X区块随钻堵漏钻井液研究

戚小龙

（长江大学，湖北 武汉 430100）

X区块随钻堵漏钻井液研究

戚小龙

（长江大学，湖北 武汉 430100）

井漏是油气井钻井过程中遇到的最麻烦而复杂的情况之一，它严重的制约了油气井的钻采进度，大大的增加了油气开采成本。针对X区块裂缝性地层地质特征，展开了室内的一系列的裂缝性地层堵漏模拟实验研究，通过实验优选出了最佳的随钻堵漏钻井液配方，并在X区块后续所钻井的应用中取得了很好的效果。

井漏；复杂；堵漏；钻井液

在油气资源勘探开发中，井漏是最常见的井底复杂情况，井漏的发生不仅仅会造成严重的经济损失，而且是制约油气井安全高效钻进的关键因素。通过综合分析X油田的地质特征，认为多数漏失均为裂缝性漏失，而对于一般小裂缝造成的漏失，适当提高钻井液粘度，添加常规堵漏材料就能堵住；但对于特大型漏失尤其是失返性漏失处理起来就比较困难，甚至造成井眼报废。由目前掌握的资料可知，X油田钻井过程中出现失返性漏失的原因主要有：（1）钻遇断层的大裂缝；（2）失误的揭露了奥陶系风化壳。由于这种失误发生失返性漏失，井壁随之坍塌，将钻具埋在井内，套铣仅打捞出部分钻具，剩余钻具被埋在井下，最后被迫侧钻完井。因此，研究X油田裂缝型室内堵漏技术，对解决其井漏问题有重大意义。

1　堵漏实验步骤

（1）选择裂缝型横板，将模板装入测试杯内，组合成测试组件。

（2）向试验容器内注入堵漏浆液约2000mL。

（3）向试验容器中预加1.0MPa的压力，在设置温度下，给堵漏用浆加热。

（4）均匀向试验容器内加压，在50s内使压力达到设定压力。

（5）在设定温度和压力下，打开控制阀门，启动计时器，记录单位时问内的漏失量。如果无浑浊钻井液滤出，即为封堵试验成功，维持30rain，记录漏失量。

（6）在仪器承压范围内，继续加压，每次增加0.5MPa，维持10min。无浑浊钻井液滤出，继续加压，直至发生再次漏失，测试封堵层的承压能力。记录实验数据。

（7）卸下测试组件后，观察试验模板上堵漏材料的分布状态和模拟漏层的封堵特征，根据需要记录堵漏材料的分布位置、分布比例、疏密程度、封堵物聚积状况等数据。

2　裂缝性地层的模拟实验

在室内我们模拟裂缝型地层有两种方法：

第一种是以钢珠为填料的砂床来模拟地层裂缝，其中钢珠的直径为5和15mm两种分别能模拟出1～10mm的裂缝宽度，虽然其裂缝宽度较行业标准SY/T5840-2007有所增加，但是其裂缝任然不足以典型代表X油田的严重的漏失型裂缝，因为它与标准一样所模拟的裂缝过于理想和规则，其主要模拟对象为渗透性漏失。

第二种是以卵石为填料的砂床来模拟地层裂缝，其中卵石是随意选取的1～3cm不等大小，不同规则，并且不具备理想模型特征。与前两种裂缝地层的模拟方法相比，用卵石模拟裂缝型地层不仅能够模拟的裂缝宽度范围很宽，最宽能达到2～3cm，而且其裂缝宽度大小的变化同时较理想的钢珠模型来说，不具有任何规律性符合裂缝型地层复杂不规则的特征，同时由于卵石本身的不规则性同样也是地层岩石的一种特征，这种不规则特征正是漏失通道形成的原因之一。总之用卵石模拟的裂缝型地层其裂缝不规则，较复杂，任意性较强能够较完全、真实的模拟出裂缝地层漏失的情况。因此用卵石填料来模拟地层裂缝能够很好的评价出堵材针对裂缝型地层的堵漏效果。

为了验证用卵石做砾石层来模拟裂缝型地层的可行性我们做了用行业标准SY/T 5840-2007中的缝板与砾石层的对比实验，实验数据见表1。

表1　用行业标准模拟的裂缝型漏失实验Tab.1　Simulation experiments of crack leakage by using industry standard

表2　用砾石层模拟裂缝型漏失实验Tab.2　Simulation experiments of crack leakage by using gravel layer

由表1、2的实验数据对比可知，同种堵材在行业标准缝板型漏失模型与砾石层漏失模型中的堵漏评价结果是决然相反的，因此，可以判断用砾石层模拟裂缝型地层是可行的。

3　裂缝型地层的堵漏评价体系

随钻堵漏基础桨配方为：3.0%膨润土+0.15%烧碱+0.15%纯碱+0.3%PLUS+3%聚合醇+4%磺化酚醛树脂+3%磺化沥青TEX+2%TEMP。加重至1.3g·cm-3。碎石与纤维堵材的友好桥接，能够很好的封堵住碳酸盐岩型裂缝型漏失。因此结合现场的钻井液配方研究了刚性颗粒的复配与纤维堵材复合堵漏效果，采用的堵漏材料分别有核桃壳+锯末、核桃壳+锯末+碎石以及核桃壳+锯末+碎石，实验研究结果见表3。

由表3可知，刚性颗粒与锯末均能实现有效封堵，其封堵层位厚度约为3.5cm，并且试验验证了碎石针对地裂缝型漏失的封堵作用是非常明显的，比较3组试验数据可知大颗粒的碎石（6～10目）与核桃壳（中等粒径）复配封堵时间较慢，且漏失体积最大，由此可知较小颗粒碎石（10～20目）更有利于复合堵漏其堵漏时间短，漏失体积小。

表4　堵漏配方承压实验Tab.4　Pressure experiment of plugging formula

由表4可知，堵漏配方结合现场的钻井液配方能够承受≥8MPa的压力，能够满足X油田钻超深、复杂井的要求。

将堵材加入到钻井液中，由于固相含量的增加以及锯末等纤维堵漏材料的膨胀性能导致钻井液粘度的增大，基于此试验研究了其流变性随堵漏材料的加量变化的关系见下图1。

图1　流变性随堵漏材料的加量变化的关系Fig.1　Relationship of the Rheology varies added amount of the plugging material

由图1可知，随着锯末加量的增加钻井液的AV/PV均增大，但是当锯末加量超过3%时钻井液的塑性粘度为35mPa·s为现场资料所要求的钻井液性（24～35mPa·s）的上限值，且当锯末加量为3%时钻井液的动切力达到最大值14Pa但仍然在现场资料要求的范围内（10～14Pa），当钻井液的动切力达到最佳值时其悬浮能力也最佳，才能悬浮堵材以实习随钻堵漏，因此，虽然堵材能影响钻井液的流变性但是仍然在可控制的范围内，且建议锯末加量为3%。

4　现场效果评价

如表5所示，通过上半年完钻的5口井与以前所钻井的钻井周期相比，可以发现，在这5口井的钻进过程中，使用的钻头与本研究所优选出来的钻头具有较好的一致性，同时二叠系以下地层三开段的钻井周期比以往减少了8.22%。

表5　X区块5口新井与以往井的效果比较Tab.5　Effect between X block 5 new Wells and previous well

5　结论及建议

（1）由实验数据可知，虽然碎石颗粒具有好的堵漏效果，但是单一碎石堵漏材料的简单多级复配仍然不能实现有效封堵，大颗粒虽然能堵住大的裂缝，但是小裂缝任然漏失的很厉害，无法用小颗粒来封堵，因此，需要用碎石与多种类的堵漏材料进行复合堵漏。

（2）通过实验推荐配方：堵漏配方为3%碎石（10-20目）+3%云母+2%核桃壳+3%锯末；钻井液配方为3.0%膨润土+0.15%烧碱+0.15%纯碱+0. 3%PLUS+3%聚合醇+4%磺化酚醛树脂（干粉）+3%磺化沥青TEX+2%TEMP（加重至1.3g·cm-3）。

（3）固相含量的增加会影响钻井液的流变性，随着其含量的增大其粘度逐渐增大，其中影响其流变性的主要是锯末，因此，通过试验建议锯末加量不宜过大，以3%为最好。

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Research of the plugging fluid while drilling in X block

QI Xiao-long
（Yangtze University，Wuhan 430100，China）

Lost circulation is encountered in the process of oil and gas well drilling of one of the most troublesome complexities，it seriously restricted the progress of the oil and gas well drilling，greatly increased the cost of oil and gas.On X block of the geological features of fractured formation，the interior of a series of fractured formation plugging simulation experiment research，through the experiment selected the best plugging drilling fluid formula，with drilling and drilling in the X block subsequent application has achieved good results.

lost circulation；complex；plugging；drilling fluid

TE242

A

2016-06-22

戚小龙（1977-），男，工程师，研究方向：油气井工程。