随钻防漏堵漏剂GSZ-1的研究与应用

苏 鹏

（中国石油大庆钻探工程公司钻井技术生产服务一公司，黑龙江大庆163000）

1 概况

目前应用最广泛的随钻防漏堵漏剂大多为桥接类防漏堵漏材料，其作用机理是通过架桥充填作用封堵漏失地层孔隙或裂缝，堵漏时堵漏剂对地层孔隙或裂缝依赖性较强，若堵漏剂颗粒粒径与漏失地层孔喉直径匹配不合理，将起不到有效的堵漏作用，只是在井壁外形成简单的封门[1-2]。此类随钻防漏堵漏剂封堵范围窄，防漏堵漏适应性较差。同时，各种类型的随钻防漏堵漏剂虽在一定程度上取得了较好的应用效果,但也存在对钻井液流变性能影响大、对微裂缝地层封堵能力弱、酸溶性差等问题。多数随钻防漏堵漏材料酸溶率低，对储层有潜在伤害，不利于储层保护，且堵塞的抗压强度不高，钻井中可能因高压差被再次压漏，不适合应用于储漏同层的漏失层[3]。

针对目前随钻防漏堵漏剂存在的上述缺点，提供一种堵漏效率高、不依赖于漏层孔隙及裂缝尺寸、酸溶率高、可用于渗透性、裂缝性非储层及储层随钻防漏堵漏的随钻防漏堵漏剂。

2 随钻堵漏剂GSZ-1研究及评价

2.1 随钻堵漏剂GSZ-1的研制及封堵机理分析

通过考察得到几种酸溶性好的无定形材料、纤维材料、无机矿物材料及超微细膨胀材料。其中无定形材料由于其无定性，无需要求其颗粒粒径与漏失地层孔喉直径严格匹配，能够适应不同形状和尺寸的孔隙或裂缝，且抗压强度高，同时具有架桥和充填的双重功能。纤维材料能够在堵漏浆中纵横交错，相互拉扯，在空隙或裂缝中形成封堵层，有效控制钻井液漏失。超微细弹性膨胀材料本身具有良好的弹性和可变形性，吸水膨胀后的材料仍具有良好的弹性和可变形性，在压差的作用下，小于地层孔隙尺寸或裂缝宽度的可膨胀颗粒进入孔隙后，可在地层流体作用下膨胀变形封堵漏失通道，大于地层孔隙尺寸或裂缝宽度的可膨胀材料可在压差作用下被挤进空隙或裂缝，而后在恢复原形过程中封堵漏失通道，使其能够适应不同形状和尺寸的孔隙或裂缝。填充加固材料进入由无定形材料、超微细膨胀材料及纤维材料形成的封堵层微孔隙，有利于进一步降低封堵层的渗透率，增强封堵层的强度，提高封堵层的承压能力[4]。通过上述4种材料的协同作用，使其在较大范围内适应不同形状和尺寸的孔隙或裂缝，一定程度上解决了漏层对防漏堵漏材料的选择效应，使其具有较好的适应性，达到封堵范围广、封堵效果好的目的。同时，组份中材料以酸溶性材料为主，使得该防漏堵漏剂形成的封堵层能够在酸化后被破坏而酸化解堵，达到保护储层的目的，既可用于非储层漏失又可用于储层漏失。

2.2 随钻堵漏剂GSZ-1堵漏性能评价

实验条件：压力，0.7MPa，时间，30min，砂床，20～40目砂床；取聚合物淡水浆400mL，加入不同比例的新型随钻堵漏剂，测定浸入深度，使用仪器为FA无渗透砂床滤失仪。实验结果如表1所示。

由表1～表3可知，加有随钻堵漏剂GSZ-1的堵漏钻井液具有良好的堵漏效果，且该随钻防漏堵漏剂在各类钻井液中均具有良好的适应性，新型随钻堵漏剂、常规随钻堵漏剂虽对10～20目、20～40目、40～60目砂床均具有良好的堵漏效果，但加有随钻堵漏剂GSZ-1的堵漏钻井液的砂床浸入深度明显小于加有常规随钻堵漏剂的堵漏钻井液，尤其是对于10～20目砂床更为明显。这表明GSZ-1对于大孔隙渗透性地层具有更强的封堵能力，且适应性更广。

表1 聚合物淡水浆中堵漏实验数据表

2.3 GSZ-1对钻井液流变性的影响

表2 随钻防漏堵漏剂堵漏性能

表3 随钻防漏堵漏剂堵漏性能对比

室内评价了随钻堵漏剂与聚合物钻井液、水平井水基钻井液、深层水基钻井液配伍性，测定了GSZ-1对钻井液流变性能的影响，实验结果如表4和表5所示。实验结果表明，GSZ-1对钻井液性能影响较小。且由表5可知，常规随钻堵漏剂对钻井液流变性能影响较大，而常温及150℃高温老化后，GSZ-1对钻井液的流变性能影响均较小，更适合随钻堵漏。

3 现场试验

Q225井为一口定向采油井，设计井深1845m，采用聚合物钻井液进行施工，上部漏失地层为四方台组，该层位上部为杂色泥岩与杂色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩组成不等厚互层，下部为灰、棕红色泥岩，间夹灰色泥质粉砂岩、粉砂岩。下部漏失地层为青山组，该层位为杂色泥岩与杂色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩组成不等厚互层。在第一次侧钻过程中，钻至1457.2m，由于钻遇漏层，钻井液全部失返导致卡钻，施工方决定套铣倒扣后重新侧钻，漏层防漏堵漏成为二次侧钻施工重点。在二次侧钻过程中，使用随钻堵漏剂GSZ-1钻进，钻进至井深1400m，泥浆密度1.23g/cm3，粘度55s，配制随钻堵漏浆钻进，钻进期间泥浆跑直通，钻进期间渗漏1m3左右，漏层顺利穿越，堵漏成功。

随钻堵漏剂GSZ-1通过现场验证，表现出了较好的适应能力，在渗透性地层及微裂缝地层具有良好的防漏堵漏能力，有效地降低了漏失量，节约钻井成本。

4 结论

（1）利用无定形材料、纤维材料、超微细弹性膨胀材料等研制了的一种高效储保型随钻堵漏剂GSZ-1，该堵漏剂不依赖于地层空隙或裂缝尺寸，对不同孔隙的渗透性地层具有较好的封堵能力，适用范围较广。

表4 GSZ-1对钻井液流变性的影响

表5 随钻堵漏剂堵漏与常规随钻堵漏剂对钻井液流变性的影响对比

（2）随钻堵漏剂GSZ-1抗温150℃，且对钻井液的性能影响小，与不同类型钻井液体系均有较好的适应性。

（3）现场应用结果表明，所研制的随钻堵漏剂GSZ-1能够有效地封堵渗透性及微裂缝漏失地层、控制钻井液漏失，减少井下复杂，降低事故发生率，节约了钻井时间及钻井成本。