袁錦彪，楊亞少, 常旭軒，關克明，荊谷豐, 李前貴

(1新疆格瑞迪斯石油技術股份有限公司 2中石油長慶油田分公司第三采油廠 3中石油集團渤海鉆探工程有限公司定向井技術服務分公司)

我國頁巖氣資源豐富，勘探開發(fā)前景廣闊，頁巖氣開發(fā)采用水平井，水平段以油基鉆井液為主，油基鉆井液在穩(wěn)定井壁、潤滑防卡、抑制頁巖水化膨脹和地層造漿、快速鉆進等方面具有明顯優(yōu)勢，但由于頁巖地層的不穩(wěn)定性以及頁巖地層微裂縫普遍發(fā)育，在鉆井過程中容易產生誘導裂縫，經常發(fā)生油基鉆井液漏失，且油基鉆井液堵漏難度大[1]。油基鉆井液配制成本高，油基鉆井液的漏失將造成很大的材料浪費，產生巨大的經濟損失，并延誤鉆井周期，甚至影響儲層產量。因此，油基鉆井液堵漏材料及配套堵漏施工工藝技術的是頁巖氣高效鉆井亟需解決的問題[2-5]。

目前國內外油基鉆井液專用堵漏材料堵漏顆粒較細，以隨鉆封堵納微孔縫為主，多數(shù)是借鑒水基堵漏材料吸水膨脹的原理，在油基鉆井液中具有選擇性吸收油水混合體系中的油并膨脹的特性，但是吸油膨脹的同時自身強度下降，形成的封堵層強度也下降，在后期存在復漏，且存在堵漏材料的自身抗溫穩(wěn)定性不理想和儲層保護的問題。

針對現(xiàn)有油基專用堵漏材料缺乏且部分油基堵漏材料存在抗壓強度低、封堵性差、抗溫穩(wěn)定性不良、與油基鉆井液配伍性等問題以及油基堵漏施工工藝技術存在的問題，優(yōu)選出油基鉆井液專用分散性好、抗壓強度高、熱穩(wěn)定性好、配伍性好的油基堵漏材料，形成防漏堵漏配方及配套的堵漏施工工藝技術，并在長寧區(qū)塊進行了現(xiàn)場應用，取得良好效果。

一、井漏特點

1.地質工程概況

長寧區(qū)塊在石牛欄組及以下地層采用油基鉆井液鉆進，油基鉆井液鉆遇地層主要有石牛欄、龍馬溪，少量井鉆遇五峰組。石牛欄組粉砂巖、頁巖夾灰?guī)r，微裂縫發(fā)育，易發(fā)生漏失；龍馬溪組微裂縫、頁巖地層層理裂縫發(fā)育，且存在斷層破碎帶，龍馬溪組與五峰組交界面地層不穩(wěn)定，部分地層含風化殼，承壓能力極低，一旦鉆遇在高密度下易發(fā)生惡性漏失。

總體來看，長寧區(qū)塊油基鉆進段從上到下均存在薄弱地層，易發(fā)生漏失；地層間斷夾有生物灰?guī)r、燧石、風化殼等特殊巖性，部分鉆遇斷層及不整合面，加劇了堵漏難度；且在龍馬溪長水平段一旦發(fā)生漏失，井下易發(fā)生卡鉆、溢流、井壁失穩(wěn)等一系列二次復雜、甚至事故；同時面臨油基堵漏材料選擇、材料不易停留、承壓能力要求高等一系列難度，堵漏尤其承壓堵漏難度極大。

據(jù)不完全統(tǒng)計，2019年1～11月累計漏失油基鉆井液超過20 000 m3，平均每月漏失油基鉆井液近2 000 m3，每月因漏失損失的時間近1 220 h；漏失層位以龍馬溪為主，龍馬溪漏失近180井次；其次以石牛欄，以及石牛欄與龍馬溪交接地層；五峰組漏失井次最少，但五峰及寶塔一旦發(fā)生漏失，處理難度極大。

2.漏失通道分析

油基鉆井液井段漏失通道主要以微裂縫、裂縫為主，天然裂縫及誘導縫并存；間或鉆遇斷層與破碎帶地層。

根據(jù)工區(qū)內完鉆井測井解釋成果，寧201、203、208、210、211、212井天然裂縫均不發(fā)育，寧203、210、211井局部發(fā)育鉆井誘導縫，寧209儲層高導和高阻裂縫零星發(fā)育，寧212井見7條高導縫、5條高阻縫、1條誘導縫、2條微斷層，孔隙類型以基質孔隙為主。

3.漏失機理分析

頁巖氣水平井鉆遇地層發(fā)生井漏機理分以下三種情況：

(1)天然裂縫型漏失。地層致漏裂縫發(fā)育，裂縫連通性好，易形成裂縫網絡，漏失量大，堵漏難度大。

(2)擴展延伸型漏失。地層微裂縫發(fā)育，在井筒壓力較低時，不發(fā)生漏失，一旦井筒壓力較高，造成微裂縫擴展發(fā)生漏失。在鉆井液柱高壓力的作用下產生“水力尖劈”作用而使裂縫產生、開啟、擴大、連通，最終轉變成“致漏裂縫”，從而產生漏失。

(3)誘導破裂型漏失。地層層理發(fā)育，承壓能力低，易形成誘導裂縫造成漏失；一旦發(fā)生漏失，裂縫延伸越長，越難封堵，堵漏亦越難。鉆井液柱過高的正壓力的繼續(xù)作用可能導致此裂縫的進一步開啟擴大，則此漏速可能因此而不斷增大、惡化，進一步誘導漏失。

4.堵漏難點

(1)油基鉆井液本身堵漏難度高。油基鉆井液具有更優(yōu)良潤滑性相關，會引起堵漏材料顆粒-顆粒，顆粒-片狀，封堵層與漏失通道壁面間摩擦阻力小，進入漏失通道中形成封堵層摩阻小，滯留能力較弱，難以形成穩(wěn)定封堵層。

(2)薄弱點多，堵漏擠注時有可能揭開新的薄弱點。油基鉆遇地層井段微裂縫、裂縫發(fā)育，地層承壓能力低，薄弱點多；在擠注提承壓過程中會將已堵的薄弱點重新連通，也可能會將上部薄弱點暴露出來。

(3)存在返吐現(xiàn)象。部分井存在返吐現(xiàn)象，如寧216H4-3井在提承壓擠注過程中，擠入4.5 m3，套壓升至1.7 MPa，停泵降至1.6 MPa，15 min壓降0.1 MPa，開回水回吐4.5 m3，說明地層存在返吐現(xiàn)象，增加了堵漏難度。

(4)高密度下承壓需優(yōu)化施工工藝。在高密度下堵漏漿會快速分層，尤其是低密度材料會迅速上浮，嚴重破壞堵漏漿的有效級配，影響承壓堵漏效果；且堵漏材料上浮存在堵水眼、卡鉆的風險；故必須縮短堵漏漿在井筒內的靜止時間，需要優(yōu)化承壓堵漏施工工藝。

5.解決思路

(1)針對油基失返性惡性漏失堵漏。選擇適合油基的高承壓堵漏材料，主要選擇具有高承壓、抗高溫、惰性、易架橋、強封堵、抗磨蝕等特性的雷特系列材料，復配少量常規(guī)材料；運用堵漏專業(yè)軟件、室內小型堵漏實驗驗證，科學設計配方；現(xiàn)場通過優(yōu)化后的油基專用施工工藝加上堵漏專業(yè)人員進行精細施工，確保堵漏效果明顯。

(2)針對薄弱點較多，在主力漏層井段用堵漏漿全覆蓋，考慮一定的擠注量，擠注漿可以按需分步配制，配漿量較大。

(3)為提高堵漏效果，防止高承壓封堵墻被破壞，加入專用抗返吐材料，同時搭配其他材料，運用間隙擠注的思路封堵漏失通道，提高地層承壓能力。

(4)在施工工藝上，目前發(fā)生失返性漏失，為了確保井下安全及保證堵漏效果，采取將鉆具下至安全井段泵注堵漏漿，替平后起鉆至堵漏漿面關井擠注，后續(xù)根據(jù)擠注壓力變化情況適當調整。

二、油基鉆井液防漏堵漏技術

1.優(yōu)選防漏堵漏材料

對于微裂縫、裂縫性漏失，針對井下不同的情況，采用對應技術與堵漏劑；堵漏機理主要分為顆粒架橋、鍥入承壓和封門加固3個階段。顆粒架橋階段，片狀顆粒在裂縫孔隙中翻轉時易卡住架橋，為隨后顆粒提供屏障；鍥入承壓階段，在壓差和流速作業(yè)下，不同級配堵漏顆粒迅速地鍥入、堆積、鍥緊，形成高穩(wěn)壓層；封門加固階段，在近井壁封門加固，進一步提高地層承壓能力。

(1)樹脂片狀顆粒厚度0.5 mm左右，可以翻轉進入漏層，形成的封堵層承壓能力高，顆粒間摩擦阻力大，不易反吐。

(2)薄片狀酸溶性堵漏劑是經過高壓、層壓等特殊工藝制造而成的，厚度0.3 mm左右，易進入地層，酸溶率達98%以上。

(3)復合堵漏劑是由高強度片狀、纖維、顆粒狀材料組成，粒徑主要分布在0.2～3 mm，通過剛性顆粒架橋、片狀材料楔入、小顆粒填充、纖維狀材料拉筋等作用，達到高效封堵的目的，最大粒徑3 mm。

(4)礦物纖維堵漏劑由多種纖維狀、粉末狀、不規(guī)則顆粒等材料經特殊工藝加工而成，具有良好的封堵、填充及拉筋作用；粒度以小于1 mm為主。

2.防漏堵漏配方優(yōu)化

利用GRDS堵漏分析系統(tǒng)，將漏失相關參數(shù)輸入軟件中，進行分析計算，給出推薦的目標粒徑分布；通過分析與優(yōu)化形成配方，選擇誤差最小的作為備選配方；通過室內砂床、平行縫板、梯形縫板實驗，驗證并優(yōu)化堵漏配方。

根據(jù)長寧漏失特征，利用專業(yè)堵漏軟件分析優(yōu)選出最優(yōu)粒徑分布(圖1),得出推薦堵漏漿配方：5%NTS-M+1%NT-T+2%NT-DS(油基)+5%NTBASE+3%GT-MF+5%GT-3(1～3 mm)+2%GT-4(3～5 mm)，濃度25%。

圖1 高承壓堵漏漿最優(yōu)粒徑分布

采用平行縫板及梯形縫板對該配方進行綜合評價，基漿為現(xiàn)場油基鉆井液。利用DL-2堵漏儀對上述配方進行了評價，結果見表1。結果表明，高承壓堵漏漿對3 mm、5 mm縫板封堵承壓均可達7 MPa以上。

表1 配方承壓封堵實驗

利用高溫高壓堵漏裝置評價了高承壓堵漏漿對3～1 mm梯形縫板的封堵能力，結果見圖2，結果表明承壓堵漏漿承壓能力達20 MPa?？梢娦纬膳浞酱钆浜侠恚袎耗芰Ω?。

圖2 承壓堵漏漿對3～1 mm梯形縫板的封堵

3.防漏堵漏工藝

3.1 隨鉆堵漏施工程序

隨鉆堵漏施工程序為：起鉆至安全井段循環(huán)測漏速；配制堵漏漿；泵入堵漏漿；替漿，以鉆具內外替平為原則；起鉆至套管內，關井間隙擠注，排量8～10 L/s，控制井口擠注壓力及擠注量；憋壓候堵6～8 h；緩慢泄壓，開井，再靜止候堵4～6 h；驗堵，若滿足要求，恢復鉆進。

3.2 停鉆堵漏施工程序

停鉆堵漏施工程序為：起鉆至安全井段循環(huán)測漏速；配制堵漏漿；泵入堵漏漿；替漿，以鉆具內外替平為原則；起鉆至堵漏漿面，關井快速試擠注，關井間隙擠注，控制擠注排量(8～12 L/s)、壓力及擠注量；起鉆及擠注時，快速配制下一罐堵漏漿；下鉆至堵漏漿液面位置，泵、替堵漏漿，重復操作步驟3至步驟5，直至堵漏漿返至套管鞋以上50 m；起鉆至套管內，關井，間隙擠注(排量5～8 L/s)，擠注壓力達到預定值后，憋壓候堵6～8 h；緩慢泄壓，開井，再靜止候堵4～6 h；驗堵，若滿足要求，恢復鉆進。

三、現(xiàn)場應用及效果

1.寧209H2X-X井漏失情況

寧209H2X-X井為長寧背斜構造中奧頂構造南翼的一口水平生產井，鉆探目的層為志留系龍馬溪組。該井上層套管下深2 321.7 m，目前井深3 106 m，地層石牛欄，為頁巖、粉砂巖夾薄層灰?guī)r。

該井用鉆頭二開，采用密度1.85 g/cm3的油基鉆井液鉆進至2 960 m發(fā)生漏失，經過一次堵漏后恢復鉆進，鉆進至3 014 m發(fā)生漏失，采用橋堵2次無效，后采用水泥漿堵漏兩次，均沒有水泥塞，但無漏失就恢復鉆進；鉆進至3 064 m按設計要做承壓，帶堵漏漿進行承壓，泵注堵漏漿8m3，擠注2.6 m3，最高套壓7.2 MPa，穩(wěn)壓30 min，降至4.4 MPa，就邊鉆進邊提密度至1.90 g/cm3，鉆進至3 100 m就開始出現(xiàn)漏失，降排量觀察無漏失，繼續(xù)鉆進至3 106 m,漏速增大至9 m3/h，采用常規(guī)堵漏劑8 m3，帶堵漏漿進行承壓，擠注1.5 m3，套壓最高4.8 MPa，穩(wěn)壓30 min，套壓降至1 MPa，循環(huán)仍然存在漏失，漏速2～3 m3/h。

該井目前密度1.90 g/cm3，漏速2～3 m3/h，按設計要求，需提密度2.07～2.32 g/cm3，提承壓過程中會進一步連通漏失通道或打開新的薄弱點，提承壓難度極大。

2.堵漏配漿方

第一級堵漏漿：井漿40 m3(密度1.90 g/cm3、黏度65 s)+4%NTS-M(細)+2%NT-DS(油基)+1%NT-T+ 4%NTBASE+2%GT-MF+4%HTK(1～3 mm)，濃度17%；先泵注20 m3，后加入1%NTS-M(中粗)+1.5%HTK(3～5 mm)。

第二級堵漏漿：井漿20 m3(密度1.90 g/cm3、黏度65 s)+3%NTS-M(細)+2%NTS-M(中粗)+2%NT-DS(油基)+1%NT-T+ 5%NTBASE+2%GT-MF+5%HTK(1～3 mm)+1.5%HTK(3～5 mm)，濃度21.5%。

第三級堵漏漿：井漿15 m3(密度1.90 g/cm3、黏度65 s)+2%NTS-M(中粗)+2%NT-DS(油基)+ 6%NTBASE+2%GT-MF+6%HTK(1～3 mm)+2.5%HTK(3～5 mm)，濃度20.5%。

3.堵漏施工

2019年11月06日14∶00循環(huán)(漏失16 m3)，漏速20 m3/h；～16∶00起鉆至套管鞋-18：30配堵漏漿；～18∶50泵注第一級堵漏漿20 m3；～20∶00承壓(泵入20 m3堵漏漿,最大壓力4.5 MPa，30 min后降至1 MPa)；～22∶30憋壓候堵；～11月7日8∶00間歇擠注作業(yè)(擠入第二級堵漏漿20 m3,井漿9.8 m3，最高套壓8.4 MPa，30 min后降至1.2 MPa)；～9∶30憋壓候堵；～16∶00間歇擠注作業(yè)(泵入13 m3堵漏漿，最大壓力9.6 MPa，期間穩(wěn)壓6.9 MPa，后再打入堵漏漿，30 min后降至2 MPa)；～1∶00蹩壓候堵(期間配堵漏漿)～11月8日10∶00間歇擠注作業(yè)(擠入12.8 m3第三級堵漏漿，最大壓力6 MPa，最終穩(wěn)壓至3.4 MPa)；～11月10日07∶00分段循環(huán)排堵漏漿，逐步提排量至28 L/s，循環(huán)不漏。

4.堵漏效果

該井堵漏施工前鉆井液密度1.90 g/cm3，漏速2～3 m3/h；堵漏施工后最終承壓至3.4 MPa(折算當量密度2.05 g/cm3)，分段下鉆循環(huán)篩除堵漏劑后，以正常鉆進排量(33 L/s)循環(huán)無漏失。

本次堵漏施工取得一定的效果，有效封堵漏失通道，且一定程度上提高了地層承壓能力，為后續(xù)施工提供了良好的井筒條件。

四、結論

(1)長寧區(qū)塊油基鉆進地層為微裂縫、裂縫，局部鉆遇斷層或破碎帶，該地區(qū)的漏失主要為微裂縫漏失。該地區(qū)裸眼井段長，漏失層位多，易反復漏失，地層承壓能力低，且存在返吐現(xiàn)象，溢漏、漏垮同層，地層安全窗口窄，采用常規(guī)隨鉆堵漏、橋漿堵漏、靜止堵漏措施難以有效解決。

(2)引入高效堵漏材料，通過室內研究形成了高承壓堵漏配方，由不同級配、不同形狀的堵漏顆粒在裂縫內鍥入、堆積，在壓差作用下形成高承壓封堵層，堵漏效果好，承壓能力高，形成了一套適合長寧區(qū)塊油基鉆井液堵漏配方及工藝。

(3)現(xiàn)場應用效果良好，提高了地層承壓能力，擴大了鉆井液密度窗口，為下一步鉆井施工提供了安全保障。該堵漏技術措施在現(xiàn)場成功的應用，部分解決了該地區(qū)油基鉆井液堵漏難題，保證了鉆井工程的安全。