伊拉克米桑油田Abu区块储层防漏堵漏技术

张丽华， 杨培高， 靳恒涛， 李景涛，

李海彪1， 陈京原4， 张伟3， 王小娜1

Abu区块是伊拉克米桑油田三个油区之一，油气储藏在Asmari层，储层岩性主要为灰岩、白云岩，构造微裂缝及溶蚀性孔、缝发育，连通性极好，地层压力很低，钻开目的层在压差作用下存在着漏失风险，且堵漏难度很大[1-2]。2014年统计Abu区块漏失井平均单井漏失达2 930.87 m3、损失时间达525.33 h（21.89 d）。为了更好地保护油层、降低经济损失、缩短建井周期，分析研究了Abu区块储层漏失机理，优化了现有可酸溶堵漏材料配方，制定出防漏堵漏技术措施[3-5]，在几口井的钻井实践中收到了良好的效果。

1 漏失情况及堵漏难点

1.1 漏失情况

2014～2015年间，伊拉克米桑油田Abu区块储层构造裂隙、溶蚀缝线及次生孔隙的非均质特征，使得施工井漏失程度各不相同，大多数井钻井液中的随钻堵漏材料能封堵储层孔、缝，少数井则漏失比较严重。在22口完成井中漏失井占10口，漏失层位为Asmari储层的白云岩和灰岩地层，其中Upper kirkuk地层灰岩漏失比较严重。漏失井中有6口失返，堵漏时间长、堵漏难度大，均发生在灰岩地层。6口井共漏失钻井液9 988.72 m3，占总漏失量的88.98%；共损失时间2 440.67 h，占总损失时间的89.83%。造成失返性漏失的主要原因：灰岩地层中孔、缝或洞尺寸较大，网状结构强度较弱；钻井液密度过高，与储层压差太大；井下复杂造成地层原始网状结构严重破坏。如AGCS-41、AGCS-42等井漏失后上提钻具遇卡（钻屑下沉造成环空不畅），被迫开泵倒划眼；AGCS-27井漏堵漏后钻具内孔被堵漏剂堵死，起钻过程中发生溢流，被迫关封井器环空平推，人为加大储层漏失通道。

现场采用的堵漏措施主要为水泥浆与桥堵相结合的方式，尤其是前期堵漏过程中，以AGCS-27井为例，由于甲方禁止储层段使用水泥堵漏，所用钻井液堵漏配方见表1。

表1 AGCS-27井多次堵漏配方

开始所用堵漏材料以常规果壳和云母为主，对于渗透性漏失能够发挥很好的堵漏效果，但是钻遇较大的裂缝发生恶性漏失后，先后多次尝试各种大小的堵漏材料复配，效果有限，主要原因在于井下裂缝较大，无法架桥形成封堵层，过大的颗粒又存在泵送的难题，后续该井通过利用工具送入大尺寸堵漏材料[6]，同时结合酸溶水泥堵漏，实现继续钻进。因此，前期总的堵漏原则是一般采用较大颗粒及浓度堵漏浆挤进漏层减小漏速后，再用酸性水泥浆堵漏，建立循环后使用桥堵浆堵漏。综合来看，整体堵漏效率不高，尽管部分井多次堵漏也能够成功堵漏，但是耽误的周期较长，因此需要对漏失机理开展更细致的分析，并在此基础上对堵漏配方和施工工艺进一步优化。

1.2 漏失机理

Abu区块储层为第三纪Asmari（Jeribe-Euphrate、Upper kirkuk），岩性主要是灰岩和白云岩，同时也是主要的漏失层。储层储集类型为次生孔洞，构造微裂缝及溶蚀缝线发育，孔喉分选较好，孔隙度一般为5%～15%，储藏着油、气、水等地层流体，原始地层压力系数1.10。经多年油气开采，地层压力有所降低，目前Abu区块地层压力系数不超过1.03。储层中孔、缝、洞呈现网状结构，其尺寸范围分布较广，从微米级到厘米级不等，但非均质性严重。以漏失比较严重的AGCS-33井为例，该井在3 000～3 100 m井段发生严重漏失，从AGCS-33井3 078～3 079 m井段取出的岩心（如图1所示），可以明显发现多级裂缝的存在，同时对应的该井段的测井成像图（如图2所示），进一步验证了非均质裂缝的存在，甚至部分缝洞的存在。

图1 AGCS-33井钻井取出的部分岩心（3 078～3 079 m井段）

因此该地层漏失通道主要以裂缝为主，缝洞结合。当钻开储层后，由于井筒压力大于地层压力，井内部分钻井液进入缝、孔、洞，流向地层深处，发生天然裂缝漏失；同时，较薄弱的孔、缝结构在较大压差作用下遭到破坏，形成更大的漏失通道，发生更严重的诱导漏失。

图2 AGCS-33井3 077～3 079 m测井成像图

1.3 堵漏技术难点

1）在静止堵漏的过程中，利用钻井液中固相颗粒及部分钻屑聚结在漏失点或漏失通道的瓶颈处，在地层中黏土吸水膨胀的作用下，可以形成稳固的封堵层。Abu区块的灰岩、白云岩漏失地层中黏土成分很少，静止堵漏只能依靠随钻堵漏材料与钻屑，因此难以形成稳固的封堵层。

2）进行桥堵的关键是在漏失通道内形成牢固的架桥，其首要任务是利用刚性材料对裂缝进行预支撑，在保证一定强度的架桥后，弹性或纤维等材料再进行填充，才能保证封堵层的承压能力。漏失通道越大，架桥越困难，桥堵的难度也越大。Abu区块储层中孔、缝、洞呈现网状结构，其尺寸范围分布较广，从微米级到厘米级不等，非均质性严重，在钻遇大的漏失通道时，架桥难度增大。

3）水泥堵漏是将水泥浆注入或挤进漏失通道，通过水泥浆的凝结封堵漏失通道。由于水泥浆在裂缝或孔洞内与钻井液污染变稠，致使流动阻力增大，孔、缝尺寸越小流动阻力越大；另外，水泥颗粒相对较大，难以进入微小缝、洞，而Abu区块储层裂缝宽度或孔洞尺寸从微米级到厘米级不等，因此在一定压力下，水泥浆只进入一些尺寸较大的漏失通道，且一次性完全堵漏成功并达到一定承压，其难度很大。

1.4 堵漏原则

综上所述，Abu区块储层的次生孔洞、构造微裂缝、溶蚀缝线发育及较低的地层压力是井下漏失的主要原因，如果措施不当很可能加大漏失通道，为堵漏工作增加难度。因此室内优化堵漏配方的基本原则是：①基于保护储层的考虑，优先选用可酸溶堵漏材料，例如可酸溶大理石颗粒，云母，可酸溶纤维等[7-11]；②考虑到漏失层同时存在井壁失稳的问题，很多情况下为保证井壁稳定需要提高钻井液密度，因此需要优选承压能力较高的刚性材料作为架桥材料[12]；③碳酸盐岩地层漏失经常是因为大裂缝甚至溶洞的天然发育，桥接堵漏材料因为泵送等问题有其局限性，现场施工需要配套的可酸溶水泥浆工艺。

2 堵漏配方及防漏堵漏技术的优化

2.1 堵漏配方的优化

前期所用的堵漏配方主要以果壳、云母、单封等常规堵漏材料为主，忽略了与地层裂缝大小的配伍性，很多情况下容易造成“封门”现象，另外没有进行很好地承压作业，导致在后续提高钻井液密度过程中再次发生漏失。室内在分析前期所用钻井液堵漏配方的基础上，对配方进行了优化：通过引入不同粒径的大理石等刚性架桥材料，进一步提高了堵漏层的承压能力；通过引入可酸溶堵漏纤维，进一步增强了堵漏层的强度；针对不同的裂缝大小，对架桥材料和填充材料的粒径大小进行了级配优化，级配优化的原则为将2/3架桥理论与D90规则相结合设计架桥颗粒尺寸，以漏失通道尺寸的1/4～1/3设计填充颗粒的尺寸。以封堵孔径为5 mm的裂缝为例，大理石颗粒作为主架桥颗粒，5%大理石架桥颗粒（粒径为3～5 mm）组成为：（粒径为4～5 mm）大理石颗粒2%+（粒径为3～4 mm）大理石颗粒3%，同时配合5%左右的（粒径为1～3 mm）大理石颗粒进一步辅助架桥和填充堵漏层。室内将堵漏浆在100 ℃老化6 h后，采用DLM-01堵漏模拟仪器评价不同配方对缝板的封堵效果，结果见表2。由表2可知，与原有常规材料为主的堵漏配方相比，承压能力由原来的3.5 MPa提高到7 MPa以上，堵漏材料酸溶率由原来的50%提高到75%以上。

2.2 防漏堵漏技术措施的优化

1）注重做好综合防漏工作。前期钻进过程中，防漏工作重视程度不够，很多时候一开始可能只是小裂缝渗透性漏失，但是由于没有及时对该类裂缝进行有效封堵，导致后续继续钻进过程中，随着压差的增大，诱导裂缝逐渐增大，增加了后续堵漏的难度，因此进入易漏地层前，钻井液中加入浓度为2%～3%的可酸溶随钻堵漏材料，主要以超细碳酸钙配合少量的可酸溶超细短纤维为主，同时提高钻井液的护壁能力，并尽可能减小井筒流体与地层之间压差，使随钻堵漏颗粒在较小的压差下封堵地层中的裂缝与孔洞。钻穿储层后起进技术套管内循环，将钻井液密度缓慢提高至设计上限，使暂堵层逐渐压实。

表2 不同配方系列对缝板的封堵效果

2）前期发生大漏的情况下，经常是采用多次桥堵效果不好的情况下，再考虑采用可酸溶水泥进行堵漏，多次桥堵作业容易造成井下漏失的复杂化，甚至有的井在多次桥堵作业后造成漏失地层返吐现象严重，从而降低了后续酸溶水泥堵漏的成功率。因此，后续钻井过程中，根据漏失井漏速、钻井参数等具体情况，在发生恶性漏失，并且综合判断井下为大裂缝的情况下，优先选用可酸溶水泥封堵较大的漏失通道，再结合钻井液桥接堵漏工艺进一步封堵较小的漏失通道，并逐步提高地层的承压能力。

3 现场应用

通过总结分析已完成的漏失井资料，根据区块漏失机理与堵漏机理，结合对堵漏材料的优选，制定了优化后的防漏、堵漏技术措施。后期钻井实践中，AGCS-45等3口井在降低钻井液密度的同时，加大了随钻堵漏材料的浓度，均未发生井下漏失情况，防漏效果显著；AGCS-44井等2口井的储层钻进时发生漏失，漏速最大达到了17 m3/h，通过采用优化后的钻井液堵漏配方，均1次堵漏成功，其中AGCS-44井堵漏成功后，将钻井液的密度提高至1.18 g/cm3，完钻后因井下垮塌又将密度提高到1.21 g/cm3，均未发生漏失。以AGCS-44井应用为例。

AGCS-44井钻进至井深3 106.60 m发现漏失。在钻进过程中，井段3 106.50～3 106.60 m有放空现象，钻压由6 t瞬间下降为0 t，泵压由12 MPa下降为8 MPa，出口流量明显减小。发现漏失后测漏速为17 m3/h。漏层层位是上基尔库克（Upper Kirkuk），岩性为灰岩。漏失前排量为1.4 m3/min，泵压为12 MPa，钻井液密度为1.13 g/cm3，黏度为83 s。

结合邻井资料及该井漏失情况，初步判断井下漏失为中等裂缝导致的漏失，以能封堵5 mm裂缝为主要原则，设计配方为：现场钻井液+3%大理石颗粒（粒径为3～5 mm）+3%大理石颗粒（粒径为1～3 mm）+4%大理石颗粒（粒径小于1 mm）+1%可酸溶长纤维+2%可酸溶短纤维+3%云母（粗中细各1%）+3%橡胶粒（粗中细各1%）+1%延迟膨胀材料+5%单向压力封闭剂+7%超细碳酸钙。井下起钻至技术套管内2 860 m，静置观察。期间按设计配方配制堵漏浆20 m3，密度为1.14 g/cm3，黏度滴流，下钻至井底。小排量逐步顶通，建立循环后提高排量至1.1 m3/min，泵入堵漏钻井液13 m3，堵漏浆进入环空后排量提至1.6 m3/min，替浆30 m3，起钻至井深2 680 m（技术套管内）。静止憋压堵漏小排量0.06 m3/min泵入2.5 m3后立管压力缓慢升至5.5 MPa，缓慢泄压后开封井器，循环调整钻井液性能，钻井液密度提高至1.18 g/cm3，下钻至井深3 106.60 m， 以1.6 m3/min的排量循环，未发现井下漏失。后期完井作业期间，钻井液密度进一步提高到1.21 g/cm3，仍然没有发生漏失现象。

4 结论与认识

1．对井下漏失地层裂缝发育情况的认识程度，对于设计堵漏配方和提高堵漏成功率具有重要的影响，因此钻井之前，需要详细地调研邻井漏失资料，为后续堵漏方案的制定提供借鉴。

2．做好防漏工作，对于避免进一步的恶性诱导漏失的发生具有重要作用；同时漏失层钻进尽可能减小压差，一旦发现井漏及时处理，以减轻漏失对地层原始孔缝结构的破坏，避免加大漏失通道，增加桥堵难度。

3．在详细分析漏失机理的基础上，室内从酸溶率和承压能力2个方面对堵漏配方进行了优化，结合堵漏工艺措施的优化，提高了后续漏失井的堵漏成功率，缩短了钻井周期。

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