zhì)細(xì)砂巖，薄弱地層承壓能力低，高密度條件下易發(fā)生壓裂性漏失。

5.2.2 高角度裂縫發(fā)育易引發(fā)誘導(dǎo)性裂縫性井漏

巴什基奇克組巖性以砂巖為主，裂縫極其發(fā)育，且裂縫大多為高角度裂縫、垂直裂縫、開(kāi)啟裂縫，鉆進(jìn)過(guò)程中遇裂縫性地層而引起井漏。

5.3 六開(kāi)井漏施工

六開(kāi)井段井漏為鹽底井漏，堵漏施工的目的是為了保證后期中完作業(yè)順利進(jìn)行。根據(jù)六開(kāi)井段施工要求，采取以下堵漏措施：

5.3.1 雷特橋堵堵漏

堵漏配方：油基基漿+8%NTS- M(粗：中粗=5：3)+2%NTS- C+4%GT- MF+5%GT- 1+5%GT- 2+8%GT- 3+5%GT- 4+0.3%纖維，總濃度36%左右。

5.3.2 降低鉆井液密度

六開(kāi)開(kāi)鉆鉆井液密度為1.85 g/cm3，鉆進(jìn)至井深6 562 m密度降至1.80 g/cm3↘1.76 g/cm3↘1.75 g/cm3，井漏得到緩解。

通過(guò)橋堵堵漏和降密度措施，井漏得到解除。

6 結(jié)論及建議

KES1103井采用油基鉆井液鉆進(jìn)期間發(fā)生多次井漏，基本涵蓋了山前區(qū)塊常見(jiàn)的井漏類(lèi)型?；诒揪侣?shí)踐與經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)山前井地質(zhì)特征，提出以下治漏措施：

(1)鹽底卡層井漏處理措施：采用高酸溶沉降隔離堵漏工藝，以高密度剛性顆粒為主配置堵漏漿，泵入井內(nèi)，自然沉降隔離封堵井底漏層；若地層承壓無(wú)法滿(mǎn)足中完作業(yè)要求，采用油基鉆井液橋漿堵漏工藝，以提高井底承壓能力；若井底承壓能力仍然無(wú)法滿(mǎn)足固井要求，采用高失水快強(qiáng)箍堵漏工藝，在井底形成高強(qiáng)度“塞子”，隔離井底漏層。

(2)鹽間多套壓力系統(tǒng)并存地層井漏處理措施：采用油基橋漿堵漏工藝，應(yīng)盡量使用抗高溫、高強(qiáng)度的油基鉆井液專(zhuān)用堵漏材料，若多次油基橋漿堵漏施工效果不佳，建議采用水基鉆井液堵漏工藝；針對(duì)套管鞋處井漏或近套管處井漏，快強(qiáng)箍堵漏及水基鉆井液橋漿堵漏效果明顯優(yōu)于其它堵漏工藝，建議采用水基橋漿堵漏工藝或高失水快強(qiáng)箍堵漏工藝。

(3)微裂/縫裂縫發(fā)育地層井漏處理措施：針對(duì)間斷微小漏失，直接泵入油基段塞堵漏漿至井底，快速封堵裂縫；漏失嚴(yán)重時(shí)，停止鉆進(jìn)，起鉆至安全井段，配堵油基堵漏漿進(jìn)行停鉆堵漏；針對(duì)微裂縫發(fā)育地層井漏，盡量使用隨鉆堵漏或段塞堵漏，可有效減小鉆井成本及周期損失。