新型承压堵漏技术在复杂井中的应用.doc

新型承压堵漏技术在复杂井的应用新型承压堵漏技术在复杂井的应用中国石化石油勘探开发研究院中国石化石油勘探开发研究院维科特石油科技有限责任公司维科特石油科技有限责任公司二二 00 六年二月十八日六年二月十八日中国石化南方海相钻井技术中国石化南方海相钻井技术 交流及深井固井技术研讨会交流及深井固井技术研讨会1新型承压堵漏技术在复杂井的应用新型承压堵漏技术在复杂井的应用苏长明1隋跃华2 陈兴銮3 （1.中石化石油勘探开发研究院 2.山东东营维科特石油科技有限责任公司 ）摘要：本文介绍了新型承压堵漏技术在多种复杂疑难井况中的应用严重漏失地层随钻堵漏技术成功解决了胜利油田滨南平方王礁灰岩溶洞、裂缝低压亏空地层中的漏失难题；耐高温堵漏技术成功地应用于西藏高温地热井中日合作钻井项目 ZK3001 井，在温度高达 250℃的条件下实现了随钻堵漏，解决了长裸眼段高温井复杂的堵漏问题；应用“低密度膨胀型高效堵漏技术” 对金鸡 1 井长达 1200m 的严重漏失井段堵漏成功，达到了恢复正常钻进和地质录井工作的目的，取得了突出效果；应用低密度低稠度堵漏技术在塔深 1 井进行了承压堵漏，将地层承压能力提高到 7.4MPa，保证了下套管及固井施工的顺利进行，在超深井奥陶系漏失段承压堵漏一举获得成功。

该项技术在大型堵漏施工过程中，施工工艺先进成熟，安全系数高，可操作性强，不需要特殊设备，为今后严重漏失及超深井奥陶系裂缝、溶洞漏失层堵漏施工奠定了坚实的基础，为石油、地热勘探开发提供了有力的技术保障关键词： 井漏 裂缝 溶洞 严重漏失 随钻堵漏 承压堵漏 耐高温堵漏 金鸡 1 井 塔深 1井 黑池 1 井 井漏是一种在能源勘探开发钻井过程中钻井液、水泥浆或其它工作液漏失到地层中的现象，发生井漏后，不仅单纯的延长钻井周期、损失钻井液、影响地质录井工作、损害油气层，而且有可能引起卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况的发生，甚至导致井眼报废，造成重大经济损失由于井漏引起的井下复杂事故，对钻井、完井施工危害极大，且井漏原因复杂、影响因素较多，使之成为国内外钻井、完井工程至今仍未完全解决的重大技术难题例如南方分公司在重庆市梁平县部署的重点探井“金鸡 1 井”，该井在钻井施工中，由于钻遇到多处溶洞、裂缝及地下暗河等特殊地层，发生严重的恶性井漏，从 2005 年 3 月 8 日开钻至 8 月 20 日期间，未能建立起正常的泥浆循环，曾先后采用桥浆堵漏、随钻堵2漏、水泥浆堵漏及泡沫泥浆防漏等方法施工 103 次，未达到封堵住漏层的目的。

该井共漏失工作液 73415.5m3（其中泥浆 20947m3，随钻泡沫泥浆 531m3，桥浆 1728m3，清水 49482m3，堵漏用水泥 727.5吨） 黑池 1 井从井深 2360m~3401.5m，大大小小漏层 41 个，发生79 次漏失，漏失钻井液 3340m3西北分公司部署的重点探井“塔深1 井”，在四开钻井施工中，由于钻遇到多处溶洞、裂缝等复杂地层，发生严重的恶性井漏，从 10 月 7 日至 12 月 14 日期间，未能建立起正常的泥浆循环，曾先后采用桥浆堵漏、高渗透水泥浆堵漏等方法施工 12 次，都以无效而告终该井共漏失泥浆 5624m3严重影响钻井施工和固井作业的正常进行为了维护正常钻进，钻井工作者采取了多种堵漏的工艺、措施，但收效甚微，而目前国内外现有的堵漏技术已不能满足现状，同时由于井身结构的限制，不可能用套管把每一种复杂情况都进行封隔来解决，因此，有时会出现在同一裸眼井段内遇到高压层和低压层同时存在的情况，这时需要采用封堵低压层增加其承压能力的办法来对付高压层为了提高低压地层的承压能力，钻井工程技术人员也采取了很多办法、花费了不少时间，仍达不到理想的效果出现上述情况的主要原因：一是现有堵漏技术及堵漏材料不能很好的满足特殊地层的需要，二是地下客观存在的情况认识不清楚、判断不准确。

三是采用的工艺技术不对路，不能有效地解决井下的漏失问题四是采取的措施不一定很恰当尽管如此，钻井科技工作者们仍然在继续努力探索、实验新的封堵技术，研究有效的承压3封堵方法中石化勘探开发研究院、维科特石油科技公司近几年来在总结分析以往堵漏技术的经验及教训，在考虑堵漏材料的多样性、复配性、粒度、机械强度等多项功能以及堵漏材料与漏失孔隙的匹配性的基础上，研究了堵漏液体系在漏失通道形成暂堵带的滞流性和承压性；考虑液相固相一定时，堵漏钻井液密度的降低能力，研究了不同流态下当量密度及井筒压耗的计算方法；通过室内堵漏液封堵率及酸溶率的测定，解释堵漏液体系的堵漏能力和酸溶程度以及保护油气层作用；在不添加特殊设备并充分考虑现场施工的安全性基础上，使堵漏施工工艺更加安全可行通过上述系列研究，研制了不同类型的新型承压堵漏剂和相关的配套技术措施，实践表明：新型承压堵漏技术对付上述井漏效果显著一、新型承压堵漏技术介绍一、新型承压堵漏技术介绍1.新型承压堵漏技术堵漏机理新型承压堵漏技术堵漏机理新型承压堵漏体系，是由特殊化学处理剂组成，采用不同类型不同分子量的聚合物，作为提粘、降滤失剂，采用多种有机添加剂作为悬浮载体，以超细材料作为填充剂，利用油溶性材料、硅酸盐作为加固剂，以低分子聚合物作为防塌剂；另外，在随钻堵漏体系中，引入一种流型调节剂、悬浮稳定剂、密度调节剂以及不同粒径不同功能的高延展性的桥堵剂。

以上各剂进入漏失通道，在地层温度压力作用下，各组分之间不同程度的发生物理化学反应，形成了4最佳协同效应，使各组分在随钻堵漏过程中首先发生滞流，然后堆积、架桥、连接 、填充加固等作用，从而在漏失井壁中快速形成封堵率高、填充加固能力强的封堵带，达到堵漏目的2.新型承压堵漏技术特点新型承压堵漏技术特点 2.1 特殊的流型特殊的流型由常规堵漏钻井液流型改变为高塑性、低动切的堵漏钻井液的流型；2.2 滞流能力强滞流能力强堵漏液能顺利进入深部漏失通道，不易造成压力激动，快速形成具有一定强度的封堵物2.3 密度范围广密度范围广具有较宽的密度范围（0.86-1.22g/cm3） ，利用泡沫叠加原理阻止液相进入漏层，降低压力激动，提高堵漏成功率2.4膨胀率高膨胀率高进入漏层后封堵体积不缩小，是其它堵漏剂的2-3倍，具有很高的封堵率 2.5 封堵加固能力强封堵加固能力强具有很高的封堵能力和加固能力，，能有效地修复改善漏失地层壁，逐步提高漏失地层的承压能力52.6 可酸化性可酸化性酸化率达到 75%以上，通过酸化解堵后，不会堵塞油气层2.7凝固时间、凝固强度可调凝固时间、凝固强度可调根据漏失程度、漏失井段，漏失岩性调整堵漏液及凝固时间和凝固强度。

2.8 具有多功能性具有多功能性该体系具有常规钻井液的优良性能，又具有很强的防漏、穿漏、堵漏功能2.9 工艺安全快速工艺安全快速在堵漏施工过程中，快速调整堵漏液性能，将漏失程度控制到最低范围内，3.新型堵漏技术适用范围：新型堵漏技术适用范围：3.1 严重漏失地层随钻堵漏技术严重漏失地层随钻堵漏技术可应用于裂缝型、溶洞型以及严重地层亏空型漏失地层，特别适合长裸眼段及漏储同层漏失地层的堵漏施工3.2 耐高温随钻堵漏技术耐高温随钻堵漏技术适合高温地层的勘探开发井及地热开发多段漏失层井的堵漏施工3.3 低密度膨胀型堵漏技术低密度膨胀型堵漏技术，适合漏失层存在裂缝、溶洞、地下河、活跃地层水等恶性漏失地层的堵漏施工63.4 低密度膨胀型中强度承压堵漏技术低密度膨胀型中强度承压堵漏技术适合易破碎地层、岩性胶结性差地层及高渗透率地层的封堵承压施工3.5 低密度低稠度堵漏技术低密度低稠度堵漏技术适合同一井眼既存在裂缝、溶洞又存在地层岩性胶结疏松及低压易破碎地层的堵漏和承压施工二、新型承压堵漏技术室内评价二、新型承压堵漏技术室内评价1.室内封堵评价实验室内封堵评价实验封堵实验采用两种实验手段，一是利用改进后的高温高压失水仪，将底部打通，通过调整下部分的孔径大小来确定漏失地层的漏失程度，在一定孔径、一定时间内，测量堵漏钻井液漏失量来评价封堵效果。

漏失的越少封堵效果越好，第二种方法是通过径向流物理模型来评价随钻堵漏体系与常击剑堵漏体系封堵效果1.1 堵漏钻井液体系封堵能力评价堵漏钻井液体系封堵能力评价取不同类型的钻井液 500ml，按照评价要求加入相应的添加剂及各种桥堵剂，搅拌均匀后倒入高温高压实验罐中，按照实验要求进行封堵评价，方法同上，该实验主要考察了不同粒径分布，不同类型的随钻堵漏钻井液在一定压力、一定时间内封堵能力，结果见表 1由上述实验看出，常规堵漏钻井液在 10min 内漏失 240ml，2#与 3#相比，2#加入了填充加固剂，而 3#没有加入填充加固剂，其它封堵材料相同，但从封堵效果及封堵强度来看，2#配方明显优于 3#7配方，4#配方集中了所有堵漏体系的优点，并且调整桥堵剂的比例，因此从漏失量及硬度都优于上述三种配方，该体系在实验过程中，发挥了在严重漏失的情况下，确实起到了先堆积、后架桥、再联结，最后实现填充加固作用，使漏失地层逐渐恢复正常承压能力，达到最佳的封堵效果表 1、封堵能力评价漏失量ml剩余量ml漏失时间min针入度mm备注1#240110101.1滤饼较虚2#140210100.15较硬而实3#180170100.6滤饼较虚4#69291100.1封堵加固能力强滤饼实而硬注：以上实验模拟漏失裂缝为 3mm；1#为常规堵漏钻井液+15%堵漏剂，2#为无桥堵剂随钻堵漏钻井液配方；3#为无填充加固剂随钻堵漏钻井液配方，4#为 随钻堵漏钻井液配方。

1.2 封堵率及酸溶率评价封堵率及酸溶率评价实验在常温常压下进行，模拟径向流地层通过注堵漏剂前后岩心渗透率的对比即封堵百分率来实现的，通过多次反复实验对 2 种体系进行了评价[2] 由测定数据表明，注入堵漏剂后岩芯渗透率明显下降，其封堵率在 95.7%-99.84%之间，酸溶率在 75%-95%普通堵漏封堵实验中，其封堵率在 26%-32%随钻堵漏技术具有明显的堵漏效果，具有更强的填充加固能力2.室内承压能力实验室内承压能力实验实验方法为利用常温中压失水仪，在一定压力下承压一定时间后，用针入度仪测量随钻堵漏钻井液滤饼的承压能力，配制不同类型的基浆，加入各体系中相应添加剂及各种堵漏组份，在相同的实8验条件下，利用中压失水仪在 0.85Mpa 的压力下，压制的滤饼，通过针入度仪测量不同时间内承压后滤饼的厚度，该实验方法较简单直观地测量出不同体系的承压程度，结果见表 2由滤饼压制后试验看出，在 5min 同压力的条件下，井浆与普通随钻堵漏钻井液针入度基本相同，而新型堵漏钻井液的针入度则明显降低，由此看出，采用的一般随钻堵漏钻井液虽然具有一定封堵能力，但是不能提高地层的承压能力，因此导致在现场堵漏施工时，造成漏失时间长，更不能保证电测顺利，同时水泥返高不够，固井质量常常不合格。

从实验数据进一步看出，随压制时间增加，普通钻井液的滤饼无明显变化，普通随钻堵漏钻井液的滤饼无明显改变，而加入一定的加固剂 MF-2 后随钻堵漏钻井液滤饼随时间增长，而硬度逐渐提高，因而在现场堵漏施工时，保证滤饼形成后，要有足够的时间、足够的压力，使所形成的滤饼更深入漏层，更具有承压能力，确保堵漏效果顺利电测和固井质量表 2、承压能力评价承压时间min配方及加量压力MPa滤饼厚度mm针入度mm备注5普通钻井液滤饼承压0.851.50.9滤饼表面光滑5常规堵漏滤饼0.8520.8滤饼表面不平整5新型随钻堵漏滤饼0.8520.15滤饼厚而硬10普通钻井液滤饼承压0.851.50.85滤饼表面光滑10常规堵漏滤饼0.8520.8无明显变化10新型随钻堵漏滤饼0.8520.13滤饼较硬15普通钻井液滤饼承压0.851.40.85光滑较软15常规堵漏滤饼0.851.190.8不光滑较软15新型随钻堵漏滤饼0.851.190.11随时间长硬度变高20普通钻井液滤饼承压0.851.40.8光滑较软20常规堵漏滤饼0.851.190.8不光滑较软20新型随钻堵。