段永賢，王海濤，丁志敏 何銀坤，劉輝，夏天果

(中石油塔里木油田分公司塔中油氣開發(fā)部，新疆 庫爾勒 841000)

投球綜合堵漏技術(shù)在中古X-H7井的應(yīng)用研究

段永賢，王海濤，丁志敏 何銀坤，劉輝，夏天果

(中石油塔里木油田分公司塔中油氣開發(fā)部，新疆 庫爾勒 841000)

塔里木油田塔中地區(qū)碳酸鹽巖地層由于長期開采，地層壓力逐漸降低，縫洞較發(fā)育，經(jīng)過頻繁酸化酸壓改造后，形成了超低壓的縫洞型漏層，經(jīng)常發(fā)生惡性井漏，嚴(yán)重影響了該區(qū)塊的開發(fā)進(jìn)程。為此，分析了碳酸鹽巖地層堵漏難點(diǎn)及相應(yīng)的堵漏措施，結(jié)合中古X-H7井的漏失情況，制定了投球綜合堵漏的技術(shù)措施。采取向漏層投不同尺寸的樹脂球，樹脂球通過初步架橋?qū)⒋笮涂p、洞改變?yōu)樾〉目p隙，并配合加入雷特超強(qiáng)堵漏劑的酸溶性綜合堵漏漿進(jìn)一步封固，有效封堵內(nèi)外漏失通道，并具有較高的承壓能力，最終實(shí)現(xiàn)堵漏設(shè)計(jì)目的。投球綜合堵漏技術(shù)在中古X-H7井成功實(shí)踐，驗(yàn)證了該工藝在解決塔中地區(qū)大型縫洞引起的惡性漏失的可行性，將為后續(xù)該區(qū)塊堵漏提供了有效的技術(shù)支撐。

投球綜合堵漏；雷特堵漏劑；碳酸鹽巖；承壓能力

塔里木油田塔中地區(qū)碳酸鹽巖地層隨著開發(fā)到中后期，地層壓力逐漸降低，縫洞較發(fā)育，經(jīng)過頻繁酸化改造后，形成了超低壓的縫洞型漏層。近年來，塔中地區(qū)碳酸鹽巖水平井鉆井任務(wù)逐年增多，相較直井，水平井綜合開發(fā)效益較高，但水平井目的層段鉆進(jìn)往往要“擦”著碳酸鹽巖油藏縫洞串珠的“頭皮”，經(jīng)常會(huì)鉆遇大型縫洞，發(fā)生惡性井漏。受鉆具、井下儀器限制，大粒徑堵漏材料不能有效送達(dá)漏失層位，而使用一般粒徑堵漏材料又很難在大漏失通道中架橋，這已成為塔中地區(qū)碳酸鹽巖水平井鉆井的一大技術(shù)難題。近些年，國內(nèi)外的防漏堵漏技術(shù)得到了快速發(fā)展，如絨囊工作液防漏堵漏技術(shù)[1]，物理隨鉆防漏堵漏技術(shù)[2]，鉆井液預(yù)處理防漏堵漏技術(shù)[3]，MPD技術(shù)[4]，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。通過油田技術(shù)專家多次論證，依據(jù)儲(chǔ)層地質(zhì)特征，嘗試在塔中地區(qū)引進(jìn)投球綜合堵漏工藝。

投球綜合堵漏工藝主要分為兩步：第一步投球堵漏，即通過鉆具向漏層投不同尺寸的樹脂球，樹脂球通過初步架橋?qū)⒋笮涂p、洞改變?yōu)樾〉目p隙；第二步酸溶性堵漏劑綜合堵漏，即加入雷特超強(qiáng)堵漏劑的酸溶性綜合堵漏漿通過顆粒架橋、鍥入承壓、封門加固進(jìn)一步架橋、填充和壓實(shí)，有效封堵內(nèi)外漏失通道，并具有較高的承壓能力，最終實(shí)現(xiàn)堵漏設(shè)計(jì)目的。

1 中古X-H7井概況

塔中地區(qū)中古X-H7井是塔里木盆地塔中隆起北斜坡塔中Ⅰ號(hào)氣田中古43井區(qū)的一口開發(fā)井，設(shè)計(jì)井深6426m，垂深5270m。一開用?404.6mm鉆頭鉆至1501m，?273.05mm表層套管下深為1501m；二開用?241.3mm鉆頭鉆至5201.5m，?200.03mm套管下深為5199.5m；三開使用?171.45mm鉆頭鉆進(jìn)。在井深4318、4341、5488、5517.9m均發(fā)生井漏，在控壓復(fù)合鉆進(jìn)至井深5652.10m，放空0.57m，發(fā)生井漏失返。

2 堵漏難點(diǎn)分析

對(duì)于碳酸鹽巖地層，成巖和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用形成的溶孔、溶洞、裂縫為主要漏失通道。塔中奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層可分為上奧陶統(tǒng)和下奧陶統(tǒng)。上奧陶統(tǒng)儲(chǔ)層以基質(zhì)低孔、低滲，次生溶蝕孔洞和構(gòu)造縫為主要儲(chǔ)集空間，相對(duì)均質(zhì)，局部發(fā)育較大洞穴。下奧陶統(tǒng)鷹山組裂縫、洞穴十分發(fā)育，縫洞一體[6]。

1)中古X-H7井為碳酸鹽巖儲(chǔ)層，壓力系數(shù)低，裂縫和溶洞發(fā)育。地層對(duì)鉆井液液柱壓力相當(dāng)敏感，地層破裂壓力與孔隙壓力非常接近，鉆井液安全密度窗口窄，幾乎找不到平衡窗口，經(jīng)常出現(xiàn)溢漏同層的情況，且溢漏轉(zhuǎn)化迅速。

2)儲(chǔ)層壓力與漏失壓力相近，當(dāng)鉆遇裂縫、溶洞時(shí)，由于循環(huán)壓耗、下鉆激動(dòng)壓力等作用，地層流體會(huì)與鉆井液發(fā)生置換，在實(shí)鉆過程中就會(huì)表現(xiàn)出上吐下漏的現(xiàn)象[7]。

3)在前期的堵漏過程中，關(guān)井后井內(nèi)氣體不斷增多，同時(shí)造成套壓升高，由于地層壓力無法準(zhǔn)確計(jì)算，鉆井液密度不能準(zhǔn)確調(diào)整，使井漏加劇，甚至造成越壓越漏，越漏越壓的局面。

4)堵漏不確定因素多，難度大。該井在5652.1～5652.67m井段，鉆具放空后未探底且井口失返，井底漏失通道尺寸無法判斷，投球尺寸和數(shù)量難以確定。在鉆進(jìn)過程中，一旦與大型縫洞單元溝通，地層漏失能力較強(qiáng)，則可能需要較大欠平衡壓差，較大的欠平衡壓差將會(huì)導(dǎo)致較多的地層流體涌入量，這將增加井控安全的風(fēng)險(xiǎn)。

3 相應(yīng)的堵漏措施

根據(jù)該井的前期漏失情況，制定了投球綜合堵漏工藝，即從井口投入不同尺寸的樹脂球若干，樹脂球通過初步架橋?qū)⒋笮涂p、洞改變?yōu)樾〉目p隙，再利用加入雷特超強(qiáng)堵漏劑的酸溶性綜合堵漏漿進(jìn)行加固，從而有效封堵內(nèi)外漏失通道，其施工要點(diǎn)如下：

1)每次裝完堵漏球后用泥漿泵對(duì)投球裝置試壓10MPa，穩(wěn)壓10min，壓降為0，則試壓合格。

2)發(fā)生惡性漏失后，通過鉆具利用投球裝置向井內(nèi)泵送一定尺寸的堵漏球，在投球過程中要控制好速度，以防堵漏球在井筒內(nèi)堵塞鉆具水眼。

3)根據(jù)漏層裂縫尺寸的大小，選擇適當(dāng)尺寸和數(shù)量的堵漏球，以增加形成填充物的強(qiáng)度。

4)如果堵漏球泵入數(shù)量少，沒有填充到漏層頂部以上，則需要重新投球，繼續(xù)填充。如果鉆具探底時(shí)不放空，證明堵漏球已初步架橋，這時(shí)可小排量開泵循環(huán)綜合堵漏漿，將漏層填充物進(jìn)一步加固。

5)在堵漏球已完成架橋的情況下，若漏速減小或井筒內(nèi)液面下降速度較慢，可采用加入雷特超強(qiáng)堵漏劑的酸溶性綜合堵漏漿堵漏的方法。

4 雷特超強(qiáng)堵漏劑

雷特超強(qiáng)堵漏劑為新型堅(jiān)硬的片狀堵漏材料，形態(tài)堅(jiān)硬，無味，具有熱固性，密度1.3g/cm3，在弱酸和堿性環(huán)境下為惰性，高溫穩(wěn)定性最高為278℃，不溶于冷水、熱水、甲醇、二乙醚、N辛醇及丙酮，酸溶情況下溶解度為17%，硬度可達(dá)14MPa[8]。該堵漏材料具有應(yīng)用范圍廣，形狀特殊，懸浮性好，承壓能力強(qiáng)，可酸化解堵等性能優(yōu)勢，同時(shí)具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗高溫高壓性能，與鉆井液、水泥漿兼容性好，適用于深井及常規(guī)堵漏劑不能起作用的惡性漏失，使用安全、堵漏高效[9]。雷特超強(qiáng)堵漏劑對(duì)于封堵裂縫性漏失及嚴(yán)重漏失的機(jī)理主要包括顆粒架橋、楔入承壓、封門加固3個(gè)過程[10]。

1)封堵裂縫性漏失 雷特超強(qiáng)堵漏劑最大顆粒直徑可以達(dá)到5mm，這些堅(jiān)固的顆粒在鉆井液的流動(dòng)下會(huì)在裂縫中卡住而架橋，從而為后續(xù)片狀顆粒建立一個(gè)抗壓屏障。大量不同級(jí)配的顆粒遇到架橋顆粒的阻力，迅速堆積，片狀結(jié)構(gòu)很容易鍥入裂縫，壓差使顆粒鍥緊在一起，從而可以不斷增強(qiáng)封堵后的抗壓強(qiáng)度，形成一段穩(wěn)定高承壓層。在井筒內(nèi)壁周圍，片狀顆粒覆蓋在漏失層段表面或其泥餅上封門加固，進(jìn)一步提高承壓能力。

2)封堵嚴(yán)重漏失 對(duì)于嚴(yán)重漏失地層，由于裂縫寬度往往大于雷特顆粒寬度，甚至井底漏失通道尺寸無法判斷，片狀顆粒在裂縫中往往不能架橋，需要輔助架橋材料。如果發(fā)生惡性漏失，鉆具放空后未探底，可在注入雷特堵漏漿之前先向漏層投不同尺寸的樹脂球，樹脂球通過初步架橋?qū)⒋笮涂p、洞改變?yōu)樾〉目p隙；然后再注入較大顆粒的堵漏漿，由于堵漏漿流動(dòng)阻力大于雷特堵漏漿，在縫隙中形成流動(dòng)屏障；最后通過雷特堵漏劑片狀堅(jiān)固顆粒鍥入承壓、封門加固2個(gè)階段以提高承壓能力，從而達(dá)到堵漏效果。

5 現(xiàn)場堵漏情況

采用加入雷特超強(qiáng)堵漏劑的綜合堵漏漿配方為：井漿30m3(密度1.50g/cm3)+2%～3%碳酸鈣顆粒+3%～4%GT-4+4%～5%GT-3+4%～5%GT-2+2%～3%GT-1+2%～4%雷特超強(qiáng)堵漏劑+1%～2%雷特隨堵+1%～2%高濾失性暫堵劑+1%～2%膨脹性堵漏劑+0.1%～0.3%雷特纖維(配方中的百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，添加的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%～38%。

5.1 第1次投球堵漏情況

1)堵漏漿室內(nèi)試驗(yàn) 選用密度1.50g/cm3，漏斗黏度120s的基漿。先用2000mL試驗(yàn)杯取基漿1000mL，按照堵漏漿設(shè)計(jì)配方依次加入堵漏材料，攪拌20min觀察，堵漏材料分散均勻，無結(jié)團(tuán)或沉淀現(xiàn)象，共加入361.4g堵漏材料，漿杯液面上漲至1200mL，液面上漲率20%。繼續(xù)靜止觀察1.5h，堵漏漿仍然分散均勻，無結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，且具有較好的流動(dòng)性。試驗(yàn)證明，基漿能夠滿足堵漏漿配漿要求，具備現(xiàn)場應(yīng)用條件。堵漏漿配制完成后，須在1h以內(nèi)泵入井內(nèi)，基漿30m3，可配制堵漏漿36m3。

2)現(xiàn)場施工 接光鉆桿鉆具下鉆至5000m，向環(huán)空反灌12m3鉆井液后，由鉆具水眼內(nèi)通過投球?qū)Ｓ迷O(shè)備向井內(nèi)泵送?10mm樹脂球20000顆，在投球的同時(shí)井口灌漿16m3(密度1.50g/cm3)，投球結(jié)束后下鉆至井底，替鉆井液26m3后，下鉆探到井底，在下鉆過程中無阻卡現(xiàn)象。

在起鉆的同時(shí)配堵漏漿，注堵漏漿25m3，排量10.7L/s；替漿至18m3時(shí)立壓由0.05MPa逐漸上升，替漿施工結(jié)束時(shí)，立壓上升至3.4MPa，停泵立壓為0.92MPa。環(huán)空液面由632m上升至582m。停泵候堵時(shí)立壓上升至5.9MPa，環(huán)空液面303m，由于?10mm樹脂球太小，堵漏漿無法封堵漏失通道，且氣體活躍，未達(dá)到施工目的。

5.2 第2次投球堵漏施工情況

1)堵漏漿室內(nèi)試驗(yàn) 選用密度1.50g/cm3，漏斗黏度120s的基漿。先用2000mL試驗(yàn)杯取基漿1000mL，按照堵漏漿設(shè)計(jì)配方依次加入堵漏材料，攪拌20min觀察，堵漏材料分散均勻，無結(jié)團(tuán)或沉淀現(xiàn)象，共加入280g堵漏材料，漿杯液面上漲至1100mL，液面上漲率10%。繼續(xù)靜止觀察1.5h，堵漏漿仍然分散均勻，無結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，且具有較好的流動(dòng)性。試驗(yàn)證明基漿能夠滿足堵漏漿配漿要求，具備現(xiàn)場應(yīng)用條件。堵漏漿配制完成后，須在1h以內(nèi)泵入井內(nèi)，基漿45m3，可配制堵漏漿50m3。

2)現(xiàn)場施工 考慮到該井放空井段可能架橋困難，進(jìn)行第2次投球堵漏施工時(shí)，增大堵漏球直徑，準(zhǔn)備投?30mm的堵漏球4000顆，?19mm的堵漏球64000顆。但是在井口投?30mm的堵漏球至1600顆時(shí)，鉆具水眼無法灌入鉆井液，此時(shí)鉆具水眼液面104m，環(huán)空液面180m，接方鉆桿循環(huán)不通，出現(xiàn)堵漏球堵鉆具水眼現(xiàn)象，蹩壓20MPa未通，此次堵漏施工終止，起鉆通鉆具水眼。

5.3 第3次投球堵漏施工情況

1)堵漏漿室內(nèi)試驗(yàn) 選用密度1.60g/cm3，漏斗黏度140s的基漿。先用2000mL試驗(yàn)杯取基漿1000mL，按照堵漏漿設(shè)計(jì)配方依次加入堵漏材料，攪拌30min觀察，堵漏材料分散均勻，無結(jié)團(tuán)或沉淀現(xiàn)象，共加入264g堵漏材料，漿杯液面上漲至1100mL，液面上漲率10%。繼續(xù)靜止觀察1.5h，堵漏漿仍然分散均勻，無結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，且具有較好的流動(dòng)性。試驗(yàn)證明基漿能夠滿足堵漏漿配漿要求，具備現(xiàn)場應(yīng)用條件。堵漏漿配制完成后，須在1h以內(nèi)泵入井內(nèi)，基漿45m3，可配制堵漏漿50m3。

2)現(xiàn)場施工 由于第2次投球直徑過大，導(dǎo)致堵鉆具水眼，第3次準(zhǔn)備投?19mm的堵漏球。分4次用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.14%的纖維漿灌漿，同時(shí)通過投球?qū)Ｓ迷O(shè)備泵送?19mm的堵漏球30000顆，在下鉆探底的過程中，由于裸眼段內(nèi)之前投入的部分堵漏球進(jìn)入到光鉆桿鉆具內(nèi)堵水眼，在下鉆后接方鉆桿循環(huán)時(shí)出現(xiàn)堵鉆具水眼，由于未探至井底，起鉆通水眼后換鉆具組合探底，起鉆下光鉆桿+銑齒接頭鉆具組合，下鉆至5000m。

泵注架橋漿，共泵入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26.4%的堵漏漿40m3，替漿28.5m3，環(huán)空液面在235～246m，起鉆至4418m。每1h環(huán)空灌漿3m3后觀察，環(huán)空液面為354～428m。靜止觀察，將鉆具下放至5180m后環(huán)空反推1.11g/cm3，井漿88m3(排量20L/s，套壓由0MPa上升至6.3MPa，停泵套壓4.2MPa)，分別在5180、5423m控壓節(jié)流循環(huán)(密度1.11g/cm3，排量8～11L/s，泵壓3～7.5MPa；套壓由0.4MPa上升至6.3MPa再下降至0.4MPa。分離器出口點(diǎn)火，焰高0.5～7m，火焰呈橘黃色伴有少量黑煙)；開泵劃眼至5652.67m的過程中未發(fā)生漏失，下鉆過程順利，隨即上提鉆具至5649m節(jié)流循環(huán)(密度1.11g/cm3，排量8～11L/s，泵壓3～7.5MPa；套壓由0.4MPa上升至0.7MPa再下降至0.4MPa，分離器出口點(diǎn)火，焰高0.5～5m，火焰呈橘黃色伴有少量黑煙)，堵漏結(jié)束。

5.4 施工結(jié)果

由于漏點(diǎn)主要在井底放空井段5652.1～5652.67m，鉆具放空后未探底，井底漏失通道尺寸無法判斷，投球尺寸和數(shù)量難以確定。該井歷經(jīng)3次投球堵漏施工后，使用密度為1.11g/cm3的鉆井液循環(huán)未漏，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，能夠滿足下步施工要求。

6 結(jié)論及建議

1)塔中碳酸鹽巖水平井目的層段鉆進(jìn)中，在鉆遇大型縫洞，發(fā)生嚴(yán)重井漏時(shí)，通過嘗試引進(jìn)投球綜合堵漏工藝，變大縫洞為小型縫洞，酸溶性顆粒架橋，酸溶性綜合堵漏漿進(jìn)一步架橋、填充和壓實(shí)，可實(shí)現(xiàn)堵漏設(shè)計(jì)目的。

2)使用投球綜合堵漏工藝時(shí)，根據(jù)漏失情況合理選擇堵漏球的尺寸和數(shù)量，優(yōu)選雷特超強(qiáng)堵漏劑的粒徑。嚴(yán)格遵循顆粒架橋、片狀鍥入、封門加固的堵漏原理進(jìn)行堵漏劑的復(fù)配，提高堵漏成功率。

3)通過現(xiàn)場模擬試驗(yàn)和中古X-H7井投球綜合堵漏成功實(shí)踐，驗(yàn)證了該工藝能有效解決塔中大型縫洞引起的目的層惡性漏失，建議在塔中等碳酸鹽巖目的層區(qū)塊推廣、應(yīng)用該堵漏工藝。

4)對(duì)堵漏球的材料進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)選研究，如果堵漏球在送達(dá)漏失層段后可以膨脹變大自適應(yīng)漏失通道大小，便可有效提高堵漏效果。

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[編輯] 帥群

2016-06-01

段永賢(1972-)，男，高級(jí)工程師，主要從事油氣勘探與開發(fā)的技術(shù)與管理工作；通信作者：王海濤，wanghaitao_sun@163.com。

TE258.2

A

1673-1409(2017)7-0062-04

[引著格式]段永賢，王海濤，丁志敏，等.投球綜合堵漏技術(shù)在中古X-H7井的應(yīng)用研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(7):62～65.