随钻胶凝防渗漏技术在滴西5井区井的应用

2019-09-10苏敏安斌高峰

石油研究 2019年3期

苏敏安斌高峰

摘要：渗漏是钻井中普遍存在的问题，渗漏造成钻井液消耗量大，维护补充量大，成本上升;随着渗漏量的增大，井壁稳定的风险增大，井壁周围泥饼增厚，井眼变小，提下钻阻卡严重，还易发生卡钻、井漏、井塌等井下复杂事故。钻井中的渗漏问题在滴西区块尤为突出，渗漏量一般是正常消耗量的0.5-1倍，给钻井工程作业带来很多井下不安全因素，造成巨大经济损失。侏罗系及以上地层（砂岩、砂质泥岩夹砂岩、含砾砂岩及煤层）主要是孔隙性渗漏，也是该区域渗漏比较严重的井段。三叠系、三叠系（脆性泥页岩）主要是裂缝性渗漏。并在DX1858井使用，该井无渗漏，取得良好的效果。

关键词：渗漏;随钻凝胶;技术

一、区块简介

滴西5井区是克拉美丽气田区块之一，其中白垩系、侏罗系、三叠系所钻遇主要地层及岩性自上而下地层为三工河组（JS）下部为砂质泥岩夹砂岩;中部为大套细砂岩;上部为湖湘泥岩。八道湾组（JS）下部为夹煤的块状含砾砂岩;中部为深灰色泥岩;上部为厚层状砂岩夹泥岩及煤层。白碱滩组（Tb）：灰色、深灰色粉砂质泥岩、泥岩夹灰色泥质粉砂质砂岩克拉玛依上亚组（TK）：灰色泥质粉砂岩、泥岩及粉砂质泥岩。为了减少滴西18井区频繁渗漏，提高钻井速度，降低钻进成本，开展了凝胶防漏技术原理分析，通过此种随钻凝胶防渗漏技术的使用，大幅度减少该地区的渗漏，为优质快速钻井、降低成本提供技术支撑。

二、工程简介

一开采用ø444.5mm钻头钻至井深409米下入ø339.7mm套管至井深408.22 米。二开采用ø311.2mm钻头钻至井深2970米下入ø244.5mm套管至井深2969米。三开采用ø215.9钻头钻至井深 3550 米。

三、滴西5区块的技术难点

1、表层地表疏松，易窜漏和垮塌，临井出现恶性漏失垮塌。

2、白垩系、侏罗系以灰色粉、细砂岩、砾砂岩及砂质泥岩为主，且地层胶结疏松、渗透性极好，极容易发生漏失，且漏层跨度大，钻井液切力稍大或开泵激动压力稍大等，都可能与渗漏转变为恶性漏失且漏层难以找到。

3、二叠系梧桐沟组褐色泥岩易垮塌防卡钻。

4、石炭系以中性、酸性次火山岩、火山碎屑岩夹泥岩、砂砾岩沉积。

裂缝发育良好，易漏。要合理使用密度。

四、对DX1858井渗漏原因的分析及封堵措施

DX1858井渗漏层为主要是白垩系、侏罗系，该层为岩性以灰色粉、细砂岩、砾砂岩及砂质泥岩为主，且地层交接疏松。单纯是粉、细砂岩一般只是轻微渗漏，不会造成大的漏失，但是对粉、细砂岩、砾砂岩同存地层，这种渗漏可能因为开泵过猛等激动压力造成大的漏失。DX1858井由于裸眼长，跨在白垩系、侏罗系、三叠系之间，恰好粉、细砂岩、砾砂岩同存，极易因为密度使用不合理或开泵及下钻产生的激动压力由渗漏变为大的漏失。为此，能够解决长裸眼且粉、细砂岩、砾砂岩同存的地层承压能力是解决漏失的关键。

通过对胶凝剂的复配试验研究，发现其在低剪切及高剪切条件下粘度都很高，且颗粒尺寸很到有弹性。可以利用此特性来随钻封堵渗漏，从而提高地层承压能力，来解决渗漏问题。

五、随钻胶凝防渗漏技术原理分析

① 胶凝剂具有较强的抑制性和封堵能力，溶于水后成胶状。采用控制胶凝剂一定的加量，配合钻井液中原有固相颗粒或人为加入一定量细颗粒堵漏剂，利用凝胶堵漏剂分子之间、胶凝剂与钻井液中固相颗粒之间在低剪切速率或静止状态下，能形成能形成高粘度的凝胶体，其粘度达几万（1～3万）mPa·s，高速梯度下能剪切变稀，既保证正常钻进的需要，又实现胶凝剂和钻井液中固相颗粒在井壁附近孔隙和微裂缝里停驻，形成高切力、高粘度和高弹性的胶凝物，来阻止渗漏。

1、随钻凝胶防渗漏配方及室内评价

原井浆配方：4%坂土+0.2%NaCO+0.2%

NaOH+0.7%SP-8+0.5%JB66

试验配方：

1）、井浆+1%胶凝剂 25°搅拌3小时

2）井浆+2%坂土 25°搅拌3小时

3）井浆+2%坂土+1%ZL 25°搅拌3小时

4）将3）静止1小时后 25°测其性能

5）将3）泥浆高速搅拌15分钟 25°测其性能

试验后性能如下：

通过试验3）、4）、5），我们可以发现使用井浆+8%坂土+1%ZL的配方，泥浆对外来剪切力敏感，高速剪切时Ø600较高，低剪切时仍能保持一个很好的值，同時使用此配方增加了泥浆中有用弹性大颗粒的量。为更好配伍，在以上配方在加入1%磺化沥青干粉或石灰石粉，增加泥浆中的刚性颗粒，故此我们确定复配胶凝随钻堵漏的配方：井浆+2%坂土粉+1%胶凝剂+1%磺化沥青干粉（石灰石粉）

2、复配胶凝随钻堵漏的特点

1）、低剪切速率或静止状态形成分子间连接（交联）。其粘度达几万Mpa.s，高速梯度下能剪切变稀，仍具有较高的粘度，粘度可达100-50Mpa.s。复配凝胶堵漏具有剪切稀释能力，具有强度、结构、切力、粘度和弹性。

2）、能有效挤走地层水，不与地层水相溶，可流动（走），但能留下来排挤地层水，去占据水空间。其它堵剂却要与地层水混溶（相溶）而变稀，易流走，占据不了水空间。

3、复配胶凝随钻堵漏的原理

利用漏失压差或人为轻蹩压挤堵液，有意让其漏失，进入漏失层后，占据地层水空间，并还能向地层深处继续进入一段距离，但不会无限制地流走;随着过程进行或时间延长，漏速随之降低，3-5小时后，此堵液在漏失层表现为结构强、粘度大（几万Mpa.s）、强度大、切力大，最终堵住漏层;其它堵剂却要与地层水混溶（相溶）而变稀，结构弱、粘度小、强度小、切力小，易流走，占据不了水空间。

此堵液停下来后，其粘度、切力、强度、结构力等能足以抵抗循环压力。

4、复配胶凝随钻堵漏的范围

1、针对漏失位置不好确定（或确定不准）的堵漏;

2、针对粉、细砂岩、砾砂岩及砂质泥岩的渗透性、微裂缝性、溶洞性、破碎性地层;

3、针对由于地层不整合接触而产生的微裂缝漏失

4、针对地层疏松引起的渗漏

由于凝胶封堵微裂缝后具有一定的承压能力，超过承压能力继续漏失

六、在DX1858井的应用

DX1858井在二开后，钻遇白垩系、侏罗系，地层以粉、细砂岩、砾砂岩及砂质泥岩为主。在井深600m、850m、1048m、1175m、1367m、1546m、1734 m、1980 m、2450 m、2650m渗漏严重，渗速达2-3m/h。对此采取停泵，配制复配胶凝随钻堵漏浆。配方为：井浆+2%坂土粉+1%胶凝剂+1%天然沥青干粉。配制20 m到30 m，以20-25L/S的排量注入井内，当堵漏浆到井底时瞬间加大排量，返出井口时停掉振动筛，使复配胶凝随钻堵漏泥浆再循环一周，同时控制钻时在每米10到15min，鉆进40-50 m后恢复原来钻进参数。

通过此种随钻复配胶凝堵漏技术的使用，有效的解决了白垩系和侏罗系的渗漏问题。为此该井二开没有因为漏失而影响钻井速度，优质快速的钻完设计井深，提前设计工期11天。

应用随钻凝胶防渗漏技术有效的减少滴西地区钻井中的渗漏问题，保证了井下安全，提高钻井时效，降低成本。

应用随钻凝胶防渗漏技术有效的减少了DX1858井渗漏问题，井漏复杂时率降至1.43%，平均渗漏量由6.85m/100m降为3.24m/100m，降幅为52.7%。提高了钻井速度，降低了钻井液成本。

经济效益：共节约费用60.22万元

① 平均复杂时率由7.58%降至1.43%，减少复杂时间4.66天，节约费用31.22万元：

节约费用=日费*节约时间=6.7×4.66=31.22万元

② 平均渗漏量由6.85m/100m降为3.24m/100m，减少钻井液渗漏失153.45方，平均井漏量减少209.1方，节约费用29万元：

节约费用=减少漏失量*配制费=362.55方×0.08万元/方=29万元

结束语

⑴ 主要是封堵地层孔隙和微裂缝渗漏。

⑵ 严格按配方配制坂土浆、胶凝、磺化沥青干粉顺序加入，并在钻进中随时补充。

⑶ 采用聚合物包被剂、降滤失剂进一步调整钻井液性能。