周賢海，臧艷彬，陳小鋒

（1.中國石化江漢油田分公司地質(zhì)工程設(shè)計監(jiān)督中心，湖北 潛江433124；2.中國石化石油工程技術(shù)研究院，北京100101）

涪陵頁巖氣田一期50億方產(chǎn)建區(qū)位于川東南地區(qū)川東高陡褶皺帶包鸞－焦石壩背斜帶焦石壩構(gòu)造，目的層為上奧陶統(tǒng)五峰組－下志留統(tǒng)龍馬溪組下部。自上而下地質(zhì)分層為雷口坡組（部分井）、嘉陵江組、飛仙關(guān)組、長興組、龍?zhí)督M、茅口組、棲霞組、梁山組、黃龍組、韓家店組、小河壩組、龍馬溪組、五峰組等。嘉陵江組、飛仙關(guān)組地層主要為灰?guī)r、云巖；長興組、龍?zhí)?、茅口、棲霞、梁山、黃龍地層以深灰色灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主；韓家店綠灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖；小河壩以灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主；龍馬溪上部有35m厚的濁積砂巖，下部以泥頁巖為主。龍馬溪組－五峰組存大小不等裂縫，施工過程中易引起大小不同的漏失，給安全生產(chǎn)帶來不同程度的威脅和經(jīng)濟損失。為此，筆者在分析涪陵頁巖氣田焦石壩地區(qū)井漏分布規(guī)律、井漏特點及承壓堵漏技術(shù)難點的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前國內(nèi)外堵漏技術(shù)現(xiàn)狀，提出了有效解決該地區(qū)井漏的技術(shù)措施。

1 涪陵焦石壩地區(qū)井漏現(xiàn)狀分析

為客觀全面分析涪陵頁巖氣田焦石壩地區(qū)鉆井漏失發(fā)生的規(guī)律及特點，對2012年以來完鉆的162口井發(fā)生的337起井漏情況進行統(tǒng)計（表1）。

1.1 漏失頻率

在雷口坡組至五峰組的地層剖面中，除龍?zhí)督M、黃龍組未發(fā)生井漏外，其它各層系均看見不同程度的井漏。其中韓家店－小河壩組漏失次數(shù)最多為102次、占總數(shù)的30.27%；其次為龍馬溪組91次，漏失百分率為27%；嘉陵江組、飛仙關(guān)組、雷口坡組漏失次數(shù)中等，分別為73次，26次，23次，分別占漏失總數(shù)的21.66%，7.71%，6.82%；其它層位漏失次數(shù)較少。

1.2 漏失嚴重程度

由表1可知：①韓家店－小河壩組漏失具有次數(shù)多的特點，是涪陵地區(qū)發(fā)生漏失最頻繁的層位。②雷口坡、嘉陵江組漏失總量最大、漏失次數(shù)中等，嘉陵江組經(jīng)常發(fā)生大型、惡性漏失，堵漏效果不理想，堵漏難度大。③龍馬溪－五峰組，井漏次數(shù)較多，漏失量相對較小，漏失總量僅4.69%，但由于漏失點多，漏失難以完全控制，同時油基鉆井液漏失成本較高，因此該井段是防漏堵漏重點。

表1 焦石壩地區(qū)鉆井漏失情況統(tǒng)計

1.3 漏失類型分布

涪陵地區(qū)鉆井漏失類型以裂縫性漏失和滲透性漏失為主。其中，滲透性漏失96次，占漏失總次數(shù)的23.4%，漏失量占13.1%；裂縫性漏失最多為104次，占67%，漏失量占56.5%；溶洞性漏失42次，占2.2%，漏失量占28.9%；其它致漏14次，占7.4%，漏失量占1.5%（圖1）。

圖1 涪陵地區(qū)漏失類型統(tǒng)計

1.4 漏失速度情況統(tǒng)計

統(tǒng)計表明，嚴重井漏（漏速≥60m3／h）占統(tǒng)計的34.1%、大漏（漏速60～30m3／h）占8.2%、中漏（漏速30～15m3／h）占11.1%、小漏（漏速15～5m3／h）占21.4%、微漏（漏速≤5m3／h）占25.2%（圖2）。

圖2 涪陵地區(qū)漏速情況統(tǒng)計

2 漏失原因、特點及處理難點分析

2.1 漏失原因與特點分析

依據(jù)焦石壩地區(qū)井漏發(fā)生的原因、漏失的通道特點以及井漏的特征不同，自上而下可將該地區(qū)漏失層分為3類，分別為淺表層漏失、中深層漏失和目的層漏失。

1）淺表層漏失。淺層縱向上主要漏失層位為雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關(guān)組；平面漏失點分布于工區(qū)的南部、中部及東北部，尤其南部烏江沿岸惡性漏失。淺表層溶洞、裂縫、暗河發(fā)育，易發(fā)生漏失。雷口坡組一段底部為一套灰?guī)r，嘉陵江組四段頂部為鹽溶角礫巖，均為碳酸鹽巖，受地下水溶蝕后形成孔洞縫；靠近烏江附近，地表水充足，更易造成碳酸鹽巖的溶蝕，形成孔、洞、縫。因此，淺表層漏失特點主要是裂縫性漏失和失返性溶洞漏失。

2）中深層漏失。中深層縱向上主要漏失層位為：茅口組、韓家店組、小河壩組；平面上漏失點分布較為廣泛，主要位于工區(qū)的中東部、北部及南部。茅口組巖性特征主要為灰?guī)r，地震剖面顯示裂縫發(fā)育，漏失原因主要為裂縫型漏失；韓家店、小河壩巖性特征主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖及少量的泥質(zhì)粉砂巖互層，層理裂縫發(fā)育，漏失原因主要為層理縫漏失；漏失特點主要表現(xiàn)為地層承壓能力低、漏失次數(shù)多，常伴隨先漏后噴、先漏后垮的特點。

3）目的層漏失。目的層漏失層位為龍馬溪、五峰組；平面上漏失點主要分布于工區(qū)東側(cè)的大斷裂帶附近，在工區(qū)的中部、北部及南部有部分井漏失。靠近三級斷裂區(qū)域地層整體較為破碎，開啟裂縫發(fā)育，表現(xiàn)為漏失點少，漏失量大等特點。構(gòu)造主體平緩區(qū)域水平段龍馬溪組、五峰組頁巖層理發(fā)育，構(gòu)造裂縫發(fā)育，且易受構(gòu)造影響形成近水平的低角度縫，多為裂縫型和誘導型漏失；主要表現(xiàn)為漏失點多、漏失段較長、漏失量小等特點，常規(guī)的油基泥漿堵漏材料和方法不能有效的封堵裂縫，地層承壓能力提高較為困難。

2.2 防漏堵漏難點分析

1）淺表層防漏堵漏技術(shù)難點。淺表層主要為裂縫、縫洞、溶洞惡性或失返性漏失，因此主要技術(shù)難點體現(xiàn)在：①大裂縫、溶洞惡性井漏，橋接堵漏材料無法在漏失通道中堆積、架橋形成有效堵塞；②嘉陵江組中下部地層的區(qū)域水層，出水量較大，氣體鉆井難以保證正常鉆進和井下安全；③注水泥堵漏過程中，地層水與水泥置換，水泥無法駐留在裂縫中，同時水泥遇水嚴重稀釋，往往導致無水泥塞或形成的水泥塞膠結(jié)質(zhì)量差，水泥塞堵漏技術(shù)效果差；④采用清水搶鉆方式，部分井出現(xiàn)漏水不漏砂現(xiàn)象，井筒內(nèi)沉砂多達70m，卡鉆現(xiàn)象頻繁；⑤受環(huán)保影響表層井漏堵漏方法不多。

2）中深層防漏堵漏技術(shù)難點。中深層漏失主要發(fā)生在茅口組、韓家店組、小河壩組，為裂縫性和層理縫漏失，防漏堵漏技術(shù)難點主要體現(xiàn)在：①二開井段裸眼段長、漏失點多、漏失位置不確定，缺乏實用的找漏方法和設(shè)備，很難針對漏點進行堵漏，存在一定的盲目性；②地層壓力系數(shù)變化大（1.10－1.30），同一裸眼井段多套壓力系統(tǒng)并存，同時上部龍?zhí)丁⒚┛?、棲霞組都含有灰黑色碳質(zhì)泥頁巖，易剝落掉塊，為了平衡地層壓力和坍塌壓力部分井實鉆鉆井液密度高達1.45g／cm3，高壓差下薄弱地層漏失嚴重，提高地層承壓能力較難。

3）目的層防漏堵漏技術(shù)難點。三開目的層油基鉆井液防漏堵漏的技術(shù)難點主要體現(xiàn)在：①安全密度窗口窄。長水平段鉆進環(huán)空壓耗較高，易出現(xiàn)噴漏同存，要做到壓穩(wěn)防漏工作難。焦頁26－1HF井，由于發(fā)生井漏引起產(chǎn)層氣上移，井口套壓驟增壓井，壓井井漏，惡性循環(huán)，井控和井下安全受到嚴重威脅。②封堵材料與油基鉆井液的配伍性差。由于油基鉆井液的連續(xù)相為柴油或白油，常規(guī)封堵劑多為親水性材料，與油基鉆井液配伍性差，不僅導致封堵效果不理想，通過循環(huán)還會破壞油基鉆井液性能，如粘度上升，穩(wěn)定性不足等。③微孔微裂縫的密實封堵困難。由于常規(guī)封堵材料粒徑級配不足，不可變形封堵，與微孔微裂縫的匹配能力差。

3 防漏堵漏技術(shù)對策研究

3.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

針對南部工區(qū)地層埋藏較深（嘉陵江底深1 000～1 200m），地層破碎、坍塌，不具備搶鉆條件，一開難以完全揭開和封隔淺部漏失地層，導致二開發(fā)生嚴重漏失（例如JY63號平臺 ）。因此，建議對井身結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化（表2），利用兩層套管完全封隔飛仙關(guān)上部惡性漏失地層，減小施工難度，也有利于下開次安全鉆進。套管1封住雷口坡組垮塌惡性漏失層，套管2封住嘉陵江組、飛仙關(guān)組漏失層。

表2 優(yōu)化前后井身結(jié)構(gòu)對比

3.2 淺表層井漏處理技術(shù)對策

1）橋漿＋水泥堵漏。針對縫洞性惡性漏失，可采用高濃度大粒徑堵漏漿＋水泥漿復(fù)合堵漏方式。利用橋漿的架橋作用，在縫洞中形成了封堵通道的基本骨架，漏失通道變??；隨后泵入速凝水泥漿，在進入橋漿架橋的通道中迅速凝固，形成強度較高的水泥環(huán)。焦頁65－3HF井在嘉陵江組738m發(fā)生失返性漏失，多次堵漏無效，后采用橋漿（凝膠）＋水泥方式堵漏成功。

2）高效凝膠堵漏。傳統(tǒng)的堵漏材料和堵漏方法（如橋塞堵漏，水泥漿堵漏等）在裂縫性、孔洞性惡性漏失時，很難在井筒周圍的漏層停留，易與地層流體相混，被稀釋后流走，因而堵漏漿很難在井筒周圍形成足夠強度的嚴密封堵。而高效凝膠堵漏材料可以較好地克服上述困難。堵漏劑以凝膠的形式進入漏層，與漏失通道作用，產(chǎn)生較高的黏滯阻力，易于在漏層中停留；聚合物中添加了惰性橋堵劑時，惰性橋堵劑剛性好，能起骨架和支承作用，凝膠充填在骨架之間，使之封堵嚴密。JY63－1HF井在井深855m（嘉陵江組）發(fā)生失返性漏失，多次采用瓜米石混凝漿堵漏均未成功，漏速70～80m3／h。采用高效凝膠堵漏劑封堵漏層，漏速減小至7～8m3／h，繼續(xù)注水泥后堵漏成功。

3）清水搶鉆方式。針對淺表層漏速快、漏失量大的特點，盡量采用清水搶鉆方式。鉆遇溶洞或大型裂縫時，堵漏措施很難達到預(yù)期效果，采用清水邊漏邊鉆，要求充足的水源、泵排量大于60l／s，確保巖屑流入縫洞中，防止沉沙卡鉆。JY61－2HF井采用清水搶鉆，一開周期6d。目前是淺層鉆進最高效的方式。

3.3 中深層井漏處理技術(shù)對策

由于二開井段較長，當發(fā)現(xiàn)漏點時，須及時封堵，提高薄弱地層的承壓能力。在保證井控風險的前提下，盡量降低鉆井液密度，保持近平衡鉆井。根據(jù)漏失程度不同主要有3種堵漏措施。

1）當發(fā)生滲漏時（漏速＜5m3／h），采用隨鉆堵漏、靜止堵漏技術(shù)。在鉆井液中添加石棉纖維、單封、隨鉆堵漏劑等進行隨鉆堵漏。JY49－1HF井，二開鉆進至2 027.83m（韓家店組）發(fā)生漏失，漏速3m3／h，隨鉆堵漏后關(guān)井憋壓靜止堵漏，堵漏成功。

2）當漏速在5～20m3／h時，采用橋漿堵漏技術(shù)。在鉆井液中加入20%～40% 的橋漿堵漏劑進行橋漿堵漏，橋接堵漏材料（架橋劑、拉筋劑、填塞劑）需根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行合理配比。JY32－4HF井鉆進至1 570m（韓家店組）發(fā)生滲漏，漏速9～20m3／h，泵入濃度23%堵漏橋漿25m3，靜止堵漏約1h，堵漏成功。

3）當漏速大于20m3／h或失返時，采用膨脹堵漏劑堵漏或打水泥塞堵漏技術(shù)。JY52－6HF井鉆至井深1 556.59m井口失返，井漏速度100m3／h，第一次先打堵漏漿30m3（加入土粉2.0t，單封4.0t，隨鉆堵漏劑4.0t，核桃殼（0.5～1.0mm）2.0t，復(fù)合Ⅰ型1.0t，黃原膠0.3t，再打水泥封固（水泥15t），連續(xù)兩次堵漏后，成功封堵漏層。

3.4 目的層油基鉆井液漏失處理技術(shù)對策

3.4.1 試驗推廣控壓降密度鉆井技術(shù)

通過分析測井資料求得地層壓力，地層壓力系數(shù)1.25～1.30，漏失壓力系數(shù)在1.50～1.60，坍塌壓力當量系數(shù)1.28。根據(jù)水力學計算，涪陵工區(qū)長水平段附加環(huán)空壓耗系數(shù)0.15～0.2，抽吸系數(shù)0.05；因此鉆井液密度窗口為1.35～1.40之間，窗口密度較窄。因此有必要采用控壓降密度鉆井技術(shù)，是解決窄密度窗口的最有效的方法。

JY33－4HF三開采用控壓鉆井技術(shù)，鉆井液密度1.35g／cm3，控制井底當量密度1.5左右，實現(xiàn)了安全鉆井，順利完成了1 500m水平段的鉆井施工，全井漏失油基鉆井液167.7m3，比鄰井JY33－3HF井減少油基鉆井液漏失量996.3m3。

3.4.2 油基鉆井液堵漏技術(shù)對策

發(fā)生井漏時，依據(jù)不同的漏失類型和漏失速度，采取不同的堵漏技術(shù)對策：

1）滲透或裂縫性地層，漏速 ＜10m3／h。采用單封、剛性堵漏劑、酸溶性暫堵劑、核桃殼（0.5～1mm）、石棉纖維等配制稠漿打入井內(nèi)靜止堵漏。焦頁41－4HF井鉆進至井深3 938.00m（龍馬溪組灰黑色碳質(zhì)頁巖），漏速7m3／h，采用濃度27% 細顆粒堵漏漿（10%單封＋5%隨鉆堵漏劑＋10%酸溶暫堵劑＋2%石棉纖維）靜止堵漏4h，恢復(fù)正常鉆進。

2）裂縫性地層，漏速10～30m3／h。采用抗反吐交聯(lián)成膜堵漏技術(shù)，引入耐油浸的顆粒材料、遇油膨脹的顆粒材料、提高韌性的纖維材料以及致密填充材料，滿足油基堵漏要求。通過抗高溫、高強度堵漏材料的顆粒級配、化學交聯(lián)，形成彈性封堵體，承壓大于15MPa，抗返吐大于3MPa。

3）裂縫地層，漏速30m3／h至失返。采用新型化學固結(jié)堵漏技術(shù)，引入正電性納米級Ba－Al－Si材料，電位＋28mv，粒徑10～25nm，堵漏漿易進入地層漏失通道，與地層發(fā)生電性吸引而滯留；混入柴油后強度有所下降，但48h強度仍可達到10MPa以上。

4 結(jié)論

1）涪陵焦石壩地區(qū)井漏頻繁、漏失層位多，以裂縫性漏失為主；淺表層主要為以縫洞惡性漏失、漏失量大；中深層為裂縫型漏失，漏失點多、漏失速度中等；目的層為層理裂縫和誘導型漏失，次數(shù)較多、漏失速度對井底液柱壓力敏感、漏失成本較高。

2）針對淺層常規(guī)采用清水搶鉆、橋塞＋水泥復(fù)合堵漏和高效凝膠堵漏等防漏堵漏的方式；針對嘉陵江埋藏較深、漏失嚴重的地區(qū)，可以分兩開次揭開并封隔淺層漏失層。

3）目的層油基鉆井液防漏技術(shù)對策主要以控壓降密度鉆井技術(shù)為主，合理選擇鉆井液密度，能夠解決窄密度窗口安全鉆井問題；依據(jù)不同的漏失類型和漏失速度，選擇匹配油基鉆井液的堵漏配方和堵漏劑。

［1］臧艷彬，王瑞和，張銳.川東北地區(qū)鉆井漏失及堵漏措施現(xiàn)狀分析［J］.石油鉆探技術(shù)，2011，39（2）：60－64.

［2］劉四海，崔慶東，李衛(wèi)國.川東北地區(qū)井漏特點及承壓堵漏技術(shù)難點與對策［J］.石油鉆探技術(shù)，2008，36（3）：20－23.

［3］王希勇，熊繼有，鐘水清，等.川東北井漏現(xiàn)狀及井漏處理對策研究［J］.鉆采工藝，2007，30（2）：135－137.