海上油田灰岩裂缝性井漏处理实践

2023-03-04程忠雷鸿李东升

当代化工研究 2023年3期

＊程忠雷鸿李东升

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司广东 518067）

A井是陆丰13-1油田的一口定向井，目的层为深层古近系恩平组2980层。该井φ215.9mm井眼钻进至2628m（进入灰岩标志层2m），突然发生井漏，在堵漏过程中，先后采用不同颗粒级配的桥接材料[1]堵漏，随钻堵漏并强钻穿灰岩井段，挤聚合物水泥浆堵漏，最终达到堵漏目的，本文通过对A井灰岩裂缝性井漏堵漏工艺技术及现场实践进行总结，对海上油田钻井裂缝性漏失处理和安全作业具有很好的借鉴意义。

1.基本情况

（1）地质情况。陆丰13-1油田钻遇地层包括前古近系，古近系的恩平组、珠海组，新近系的珠江组、韩江组、粤海组和万山组地层。珠江组开发的含油层段主要为2370层和2500层两个含油层组，均属于滨岸相沉积的中孔、高渗油藏，其间为一套厚40m左右灰岩分隔[2]。该套灰岩岩石类型以颗粒灰岩为主，结构类型主要为粒屑结构，孔隙类型主要以原生粒内孔粒间孔为主，粒内及粒间溶孔、溶蚀扩大孔次之，及一些生物骨架孔、微裂缝[3]。根据近几年该油田已钻井情况分析，该井灰岩井段漏失可能性大（近6年陆丰13-1油田所钻16口调整井，有5口井在灰岩井段发生井漏）。

（2）井身结构设计。A井是陆丰13-1油田一口将低效生产井进行弃置后，割拔老井φ244.5mm套管，在老井φ339.7mm套管下注水泥侧钻的一口定向井，目的层为深层古近系恩平组2980层油藏，设计侧钻φ311.2mm井眼至2366m，下φ244.5mm套管，钻φ215.9mm井眼至完钻，下φ177.8mm套管，射孔完井。设计完钻井深3800m，设计完钻垂深3130m，设计井身结构见图1。

图1 A井设计井身结构图

2.井漏发生经过

A井下完φ244.5mm套管并固井后，钻φ215.9mm井眼，以排量2400L/min钻进至2628m（进入灰岩层2m），发生井漏，10min漏失钻井液11m3，漏失速度66m3/h。降低排量循环监测漏失速度：排量1220L/min，漏失速度19.1m3/h；排量760L/min，漏失速度4.8m3/h，测静止漏速，无漏失。钻井液性能：密度1.23g/cm3，漏斗黏度53s，塑性黏度20mPa·s。

3.堵漏思路及过程

根据已钻井灰岩漏失情况，判断本次井漏层位为灰岩井段，根据地层性质，判断属于裂缝性漏失，漏失层位和漏失通道明确。居于地层情况及漏层以下安全钻进需要，制定堵漏措施主要考虑以下两点（本井灰岩堵漏方法流程见图2）：

图2 灰岩堵漏流程图

（1）A井灰岩井段斜厚约50m，灰岩顶深2626m，灰岩底深2676m，灰岩中裂缝发育，钻进过程中，随着灰岩不断被揭开，整套灰岩均有漏失风险。

（2）A井珠海组、恩平组地层夹多套煤层，易垮塌，根据已钻井经验，维持钻井液比重1.30g/cm3能支撑井壁，有效防止煤层垮塌。为下部井段安全钻进需要，反算灰岩井段需具有当量钻井液密度1.50g/cm3的地层承压能力，防止下部井段作业过程中，灰岩井段复漏[4]。

（1）桥接材料堵漏。桥接材料堵漏：利用不同形状（颗粒状、片状、纤维状）、尺寸（粗、中、细）的材料，配置不同级配和浓度的桥接堵漏钻井液，将桥接堵漏钻井液注入漏层，在压差的作用下随着钻井液的漏失，桥接材料在漏失通道中架桥和充填，从而达到堵漏的目的。在堵漏过程中颗粒状材料卡住裂缝的喉道，起架桥作用，将漏失通道变成大小不一的孔隙空间。片状材料在堵漏过程中充填由颗粒状材料架桥构成的孔隙空间，达到堵漏的目的[5]。纤维状材料在片状材料构成的充填中纵横交错，相互拉扯，起拉筋作用，增强堵漏带的强度。A井利用现场的堵漏材料PF-SEAL（单向压力封闭剂[6]）、PF-BLN1、PF-BLN2、PF-BLN3（由2种颗粒状、2种纤维状、1种鳞片状材料粒径搭配，可分别成功封堵5mm、3mm、1mm裂缝）、PF-NUT（果壳）进行桥接材料堵漏。

第一次桥接材料堵漏：替入堵漏泥浆10m3（配方：井浆+100kg/m3PF-SEAL）。堵漏后测循环漏速：排量1490L/min，漏失速度15.9m3/h。堵漏后，漏速无明显降低，堵漏失败。

第二次桥接材料堵漏：调整堵漏材料颗粒级配及浓度，改用大颗粒堵漏材料。替入堵漏泥浆12m3（配方：井浆+80kg/m3PF-SEAL+30kg/m3PF-BLN2+50kg/m3PF-BLN1+50kg/m3PF-NUT），堵漏后测循环漏速：排量1490L/min，漏失速度：4.0m3/h，堵漏效果不佳。

灰岩井段裂缝开口尺寸和壁面构造复杂，桥接堵漏材料的浓度、颗粒级配的选择难以与裂缝匹配。堵漏材料粒度过大，超过了裂缝开口尺寸，堵漏过程中堵漏材料被挡在裂缝外，造成浅层封堵或封门[7]，达不到堵漏效果；粒度过小，堵漏材料在裂缝中很难滞留，无法进行架桥和充填，起不到堵漏作用。堵漏材料浓度过大，大量的堵漏材料同时涌向裂缝开口处，造成封门，不能进入裂缝，达不到堵漏效果；浓度过小，堵漏材料在裂缝中起不到充填、堆积作用，起不到堵漏作用[8]。A井桥接材料堵漏过程中，桥接材料的浓度、颗粒级配没有与灰岩裂缝开口尺寸和壁面构造很好的匹配，导致堵漏失败。

（2）强钻灰岩井段。A井使用桥接堵漏材料均堵漏失败，加之考虑下部仍有48m易漏灰岩未钻穿揭开，决定在泥浆循环体系中加入堵漏材料边堵漏边强行钻穿灰岩井段。期间采取以下措施确保井下安全。

①钻进期间为了保证堵漏材料的浓度，避免堵漏材料被固控系统清除，强钻灰岩井段过程中，拆除振动筛筛布，使堵漏材料、岩屑返出后均闭路回到沉砂池。

②鉴于漏速对排量、泵压敏感，钻进过程中使用低、中排量钻进，防止漏速扩大甚至失返。

循环体系中加入堵漏材料，钻进φ215.9mm井眼至2686m（钻穿灰岩井段10m）。循环测漏速：排量1490L/min，漏失速度3.8m3/h。

（3）水泥浆堵漏。水泥浆堵漏：将无机胶凝堵漏材料水泥与水、添加剂等材料混合配制成水泥浆，泵送至漏层，通过调整水泥浆的稠化时间，使水泥浆从稠化到固化，形成具有一定抗压强度的凝固体而填塞漏失通道，并与井壁周围的地层胶结为一体，达到封堵漏层的目的。为了使漏层达到一定的承压强度，注完水泥浆后，关闭防喷器，通过调节地面回压维持漏层当量钻井液密度憋压把水泥浆挤入漏层，使堵漏成功后漏层具有所需当量钻井液密度的承压能力。

①堵漏施工方案设计

A.水泥浆前置液使用双效隔离液（隔离液内加入隔离液材料和冲洗液材料，起隔离、冲洗双作用），具备一定的承压能力[9]。

B.水泥浆中加入堵漏纤维[10]，堵漏纤维均匀分散在水泥浆中，堵漏水泥浆进入漏失通道后，堵漏纤维架桥结网，水泥颗粒充填网孔，水泥浆固化与漏失通道壁面胶结，增强堵漏承压能力。

C.经验表明，保证堵漏水泥浆量的1/3～3/4进入漏层，能有效封堵漏层，A井计划注200m堵漏水泥浆覆盖2682～2482m井段，水泥浆附加量为25%，水泥浆总量9.16m3。水泥浆比重：1.9g/cm3，失水量：45ml/30min×1000psi，稠化时间6.58h。

D.挤水泥方案：为下部井段安全钻进需要，灰岩井段需具有当量钻井液密度1.50g/cm3的地层承压能力，计算地面挤注压力为6.72MPa。注水泥浆期间记录水泥浆出钻杆后至挤水泥前井内总的漏失量，根据漏失量决定挤水泥浆量，为了确保漏层以上有30m水泥浆，控制漏失量+总挤注量小于114m裸眼体积，即4.17m3。

②堵漏施工过程

A.注堵漏水泥浆：下φ127mm光钻杆至2682m，泵入密度为1.90g/cm3的堵漏水泥浆9.16m3并顶替到位，注堵漏水泥浆作业期间，水泥浆出钻杆后，无漏失。

B.循环冲洗钻杆：起钻至2426m，正循环冲洗钻杆，期间共漏失水泥浆0.64m3。为确保挤水泥结束后灰岩漏失层（2626m）以上30m有水泥浆，需控制水泥浆漏失量（0.64m3）+水泥浆总挤注量小于114m裸眼容积（4.17m3），故水泥浆总挤注量应小于3.53m3。第一次挤入量为1/2×（114m裸眼量-漏失量），即1/2×3.53=1.77m3，采用间歇法挤注水泥浆，后续每次挤注量等于1/2×剩余挤注量。

C.挤注水泥浆，憋压侯凝：起钻至2387m，关防喷器，采用间歇法挤水泥，每次挤水泥间隔20min，第1次挤入量1.77m3（1/2×（114m裸眼量-漏失量）），最高挤入压力4.14MPa，停泵20min后压力降低至2.96 MPa；第2次挤入量0.88m3，最高挤入压力6.21MPa，停泵20min后压力降低至3.72MPa；第3次挤入量0.44m3，最高挤入压力6.72MPa，停泵20min后压力降低至5.52MPa；第4次挤入量0.16m3，最高挤入压力6.72MPa，停泵20min后压力降低至6.21MPa；第5次挤入量0.06m3，最高挤入压力6.72MPa，停泵20min后稳定在6.72MPa；憋压6.72MPa侯凝至地面水泥浆样品初凝。固井泵累积挤入水泥浆总量3.31m3。

D.下入φ215.9mm钻具，下钻探水泥塞面@2577.4m，钻水泥塞至2686m，做地层承压试验，打压至6.72MPa，稳压10min，压力不降，堵漏成功。