川西北SYS构造复杂超深井防漏堵漏工艺技术研究与应用

张松，王君，何劲，2，欧猛

（1.川庆钻探工程有限公司钻井液技术服务公司，四川成都610051；2.重庆威能钻井助剂有限公司何劲工作室，四川成都610051）

1 概述

川西北部SYS含气构造带地处于四川省广元市剑阁县、江油市境内，位于四川盆地川西北部龙门山断褶带与川北古中坳陷低缓带的过渡区，西邻龙门山逆掩推覆带，东接川北古中坳陷低缓区，北部为米仓山隆起南缘山前断褶带。受龙门山推覆作用的影响，具有明显的分带分层特征。区块内靠近盆地地面出露白垩系、侏罗系地层，丘陵地貌，地面海拔580～1020m，油气勘探开发布井是以目的层栖霞为主兼探茅口组、观雾山组完钻井深在8000m左右的超深井。

2 漏失特点及原因

2.1 区域漏失严重，发生率高

2019年1月至2020年7月，据不完全统计（表1），SYS构造累计布井12口，已完钻5口，正钻7口。该构造累计进尺84136m，漏失井次100%，累计漏失钻井液14399.7m3，损失时间7198.79h，平均百米漏失17.11m3，损失时间8.56h。

2.2 表层易漏易垮塌

ST102井表层剑门关组出现肉眼可见大裂缝，ST108钻至井深366.44m，层位蓬莱镇组，发生漏失，累计漏失140.5m3。表层改进工艺措施，采取雾化钻井或空气钻后，漏失情况明显改善。

表1 SYS构造已完钻井漏失情况

2.3 多压力系统并存，漏失量大

须家河裂缝发育，漏失风险大。飞仙关、长兴、吴家坪、茅口地层异常高压，井漏后常遇油气显示，易发生漏转喷。沙溪庙地层承压能力低，易垮塌，易出现压裂性漏失。如ST102井在沙溪庙漏失1.46g/cm3钻井液999.3m3，ST18井在吴家坪漏失密度2.09g/cm3钻井液2420m3，双鱼001-X3在沙溪庙漏失密度1.65g/cm3钻井液2207.3m3，双鱼X131井在茅口漏失密度1.98g/cm3油基钻井液1262.3m3。

2.4 漏失层位集中

SYS构造复杂深井各层位累计发生112次漏失，共有18个层位发生漏失，累计漏失18840.4m3，其中漏失严重层位累计占漏失次数和漏失总量的78%和76.3%，主要为沙溪庙、须家河、飞仙关、吴家坪，漏失次数分别占比13%、20%、21%、24%，漏失量分别占比17.8%、21.2%、14.1%、23.2%。

3 防漏治漏措施

3.1 优化井身结构

川西SYS区块勘探目的层埋藏深，完钻井深在7000m以深的超深井，纵向多压力系统，井塌、井漏、气侵等复杂多，为了应对下部复杂井段，保证顺利钻达目的层，超深井多采用常规∅508mm×∅339.7mm×∅244.5mm×∅177.8mm×∅127mm五开五完或∅508mm×∅365.1mm×∅273.1mm×∅219.1mm×∅168.3mm×∅114.3mm非常规六开六完井身结构。有限层次的套管常面临同一裸眼井段多套压力系统，优化井身结构有利于降低SYS超深井治漏难度，缩短复杂时间，加快该地区深层油气勘探进程。

实钻过程表明井身结构应满足以下要求：①开钻前踏勘周边地表河床情况，参考邻井表层窜漏情况，以确定一开钻井井深，尽可能地封隔河床、漏层、水层、垮塌层，保证下开空气钻的顺利进行；②茅口组异常高压地层，栖霞组地层承压能力低，钻进过程中发生严重井漏，压差卡钻风险大，应在茅口组底部封隔。

SYS构造目前井身结构已经过多轮优化，采用∅508mm×∅365.1mm×∅273.1mm×∅177.8mm×∅127.0mm的非常规五开井身结构方案。其中三开下入须三顶部，为下开须三段专项承压堵漏创造条件。若∅241.3mm钻头钻至吴家坪顶，上部地层出现严重复杂或上部裸眼段按茅口组设计最高钻井液密度做承压试验不能满足茅口组安全钻进，则提前悬挂∅219.1mm技术尾管，后采用∅190.5mm钻头钻至栖霞组顶下入∅168.3mm套管，再采用∅139.7mm钻头钻至目的层，下入∅114.3mm尾管。

3.2 优化工艺措施

结合井身结构的优化，一是上部井段采用空气钻工艺钻进，二是安全密度窗口窄深井井段采用精细控压工艺技术，三是对易漏地层进行提高地层能力的承压堵漏专项试验。

（1）333.4mm井段。沙二中下部以上地层采用气体钻井，干井筒固井；具备条件的井可采用气体钻钻至沙溪庙中上部（进入沙溪庙不超过400m）。进入须三前按本段设计高限做上部地层承压试验，遇漏则堵，提高上部井段承压能力。

（2）241.3mm井段。在进入漏失层位前，做好车注水泥堵漏准备。在满足施工安全条件下，应尽量缩短水泥浆稠化时间，实现直角稠化，提高水泥石早期抗压强度，增强低压地层承压能力。候凝结束后，根据承压能力变化考虑再次注水泥或进行桥塞堵漏和高滤失堵漏作业，能够提高低压地层的承压能力。关井憋压作业时防止挤毁套管或管鞋处破裂，合理设计一次提高薄弱地层承压密度当量，可采取前期多次挤注水泥浆的承压堵漏工艺。

飞仙关组、茅口组、吴家坪地层前以及每次堵漏后，分别按本开设计最高密度对上部地层做承压能力试验，提高地层承压能力后再揭开飞二、长兴、吴家坪、茅口等高压地层，防止漏转喷。

井漏后常遇油气显示，安全密度窗口窄，低压地层极易发生压裂性漏失，应安装精细控压装置，控压钻进。若发生漏失，尽快进行堵漏作业，堵漏周期越长，漏失通道发展，越容易诱发恶性井漏，造成堵漏难度增大。

3.3 优化堵漏配方

在以往桥塞堵漏和高滤失堵漏经验配方基础上，运用颗粒级配原理筛选优化“片状物、纤维物、颗粒物”堵漏剂组合，其中对颗粒类堵漏材料优化替代为WNDK系列刚性颗粒（表2），同时优选配套处理剂使堵漏剂在堵漏浆中均匀分布，在相同流动度的堵漏浆前提下，堵漏剂有效浓度提高了10%～15%，堵漏成功率同比提高52.7%。其中专项承压堵漏效果尤为明显：该项技术使得原有吴家坪以上地层承压能力由1.85g/cm3提高至2.00g/cm3以上，承压能力最高可提高13MPa，实现单井节省原设计下至吴家坪顶封上部低承压地层的219.08mm套管近2200m，已成为该构造优化井身结构的重点技术。

4 现场应用

ST108井位于四川盆地西北部地区SYS南三维SYS-河湾场构造带云集潜伏构造局部构造高点的一口评价井，设计井深7939m。ST108井目前钻进至飞仙关，井深6060m，已下入套管次序及井身为∅508mm×56.28m+∅365.13mm×503.5m+∅273.05mm×3240.5m，累计发生漏失29次，进行堵漏作业35次，其中高滤失堵漏11次，桥塞堵漏13次，随钻堵漏6次，水泥堵漏2次，强钻3次，综合成功率82.4%。下面对五开241.3mm井段其中两次专项堵漏效果非常好的案例进行分享。

表2 刚性堵漏剂WNDK系列技术要求

ST108井承压堵漏现场试验：

（1）桥塞承压堵漏试验。井深5224.00m，层位雷口坡，起钻至井深4481.08m做动态承压实验发生井漏，出口失返，在井深4636.00m注入密度1.75g/cm3“桥塞+刚性”组合堵漏浆25.0m3，关井憋压，立压13.4MPa上升为15.3MPa稳压15.0MPa，套压11.8MPa上升至13.1MPa稳压12.3MPa，累计憋入地层16.7m3。

效果分析：地层承压能力当量密度由1.75g/cm3提高至1.99g/cm3。

（2）高滤失承压堵漏试验。井深5722.74m，层位嘉陵江，开泵测斜，出口失返，下光钻杆进行高滤失承压堵漏，在井深4300m关井泵注密度1.80g/cm3浓度43%的高滤失堵漏浆30.5m3，立压3.8MPa上升至8.8MPa，套压0MPa上升至7.6MPa，停泵后泵压降为5.6MPa，关井候堵2h，套压5.6MPa下降为0MPa，开井静观2h，液面在井口，环空吊灌起钻。

效果分析：地层承压能力由0MPa上升至7.6MPa后稳压5.6MPa，钻井液当量密度由1.90g/cm3提高至2.0g/cm3。

5 结论与认识

（1）SYS构造的以压裂性漏失为主，发生频率高，漏失严重，常表现为失返，主要层位为沙溪庙、须家河、飞仙关和吴家坪。

（2）井身结构、工艺措施和堵漏技术三个因素相互制约和影响，合理优化复杂深井井身结构是防漏治漏的根本，工艺措施和堵漏技术的进步是关键。

（3）ST108井运用高效承压堵漏技术，井漏失返情况下一次性将地层承压能力当量密度由1.75g/cm3提高至1.99g/cm3。