大庆徐家围子深部气藏防漏堵漏技术

2021-04-01孟祥博

西部探矿工程 2021年11期

孟祥博

（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163114）

大庆油田深层天然气勘探开发过程中，钻井液漏失主要集中在登娄库、营城组和沙河子等深部地层，超过70%的井发生漏失和恶性漏失，漏速最高达到80m3/h，单井最大漏失量超过1000m3，因处理井下漏失导致钻井周期延长，给钻井造成极大经济损失。针对这种情况，在分析出深部地层地质特征的基础上，针对不同漏失特点分别形成了多种防漏堵漏材料和配套技术，在现场防漏堵漏作业中发挥了重要作用，为保障大庆深层天然气的经济高效开发提供了技术支撑。

1 地质情况与漏失特点分析

大庆油田徐家围子深层天然气目的层位为登娄库组、营城组，这些层位岩性属于砾岩/火山岩，气孔非常发育，不规则横向、纵向裂隙裂缝较多，裂缝发育强度受断裂控制，以高角度构造缝、溶蚀缝为主，裂缝宽度10~200μm间，构成钻井液漏失天然通道；同时，裂缝密度高，胶结能力差，当钻井液密度控制不合理，所产生的钻井液液柱压力无法有效平衡地层孔隙压力时，极易导致使地层中原生裂缝张开，产生较多的次生裂缝，并使裂缝之间相互连通，最终导致地层破碎引起钻井液漏失。

根据徐家围子钻井施工情况统计，该区块的钻井液漏失主要有以下几种：①渗透性漏失，这主要是地层含有较多砾岩和含砾砂岩，并且裂缝宽度较小，构成了钻井液发生渗透性漏失的天然通道，漏速一般小于3m3/h，这种漏失钻井液总量变化不明显，只有通过勤观察、精确测量和计算才能准确发现；②裂缝型漏失，在钻遇天然裂缝宽度较大的登娄库层位时，极易发生较大量的钻井液漏失，漏速一般在3~5m3/h；③孔洞型漏失，在钻遇火山岩这类裂缝—孔隙结构大量发育的破碎带地层时，当钻井液液柱压力过大，极易发生孔洞失返性漏失，井口无钻井液返出，漏速较大，最大超过80m3/h，严重时漏失后期会引起井涌、井喷等事故。

2 徐家围子防漏堵漏技术

根据徐家围子地质情况和漏失特点，制定以下几方面的防漏堵漏措施：①按照地质提示，进入漏失层提前100m，补充非渗透桥接剂和随钻堵漏剂，保持泥浆内有效含量，达到随钻封堵孔隙的目的；②在满足井控安全的前提下，严控控制钻井液密度在设计下限，合理控制钻井液流变性，降低井底压差，防止井下漏失；③调整钻井液粘切力，保证井眼净化效果，降低激动压力；④优化堵漏配方，形成针对性较强的防漏堵漏技术。

2.1 随钻防漏技术

针对渗透性漏失地层，在钻遇漏层前50m，在钻井液中添加随钻防漏材料，可以有效预防钻井液漏失。随钻防漏材料主要由刚性颗粒、木质纤维素类、云母类矿物棉和吸水材料四种组成，第一种材料由不同目数的核桃壳或者棉籽壳组成，在地层致漏裂缝中起到填充、架桥和支撑作用；第二种材料具有良好的形变能力，能够在裂缝内部和刚性颗粒之间纵横交错，起到很好的拉扯作用，提高堵漏层的承压能力；第三种材料能够在裂缝内部根据裂缝形态和尺寸发生形变而增强封堵层的适应性；第四种材料在进入前三层材料组成的封堵层的剩余空隙中，吸水后会发生体积膨胀，会进一步增强封堵层的强度，提高承压能力。

这种随钻防漏技术已经在大庆油田深井累计应用超过50口井，均取得了良好的防漏效果，使徐深区块的漏失发生率由之前的70%降至30%。有的同区块相邻井，通过采用随钻防漏技术成功钻穿易漏地层，防漏成功率达到100%，有效减少了井下复杂的发生，缩短了因处理井漏而延长的钻井周期，提高了钻井效率[1]。

2.2 复合纤维堵漏技术

复合纤维堵漏是针对漏速在5m3/h左右的一种复合堵漏技术。当漏失速度大于5m3/h，常规的随钻堵漏技术难以满足要求。复合纤维堵漏技术的核心材料是刚性纤维和弹性纤维，其中刚性纤维可以在压差作业下发生一定的形变进入到地层的裂缝之中，起到支撑、架桥的作用，形成第一层纤维网状结构；弹性纤维可以在封堵层中很好地分散，使形成的纤维网状结构更加致密，两种纤维相互缠绕可提高承压能力，降低封堵层在压力释放之后的“返吐”几率[2]。

该技术在现场应用中也取得了良好效果。在FS-2井钻至3500~3700m左右时发生三次漏失，漏失最高达到35m3/h，累计漏失200多立方米，使用该技术进行第一次堵漏，漏速降至0.6m3/h，第二次堵漏后漏速小于0.5m3/h，第三次堵漏后漏失现象消失，正常钻进。

2.3 延迟膨胀堵漏技术

延迟膨胀堵漏是专门针对地层漏失量较大，漏速大于10m3/h的一种停钻堵漏技术。这种技术是将吸水后可以发生体积膨胀的材料，采用一种包覆方法将其进行包裹。这种材料在随着钻井液往地层注入的过程中，内部的膨胀材料不会直接与液相接触，也就不会发生体积膨胀，待进入漏失地层致漏裂缝内部，在井底温度作用一段时间后外部包覆层开始融化，内部的膨胀材料与液相接触开始发生体积膨胀和变形，这种技术的封堵材料能直接在裂缝内部进行封堵和变大，对致漏裂缝进行深处内封堵。这种堵漏材料具有体积膨胀倍率高、膨胀时间能延迟2~5h、抗温达120℃的特点，可有效封堵0.5~4mm宽的裂缝，将封堵层的承压能力提高至5.5MPa以上[3]。

技术成果在徐深区块XS1井进行了现场应用，该井钻至4000m左右时发生较为严重的漏失，漏失速度约为4m3/h，单日累计漏失钻井液超过180m3，全井漏失量大于400m3。前后共进行5次堵漏作业也没有取得明显效果，在使用延迟膨胀堵漏技术之后，漏速降低0.54m3/h，再添加随钻材料后恢复正常钻进。与邻井相比，大幅度降低了累计漏失量，缩减了井漏处理时间，节约了堵漏成本[4]。

2.4 化学凝胶堵漏技术

针对地层中存在溶洞、孔洞等较大天然漏失通道的地层，常规堵漏技术难以起到有效堵漏作用。为解决这类漏失难题，研制了一种具有低剪切、高粘度的特种凝胶堵漏剂，主要原料为瓜胶和交联剂，在较低的剪切速率或者静止状态下，能通过化学作用产生分子交联，形成粘度在（10~100）×104mPa·s之间的凝胶。虽然粘度较高，但在高速度梯度下能够剪切变稀，很容易泵入地层，能够根据地层溶洞、孔洞的形态和走向发生任意形变，从而形成强度高、结构稳定、粘度和弹性高的高承压封堵层[5]。

这种凝胶堵漏法在大庆徐深区块某井进行了应用，该井在二开开钻后1h就发生泥浆池体积减少的情况，加入随钻堵漏剂后漏失量有所减少，继续钻进后突然发生严重漏失，漏失速度在60~70m3/h之间，预计是钻遇溶洞型地层，开始进行停钻堵漏作业。先在井筒中注入30m3清水，在备用罐中打入50m3清水，分别加入瓜胶和交联剂配成1%浓度的凝胶，并加入复合纤维堵漏材料，充分搅拌后注入井筒漏失井段，憋压30min后开泵试漏，钻井液返出正常，恢复正常钻进。