投球综合堵漏技术在中古X-H7井的应用研究

2017-03-23段永贤王海涛丁志敏何银坤刘辉夏天果

长江大学学报(自科版) 2017年7期

关键词：基浆架桥塔中

段永贤，王海涛，丁志敏何银坤，刘辉，夏天果

(中石油塔里木油田分公司塔中油气开发部，新疆库尔勒 841000)

投球综合堵漏技术在中古X-H7井的应用研究

段永贤，王海涛，丁志敏何银坤，刘辉，夏天果

(中石油塔里木油田分公司塔中油气开发部，新疆库尔勒 841000)

塔里木油田塔中地区碳酸盐岩地层由于长期开采，地层压力逐渐降低，缝洞较发育，经过频繁酸化酸压改造后，形成了超低压的缝洞型漏层，经常发生恶性井漏，严重影响了该区块的开发进程。为此，分析了碳酸盐岩地层堵漏难点及相应的堵漏措施，结合中古X-H7井的漏失情况，制定了投球综合堵漏的技术措施。采取向漏层投不同尺寸的树脂球，树脂球通过初步架桥将大型缝、洞改变为小的缝隙，并配合加入雷特超强堵漏剂的酸溶性综合堵漏浆进一步封固，有效封堵内外漏失通道，并具有较高的承压能力，最终实现堵漏设计目的。投球综合堵漏技术在中古X-H7井成功实践，验证了该工艺在解决塔中地区大型缝洞引起的恶性漏失的可行性，将为后续该区块堵漏提供了有效的技术支撑。

投球综合堵漏；雷特堵漏剂；碳酸盐岩；承压能力

塔里木油田塔中地区碳酸盐岩地层随着开发到中后期，地层压力逐渐降低，缝洞较发育，经过频繁酸化改造后，形成了超低压的缝洞型漏层。近年来，塔中地区碳酸盐岩水平井钻井任务逐年增多，相较直井，水平井综合开发效益较高，但水平井目的层段钻进往往要“擦”着碳酸盐岩油藏缝洞串珠的“头皮”，经常会钻遇大型缝洞，发生恶性井漏。受钻具、井下仪器限制，大粒径堵漏材料不能有效送达漏失层位，而使用一般粒径堵漏材料又很难在大漏失通道中架桥，这已成为塔中地区碳酸盐岩水平井钻井的一大技术难题。近些年，国内外的防漏堵漏技术得到了快速发展，如绒囊工作液防漏堵漏技术[1]，物理随钻防漏堵漏技术[2]，钻井液预处理防漏堵漏技术[3]，MPD技术[4]，波纹管防漏堵漏技术[5]等，但各防漏堵漏技术的原理及地层适应性不尽相同，效果差异较大。通过油田技术专家多次论证，依据储层地质特征，尝试在塔中地区引进投球综合堵漏工艺。

投球综合堵漏工艺主要分为两步：第一步投球堵漏，即通过钻具向漏层投不同尺寸的树脂球，树脂球通过初步架桥将大型缝、洞改变为小的缝隙；第二步酸溶性堵漏剂综合堵漏，即加入雷特超强堵漏剂的酸溶性综合堵漏浆通过颗粒架桥、锲入承压、封门加固进一步架桥、填充和压实，有效封堵内外漏失通道，并具有较高的承压能力，最终实现堵漏设计目的。

1 中古X-H7井概况

塔中地区中古X-H7井是塔里木盆地塔中隆起北斜坡塔中Ⅰ号气田中古43井区的一口开发井，设计井深6426m，垂深5270m。一开用∅404.6mm钻头钻至1501m，∅273.05mm表层套管下深为1501m；二开用∅241.3mm钻头钻至5201.5m，∅200.03mm套管下深为5199.5m；三开使用∅171.45mm钻头钻进。在井深4318、4341、5488、5517.9m均发生井漏，在控压复合钻进至井深5652.10m，放空0.57m，发生井漏失返。

2 堵漏难点分析

对于碳酸盐岩地层，成岩和构造运动作用形成的溶孔、溶洞、裂缝为主要漏失通道。塔中奥陶系碳酸盐岩储层可分为上奥陶统和下奥陶统。上奥陶统储层以基质低孔、低渗，次生溶蚀孔洞和构造缝为主要储集空间，相对均质，局部发育较大洞穴。下奥陶统鹰山组裂缝、洞穴十分发育，缝洞一体[6]。

1)中古X-H7井为碳酸盐岩储层，压力系数低，裂缝和溶洞发育。地层对钻井液液柱压力相当敏感，地层破裂压力与孔隙压力非常接近，钻井液安全密度窗口窄，几乎找不到平衡窗口，经常出现溢漏同层的情况，且溢漏转化迅速。

2)储层压力与漏失压力相近，当钻遇裂缝、溶洞时，由于循环压耗、下钻激动压力等作用，地层流体会与钻井液发生置换，在实钻过程中就会表现出上吐下漏的现象[7]。

3)在前期的堵漏过程中，关井后井内气体不断增多，同时造成套压升高，由于地层压力无法准确计算，钻井液密度不能准确调整，使井漏加剧，甚至造成越压越漏，越漏越压的局面。

4)堵漏不确定因素多，难度大。该井在5652.1～5652.67m井段，钻具放空后未探底且井口失返，井底漏失通道尺寸无法判断，投球尺寸和数量难以确定。在钻进过程中，一旦与大型缝洞单元沟通，地层漏失能力较强，则可能需要较大欠平衡压差，较大的欠平衡压差将会导致较多的地层流体涌入量，这将增加井控安全的风险。

3 相应的堵漏措施

根据该井的前期漏失情况，制定了投球综合堵漏工艺，即从井口投入不同尺寸的树脂球若干，树脂球通过初步架桥将大型缝、洞改变为小的缝隙，再利用加入雷特超强堵漏剂的酸溶性综合堵漏浆进行加固，从而有效封堵内外漏失通道，其施工要点如下：

1)每次装完堵漏球后用泥浆泵对投球装置试压10MPa，稳压10min，压降为0，则试压合格。

2)发生恶性漏失后，通过钻具利用投球装置向井内泵送一定尺寸的堵漏球，在投球过程中要控制好速度，以防堵漏球在井筒内堵塞钻具水眼。

3)根据漏层裂缝尺寸的大小，选择适当尺寸和数量的堵漏球，以增加形成填充物的强度。

4)如果堵漏球泵入数量少，没有填充到漏层顶部以上，则需要重新投球，继续填充。如果钻具探底时不放空，证明堵漏球已初步架桥，这时可小排量开泵循环综合堵漏浆，将漏层填充物进一步加固。

5)在堵漏球已完成架桥的情况下，若漏速减小或井筒内液面下降速度较慢，可采用加入雷特超强堵漏剂的酸溶性综合堵漏浆堵漏的方法。

4 雷特超强堵漏剂

雷特超强堵漏剂为新型坚硬的片状堵漏材料，形态坚硬，无味，具有热固性，密度1.3g/cm3，在弱酸和碱性环境下为惰性，高温稳定性最高为278℃，不溶于冷水、热水、甲醇、二乙醚、N辛醇及丙酮，酸溶情况下溶解度为17%，硬度可达14MPa[8]。该堵漏材料具有应用范围广，形状特殊，悬浮性好，承压能力强，可酸化解堵等性能优势，同时具有很好的化学稳定性和抗高温高压性能，与钻井液、水泥浆兼容性好，适用于深井及常规堵漏剂不能起作用的恶性漏失，使用安全、堵漏高效[9]。雷特超强堵漏剂对于封堵裂缝性漏失及严重漏失的机理主要包括颗粒架桥、楔入承压、封门加固3个过程[10]。

1)封堵裂缝性漏失雷特超强堵漏剂最大颗粒直径可以达到5mm，这些坚固的颗粒在钻井液的流动下会在裂缝中卡住而架桥，从而为后续片状颗粒建立一个抗压屏障。大量不同级配的颗粒遇到架桥颗粒的阻力，迅速堆积，片状结构很容易锲入裂缝，压差使颗粒锲紧在一起，从而可以不断增强封堵后的抗压强度，形成一段稳定高承压层。在井筒内壁周围，片状颗粒覆盖在漏失层段表面或其泥饼上封门加固，进一步提高承压能力。

2)封堵严重漏失对于严重漏失地层，由于裂缝宽度往往大于雷特颗粒宽度，甚至井底漏失通道尺寸无法判断，片状颗粒在裂缝中往往不能架桥，需要辅助架桥材料。如果发生恶性漏失，钻具放空后未探底，可在注入雷特堵漏浆之前先向漏层投不同尺寸的树脂球，树脂球通过初步架桥将大型缝、洞改变为小的缝隙；然后再注入较大颗粒的堵漏浆，由于堵漏浆流动阻力大于雷特堵漏浆，在缝隙中形成流动屏障；最后通过雷特堵漏剂片状坚固颗粒锲入承压、封门加固2个阶段以提高承压能力，从而达到堵漏效果。

5 现场堵漏情况

采用加入雷特超强堵漏剂的综合堵漏浆配方为：井浆30m3(密度1.50g/cm3)+2%～3%碳酸钙颗粒+3%～4%GT-4+4%～5%GT-3+4%～5%GT-2+2%～3%GT-1+2%～4%雷特超强堵漏剂+1%～2%雷特随堵+1%～2%高滤失性暂堵剂+1%～2%膨胀性堵漏剂+0.1%～0.3%雷特纤维(配方中的百分数为质量分数，下同)，添加的总质量分数为36%～38%。

5.1 第1次投球堵漏情况

1)堵漏浆室内试验选用密度1.50g/cm3，漏斗黏度120s的基浆。先用2000mL试验杯取基浆1000mL，按照堵漏浆设计配方依次加入堵漏材料，搅拌20min观察，堵漏材料分散均匀，无结团或沉淀现象，共加入361.4g堵漏材料，浆杯液面上涨至1200mL，液面上涨率20%。继续静止观察1.5h，堵漏浆仍然分散均匀，无结团现象，且具有较好的流动性。试验证明，基浆能够满足堵漏浆配浆要求，具备现场应用条件。堵漏浆配制完成后，须在1h以内泵入井内，基浆30m3，可配制堵漏浆36m3。

2)现场施工接光钻杆钻具下钻至5000m，向环空反灌12m3钻井液后，由钻具水眼内通过投球专用设备向井内泵送∅10mm树脂球20000颗，在投球的同时井口灌浆16m3(密度1.50g/cm3)，投球结束后下钻至井底，替钻井液26m3后，下钻探到井底，在下钻过程中无阻卡现象。

在起钻的同时配堵漏浆，注堵漏浆25m3，排量10.7L/s；替浆至18m3时立压由0.05MPa逐渐上升，替浆施工结束时，立压上升至3.4MPa，停泵立压为0.92MPa。环空液面由632m上升至582m。停泵候堵时立压上升至5.9MPa，环空液面303m，由于∅10mm树脂球太小，堵漏浆无法封堵漏失通道，且气体活跃，未达到施工目的。

5.2 第2次投球堵漏施工情况

1)堵漏浆室内试验选用密度1.50g/cm3，漏斗黏度120s的基浆。先用2000mL试验杯取基浆1000mL，按照堵漏浆设计配方依次加入堵漏材料，搅拌20min观察，堵漏材料分散均匀，无结团或沉淀现象，共加入280g堵漏材料，浆杯液面上涨至1100mL，液面上涨率10%。继续静止观察1.5h，堵漏浆仍然分散均匀，无结团现象，且具有较好的流动性。试验证明基浆能够满足堵漏浆配浆要求，具备现场应用条件。堵漏浆配制完成后，须在1h以内泵入井内，基浆45m3，可配制堵漏浆50m3。

2)现场施工考虑到该井放空井段可能架桥困难，进行第2次投球堵漏施工时，增大堵漏球直径，准备投∅30mm的堵漏球4000颗，∅19mm的堵漏球64000颗。但是在井口投∅30mm的堵漏球至1600颗时，钻具水眼无法灌入钻井液，此时钻具水眼液面104m，环空液面180m，接方钻杆循环不通，出现堵漏球堵钻具水眼现象，蹩压20MPa未通，此次堵漏施工终止，起钻通钻具水眼。

5.3 第3次投球堵漏施工情况

1)堵漏浆室内试验选用密度1.60g/cm3，漏斗黏度140s的基浆。先用2000mL试验杯取基浆1000mL，按照堵漏浆设计配方依次加入堵漏材料，搅拌30min观察，堵漏材料分散均匀，无结团或沉淀现象，共加入264g堵漏材料，浆杯液面上涨至1100mL，液面上涨率10%。继续静止观察1.5h，堵漏浆仍然分散均匀，无结团现象，且具有较好的流动性。试验证明基浆能够满足堵漏浆配浆要求，具备现场应用条件。堵漏浆配制完成后，须在1h以内泵入井内，基浆45m3，可配制堵漏浆50m3。

2)现场施工由于第2次投球直径过大，导致堵钻具水眼，第3次准备投∅19mm的堵漏球。分4次用质量分数为0.14%的纤维浆灌浆，同时通过投球专用设备泵送∅19mm的堵漏球30000颗，在下钻探底的过程中，由于裸眼段内之前投入的部分堵漏球进入到光钻杆钻具内堵水眼，在下钻后接方钻杆循环时出现堵钻具水眼，由于未探至井底，起钻通水眼后换钻具组合探底，起钻下光钻杆+铣齿接头钻具组合，下钻至5000m。

泵注架桥浆，共泵入质量分数为26.4%的堵漏浆40m3，替浆28.5m3，环空液面在235～246m，起钻至4418m。每1h环空灌浆3m3后观察，环空液面为354～428m。静止观察，将钻具下放至5180m后环空反推1.11g/cm3，井浆88m3(排量20L/s，套压由0MPa上升至6.3MPa，停泵套压4.2MPa)，分别在5180、5423m控压节流循环(密度1.11g/cm3，排量8～11L/s，泵压3～7.5MPa；套压由0.4MPa上升至6.3MPa再下降至0.4MPa。分离器出口点火，焰高0.5～7m，火焰呈橘黄色伴有少量黑烟)；开泵划眼至5652.67m的过程中未发生漏失，下钻过程顺利，随即上提钻具至5649m节流循环(密度1.11g/cm3，排量8～11L/s，泵压3～7.5MPa；套压由0.4MPa上升至0.7MPa再下降至0.4MPa，分离器出口点火，焰高0.5～5m，火焰呈橘黄色伴有少量黑烟)，堵漏结束。

5.4 施工结果

由于漏点主要在井底放空井段5652.1～5652.67m，钻具放空后未探底，井底漏失通道尺寸无法判断，投球尺寸和数量难以确定。该井历经3次投球堵漏施工后，使用密度为1.11g/cm3的钻井液循环未漏，且在循环的过程中没有形成高套压，有效地隔离了气体进入井筒，能够满足下步施工要求。