渤海灣盆地防漏堵漏工作研究

摘" " 要：隨著石油勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，開(kāi)發(fā)區(qū)塊的地質(zhì)愈加復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)施工的防漏堵漏工作越來(lái)越受到重視。以渤海灣盆地葵花島構(gòu)造KT1井為研究對(duì)象，在簡(jiǎn)要介紹KT1井井身結(jié)構(gòu)、地層分層數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分別給出目標(biāo)井二、三、四井段具體的防漏堵漏措施及現(xiàn)場(chǎng)堵漏方案，而后論述了現(xiàn)場(chǎng)井漏的預(yù)防及堵漏的流程，并對(duì)有關(guān)注意事項(xiàng)進(jìn)行了較為深入的討論。最后指出，在鉆探開(kāi)發(fā)前，需結(jié)合地層特性及井身結(jié)構(gòu)對(duì)易漏地層進(jìn)行精確分析，選擇合理的鉆井液配比，充分做好防漏堵漏工作；在鉆井施工過(guò)程中，需注意壓力、排量等參數(shù)的變化并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)做好堵漏預(yù)案，以便在漏失初期能夠采取有效的堵漏方案，從而降低井漏的影響。

關(guān)鍵詞：渤海灣盆地；鉆井防漏；堵漏方案；現(xiàn)場(chǎng)施工

Techniques of lost circulation prevention and plugging in Bohai Bay Basin："Taking KT1 well as an example

LIU Tao， HUANG Lianlu， YANG Jinlong， YU Jianli， YU Qinghe， LI Hua

Drilling Branch of China Petroleum Offshore Engineering Company Limited， Tianjin 300451， China

Abstract：In deeper oil exploration， geological conditions of fields under development become increasingly complex， and more attention is paid to lost circulation prevention and plugging in on-site construction. Taking the KT1 well drilled in Kuihuadao of Bohai Bay Basin as an example， this paper gives a brief introduction of the well structure and stratigraphic layer data to show specific lost circulation prevention and on-site plugging measures and plans for number two， three， and four target well intervals.Then， lost circulation prevention andplugging process in on-site constructionis summarized with further discussion on the corresponding precautions. It is pointed out that a series of work should be carried out. Before drilling， precise analysis should be conductedon layers prone to leakagewith consideration of the formation′s characteristics and wellbore′s structure to obtain a proper drilling fluid formula. During drilling， attention should be paid to parameters such as pressure and flow rate， and adjustments should be made in time. At the same time， a lost circulation prevention plan should be prepared so that effective prevention measures can be taken at the early stages of lost circulation to minimize the influence of leakage.

Keywords：Bohai Bay Basin; drilling leakage prevention; pluggingplan; on-site construction

近年來(lái)，我國(guó)石油需求量與日俱增，隨著石油的開(kāi)采，國(guó)內(nèi)常規(guī)儲(chǔ)層產(chǎn)量日益減少[1-2]。為了解決上述問(wèn)題，開(kāi)始對(duì)非常規(guī)以及海上油氣進(jìn)行勘探開(kāi)發(fā)。隨之而來(lái)的是開(kāi)采難度逐漸增加，地質(zhì)愈加復(fù)雜，極易在鉆井工作中出現(xiàn)井漏事件，造成卡鉆甚至井壁坍塌等事故。另外鉆井液一旦漏入地層，將對(duì)儲(chǔ)層造成嚴(yán)重?fù)p害，降低產(chǎn)量，同時(shí)封堵漏失裂縫也需花費(fèi)大量時(shí)間和材料[3]，產(chǎn)生巨額費(fèi)用[4-6]。因此必須降低井漏事件發(fā)生概率，做好井漏預(yù)防工作[7]。為此，本文以渤海灣盆地KT1井為例，從鉆前井漏預(yù)防和現(xiàn)場(chǎng)施工流程等方面，探究了鉆井過(guò)程中防漏堵漏的方法和流程，以期為鉆井過(guò)程中的井漏控制提供借鑒和參考。

1" " 井區(qū)概況

KT1井井深5 835 m，位于渤海灣盆地遼河坳陷灘海東部葵花島構(gòu)造帶，其主要鉆井目的為預(yù)探葵花島構(gòu)造帶潛山的含油氣情況。該井井深結(jié)構(gòu)及地質(zhì)情況如圖1、表1所示。

由圖1可知，KT1井分為四個(gè)開(kāi)次，其中二開(kāi)井段對(duì)應(yīng)深度為1 605～3 810 m，主要為東營(yíng)組地層，其中，東營(yíng)組一段1 650 m和東營(yíng)組三段2 906 m可能鉆遇斷層而發(fā)生漏失，需要提前做好防漏堵漏工作；三開(kāi)井段鉆遇沙河街組和中生界小嶺組地層，其主要為深灰色、褐灰色泥巖地層，易坍塌掉塊，同時(shí)在中生界4 417 m左右可能鉆遇斷層，鉆井過(guò)程中既要防漏又要維持井壁穩(wěn)定，面臨窄密度窗口安全鉆進(jìn)問(wèn)題；四開(kāi)對(duì)應(yīng)地層為古生界地層，為主要目的層，主要由海相碳酸鹽巖組成，包括灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖等，含少量泥云巖和灰質(zhì)泥巖薄層，該灰?guī)r地層是防漏重點(diǎn)井段，預(yù)計(jì)全井段存在高壓、超高壓層，情況復(fù)雜，要注意防噴、防漏、防塌、防卡。通過(guò)以上分析可知，鉆遇地層極有可能發(fā)生漏失事故，需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防漏堵漏。

2" " 目標(biāo)井具體防漏堵漏措施

通過(guò)對(duì)鉆遇地層的分析可知，二開(kāi)至四開(kāi)均有可能發(fā)生井漏，需要對(duì)其采取相應(yīng)的防漏堵漏措施，本文以上述各個(gè)開(kāi)次為對(duì)象，對(duì)每個(gè)開(kāi)次進(jìn)行相應(yīng)的分析。

2.1" " 二開(kāi)井段

二開(kāi)井段主要是防止在鉆進(jìn)至東營(yíng)組一段1 650 m和東營(yíng)組三段2 906 m左右可能會(huì)鉆遇斷層而產(chǎn)生漏失，因此在鉆遇斷層前，提前在井漿中加入0.1%～1%隨鉆堵漏劑，以提高地層的承壓能力，減小井漏發(fā)生的可能性。另外，一旦發(fā)生漏失，需要盡快測(cè)定漏失速度，并根據(jù)漏失速度的大小采取相應(yīng)的堵漏措施。

在確定合適鉆井液密度的同時(shí)，要保持鉆井液具有較強(qiáng)的抑制性，增強(qiáng)鉆井液的封堵、防塌能力，嚴(yán)格控制濾失量。保持鉆井液中氯化鉀的含量不低于5%，胺基聚醇的含量不低于1%，并加大級(jí)配細(xì)目鈣和白瀝青等封堵性材料的加量，以增強(qiáng)鉆井液的封堵、防塌能力，在井壁形成致密的泥餅，控制API濾失量≤5 mL、高溫高壓失水FLHTHP≤15 mL，有效減少濾液進(jìn)入地層。使用的二開(kāi)井段鉆井液性能及配方如表2、表3所示。

2.2" " 三開(kāi)井段

沙河街組深灰色、褐灰色泥巖地層易坍塌掉塊，鉆進(jìn)中需要控制井漿中有機(jī)鹽含量不低于15%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），維持白瀝青、低滲透和細(xì)目鈣等封堵材料的含量不低于2%，以便在井壁形成致密的泥餅，增強(qiáng)鉆井液的封堵防塌能力；控制API濾失量≤3 mL、FLHTHP≤12 mL，有效減少濾液進(jìn)入地層，按照配方補(bǔ)充不同級(jí)配細(xì)目鈣、低滲透劑等封堵防塌材料，同時(shí)控制合適的鉆井液密度，保證井眼穩(wěn)定。另外，在中生界4 417 m左右可能會(huì)因鉆遇斷層而產(chǎn)生井漏，因此在鉆遇斷層前需提前在井漿中加入隨鉆堵漏材料，以提高地層的承壓能力，減小井漏發(fā)生的可能性；此外每次提高鉆井液密度不超過(guò)0.02 g/cm3，控制好加重劑的加入速度，盡可能控制在較低的密度，防止人為發(fā)生漏失；一旦發(fā)生漏失，需盡快測(cè)定漏失速度，并根據(jù)其大小采取相應(yīng)的堵漏措施。設(shè)計(jì)的三開(kāi)井段鉆井液性能與配方如表4、表5所示。

2.3" " 四開(kāi)井段

四開(kāi)井段對(duì)應(yīng)地層為古生界，主要為海相碳酸鹽巖，包括灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖等，含少量泥云巖和灰質(zhì)泥巖薄層。該層為主要目的層，容易發(fā)生井漏，在開(kāi)鉆前配制新漿時(shí)，有機(jī)鹽含量按設(shè)計(jì)下限設(shè)計(jì)，同時(shí)全程開(kāi)啟離心機(jī)，嚴(yán)格控制鉆井液密度，鉆井液中及時(shí)補(bǔ)充級(jí)配細(xì)目鈣、白瀝青等封堵材料，并維持封堵材料有效含量，其中細(xì)目鈣含量在2%以上，加強(qiáng)封堵性能。在設(shè)計(jì)密度范圍內(nèi)，使用有機(jī)鹽來(lái)提高鉆井液的密度，在保證鉆井液較強(qiáng)抑制性的同時(shí)，維持較低的固相，保護(hù)油氣層，進(jìn)一步控制鉆井液的濾失量，防止泥巖水化膨脹，做好潛山地層的防漏、防噴、防塌工作。若儲(chǔ)層段發(fā)生漏失，則使用可酸溶的堵漏材料進(jìn)行堵漏，避免對(duì)儲(chǔ)層造成永久性的堵塞傷害。設(shè)計(jì)的四開(kāi)井段鉆井液性能與配方如表6、表7所示。

3" " 現(xiàn)場(chǎng)井漏的預(yù)防及處理流程

3.1" " 井漏的預(yù)防

3.1.1" " 合理的井身結(jié)構(gòu)

由于地層的孔隙、漏失、破裂壓力有較大的差別，同一裸眼段中如果地層的孔隙壓力大于漏失壓力或破裂壓力，可使用高密度的鉆井液平衡地層壓力，但如果地層存在漏失通道，則極有可能會(huì)發(fā)生井漏，所以合理的井身結(jié)構(gòu)是預(yù)防井漏的首要條件。目標(biāo)井三開(kāi)、四開(kāi)井段設(shè)計(jì)的井身結(jié)構(gòu)，主要就是考慮到古生界和元古界灰?guī)r地層易發(fā)生井漏的因素，綜合考慮了鉆井風(fēng)險(xiǎn)而采用的井身結(jié)構(gòu)。

3.1.2" " 壓力調(diào)整

發(fā)生井漏的根本原因是井筒內(nèi)外壓力不均，井筒內(nèi)液體壓力大于地層流體壓力，達(dá)到一定程度后就會(huì)產(chǎn)生井漏，因此在鉆井過(guò)程中要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力變化，預(yù)防井漏的發(fā)生。在目標(biāo)井鉆進(jìn)過(guò)程中，采用相應(yīng)的措施降低井筒里鉆井液的激動(dòng)壓力，提高地層的承壓能力，從而可有效防止井漏的發(fā)生。

鉆井中鉆井液流變性能差，井眼凈化效果不理想，導(dǎo)致循環(huán)壓耗過(guò)大；起下鉆、下套管速度過(guò)快，導(dǎo)致壓力激動(dòng)，是造成井漏的主要原因之一[8-9]。通過(guò)選用合理的鉆井液密度，達(dá)到近平衡壓力鉆井；調(diào)整鉆井液流變性能，采用合理的鉆井參數(shù)，在振動(dòng)篩返砂不理想的情況下，采用倒劃眼短起攜巖，以達(dá)到凈化井眼的效果，降低鉆井液的環(huán)空壓耗；控制起下鉆、下套管速度，特別是長(zhǎng)時(shí)間靜止后開(kāi)泵的速度，以減小壓力激動(dòng)，從而預(yù)防井漏。

地層的漏失壓力還取決于地層特性，可采用人工的方法封堵井筒的漏失通道，增大鉆井液進(jìn)入漏失層的流動(dòng)阻力，由此提高地層的承壓能力，以達(dá)到預(yù)防井漏的目的[10]。根據(jù)地質(zhì)提示，古生界和元古界為潛山灰?guī)r地層，這種地層容易發(fā)生井漏，因此該井段鉆井使用無(wú)黏土相鉆井液體系。

綜上所述，在現(xiàn)場(chǎng)鉆進(jìn)過(guò)程中，主要采取以下防漏措施：第一，鉆進(jìn)過(guò)程中鉆井液密度調(diào)整平穩(wěn)，注意坐崗觀察，保持合理的鉆井液密度；第二，保持合適的鉆井液動(dòng)切力、靜切力，保證井眼清潔，降低環(huán)空的ECD（鉆井液的當(dāng)量循環(huán)密度）；第三，進(jìn)入易漏地層前，在井漿中加入隨鉆堵漏材料，提高鉆井液的封堵能力，在壓差的作用下，堵漏材料進(jìn)入漏層，提高地層的承壓能力；第四，在進(jìn)入地質(zhì)提示的斷層前，適當(dāng)增加短起下鉆次數(shù)，保持井眼通暢，進(jìn)入斷層后加強(qiáng)坐崗，密切觀察流量返出與鉆井液池液面變化，一旦發(fā)生井漏則按漏失速度采取相應(yīng)堵漏措施。

3.2" " 堵漏流程

在目標(biāo)井鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生漏失后，采用以下方法進(jìn)行堵漏作業(yè)：第一步隨鉆堵漏；第二步靜止堵漏；第三步采用橋接堵漏和復(fù)合凝膠堵漏；第四步采用膠質(zhì)泥漿+水泥漿復(fù)合堵漏，也是橋接與復(fù)合凝膠堵漏的一種互補(bǔ)，在破碎漏失地層可以起到護(hù)壁作用，使用于非目的層；第五步采用攔截式堵漏工具堵漏，是將灌滿水泥漿的攔截袋用鉆桿送到大漏點(diǎn)位置，堵住大裂縫[11]。對(duì)于大溶洞漏失，上述方法無(wú)效時(shí)，考慮海水強(qiáng)鉆，穿漏層后下套管封固，具體流程如下[12]：其一，分析發(fā)生井漏的原因，確定漏層位置、類型及漏失程度；其二，進(jìn)行科學(xué)的施工設(shè)計(jì)、精心施工；其三，如果條件允許，強(qiáng)鉆一段，確保鉆穿漏層；其四，下鉆至漏層頂部，堵漏時(shí)活動(dòng)鉆具，防止卡鉆，將堵漏漿的2/3泵入地層，進(jìn)井筒內(nèi)；其五，憋壓試漏時(shí)要緩慢進(jìn)行，壓力一般不超過(guò)3 MPa，避免造成新的誘導(dǎo)裂縫。

3.3" " 堵漏注意事項(xiàng)

由于井下情況復(fù)雜，堵漏時(shí)操作不當(dāng)就會(huì)造成堵漏失敗，甚至加劇漏失，造成地層污染以及經(jīng)濟(jì)損失，因此在堵漏操作時(shí)，需要尤其注意以下幾點(diǎn)：第一，分析漏層性質(zhì)，判斷漏失井段，根據(jù)漏失速度大小制定堵漏漿量及濃度、顆粒級(jí)配比例。第二，根據(jù)具體情況確定鉆具的下入深度，一般在漏層頂部10～100 m位置；注替擠排量一般根據(jù)具體情況，采用單泵或雙泵，憋壓壓力一般為0.5～5 MPa[13]。第三，按照配制量、堵漏劑加入的增量，通過(guò)加重泵加入泥漿，調(diào)整泥漿性能，使密度與井漿一致，調(diào)節(jié)黏切，通常黏度控制在40～60 s左右（需配制的濃度越高，黏度則宜低，但應(yīng)保證堵漏劑不漂?。５谒?，根據(jù)堵漏劑的性質(zhì)及顆粒級(jí)配，按順序加入，加完材料后，堵漏漿體系應(yīng)均勻穩(wěn)定。第五，替漿時(shí)檢查各上水罐閘門，嚴(yán)防竄漏，并作記錄，數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確無(wú)誤。第六，因堵漏材料顆粒級(jí)配與地層漏失通道不匹配而導(dǎo)致的封門現(xiàn)象，可通過(guò)間隙關(guān)擠的方法進(jìn)行解決。第七，堵漏施工原則上不允許原鉆具帶鉆頭堵漏，鉆具在裸眼中要處于活動(dòng)狀態(tài)，防止卡鉆，計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確無(wú)誤，控制好憋壓壓力，防止憋壓過(guò)大導(dǎo)致堵漏失敗或憋漏地層。

基于上述研究，結(jié)合工程實(shí)際，總結(jié)出如圖2所示的井漏處理流程樹，可對(duì)鉆井堵漏工作提供一定的指導(dǎo)。

4" " 結(jié)束語(yǔ)

分析了區(qū)塊地層情況，結(jié)合井身結(jié)構(gòu)，給出了防漏措施和堵漏流程，分析了主要注意事項(xiàng)，可為現(xiàn)場(chǎng)堵漏工作提供一定的借鑒。

1）在鉆探開(kāi)發(fā)前，需結(jié)合地層特性及井身結(jié)構(gòu)，對(duì)易漏地層進(jìn)行精確分析，選擇合理的鉆井液配比，充分做好防漏堵漏工作。

2）在鉆井施工過(guò)程中，需注意壓力、排量等參數(shù)的變化并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)做好堵漏預(yù)案，使其能夠在漏失初期采取有效的堵漏方案，以降低井漏的影響。

3）結(jié)合具體研究區(qū)域，通過(guò)分析現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中井漏的預(yù)防，以及相應(yīng)的堵漏流程，對(duì)鉆井過(guò)程中的堵漏防漏工作進(jìn)行了梳理，可為現(xiàn)場(chǎng)堵漏工作提供一定的參考和借鑒。

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作者簡(jiǎn)介：

劉" " 濤（1983—），男，四川成都人，高級(jí)工程師，2007年畢業(yè)于西南石油大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事鉆井液技術(shù)及管理工作。Email：liut@cnpc.com.cn

編輯：林" " 鮮