复合堵漏材料优化实验研究及配方评价新方法

针对复合堵漏过程中存在对堵漏材料选择的盲目性、堵漏配方的经验性以及堵漏工艺的随意性。对常见堵漏材料进行了常压条件下膨胀性、高温高压条件下膨胀性和吸水量的系统评价。结果表明,常用堵漏剂在水中浸泡8 h,膨胀基本完成。封堵调剖剂和海带不但体积膨胀率大,吸水量也多。常温封堵实验表明,配方中加入CMC胶液对封堵有利;新型堵漏仪的研制和应用不仅能充分模拟漏失地层。试验后还可以剖开试验岩心,观察分析堵漏材料沿程分布特点和“平衡区域”的位置。平衡区域是成功堵漏中的重要特征,其规律为当堵漏效果好时,平衡区域向堵漏泥浆入口端移动,堵漏效果不好时,平衡区域向出口端移动,甚至不能形成平衡区域。有平衡区域形成,说明堵漏配方与漏层相适应,否则要对配方进行调整;该技术在现场堵漏应用试验中效果较为显著。     

钻井液用BDY-1便携式堵漏仪

在堵漏过程中，对堵漏材料和堵漏浆配方的优选是决定堵漏成功的关键。为了能在现场对堵漏进行评价，研制出BDY－1便携式堵漏仪，该堵漏仪主要由不锈钢钢柱圈钢，压力表等加工而成，该堵漏仪体积小，重量轻，价格低，仅为国产堵漏仪的1／20。试验结果表明BDY－1便携式堵漏仪操作简便，可快速对堵漏材料进行评价并筛选出堵漏配方；数据重复性好，准确可靠，能达到进口或国产堵漏仪的水平；在模拟漏层选定后，可采用多套压力梯度，对堵漏浆封堵效果进行评价，在压力梯度选定后，可评价堵漏浆对不同类型漏层的封堵效果；如果扩大压力范围，可对封堵后的漏层进行破裂试验，从而确定合理的钻井施工参数；适用现场操作和应用。     

复合堵漏技术在南堡油田NP1-P4C1井的应用

针对南堡油田多次发生浅层渗透性滤失、裂缝性漏失和油层漏失等井漏情况,进行了复合堵漏技术研究。复合堵漏 浆配制时需要利用多种材料间的协同作用,特别是CMC 等材料的加入对堵漏有利;“平衡区域”形成是堵漏成功的关键,当堵 漏效果好时平衡区域向左移动,效果不好时则向右移动,甚至不能形成平衡区域,平衡区域的强度和渗透率对堵漏效果具有重 要作用;采用起钻静止堵漏时,静止时间不超过8 h ,因为在8 h 内堵漏材料通过滞留、膨胀,基本完成封堵屏障的建立;二次和 三次堵漏在水大量漏失后,堵漏能力会迅速提高,在现场进行堵漏作业时要有意识地使用多次堵漏方法;复合堵漏关键技术在NP1-P4C1 井的成功应用说明了复合堵漏适用于南堡油田井漏的预防和治理。     

临盘地区钻井液堵漏技术研究

临盘钻井公司所辖钻区多发生漏速在5～40m3/h的孔隙性及裂缝性漏失,由于堵漏材料的颗粒大小与漏层通道不相匹配,造成堵漏成功率低。为了解决该问题,针对临盘地区堵漏技术难题,采用临盘钻井公司现有的堵漏材料为主,室内进行堵漏剂配方研制。研制了适合不同漏失类型的堵漏剂配方,并在临盘地区3口井中进行了现场试验,取得了很好的承压堵漏效果,证实了所研制的堵漏配方具有现场适应性好和堵漏强度高的特性。     

高温高压动态堵漏评价系统的研制

所研制的高温高压动态堵漏评价系统,可以在模拟地层温度、压力、环形空间泥浆上返速度的条件下评价一系列人造裂缝和漏床动态堵漏效果,也可测量堵漏材料的最大堵漏承载能力及返排压力等;结合岩心流动实验仪或者岩心多段渗透率梯度仪,就可以评价出岩心各段受入井流体堵塞的深度和程度,从而优选出堵漏效果良好以及满足保护油气层需要的防漏堵漏钻井液与完井液体系。     

琼东南盆地高温高压井强承压堵漏技术

XX23-1-1井是位于琼东南盆地的一口重点预探井,该井在钻进至井深4186.22 m时发生井漏。根据XX23-1-1井地层井漏情况及漏层高温高压工况特点,提出了一种新型高温高压强承压堵漏技术。该高温高压堵漏配方由颗粒、片状和纤维材料复合而成,基于“颗粒架桥+楔入承压+井壁泥饼加固”堵漏机理,在挤注压差下形成结构稳定、密实的封堵层,封堵漏失通道,提高堵漏层的强度和堵漏成功率。对高温高压堵漏材料粒径分布特点、抗高温老化能力、堵漏承压效果进行了评价。实验结果表明：该堵漏剂粒径分布范围广,可解决诱导性裂缝漏失问题;高温高压堵漏剂在180℃老化16h后,材料质量损失率低,具有优异的高温耐久性;对5～3 mm缝板进行封堵,承压能力达到20 MPa以上。高温高压强承压堵漏技术在XX23-1-1井进行了现场应用,最终承压至3 MPa,稳压30 min,压降为0,井底承压当量密度为1.90g/cm³,达到了预期效果。     

MTC堵漏工艺技术在辽河油田的应用

为解决辽河油田易漏区块钻井施工过程中的井漏问题,提高堵漏成功率,降低堵漏费用,缩短堵漏时间,通过室内实验,形成了一套MTC堵漏工艺技术.该技术具有现场配制工艺简单,费用较低,堵漏成功率和堵漏时效高等特点.所用MTC堵漏浆触变性较强,稠化时间可控,有较强的抗压强度,与常用钻井液体系相容性好.介绍了该堵漏工艺技术在桃29井的应用情况.现场应用结果表明,该工艺技术对高渗透性地层、破碎性地层和裂缝性地层有很好的封堵作用,能够满足上述地层的堵漏要求,并取得良好的应用效果.     

陕北西部地区裂缝性地层堵漏技术研究与实践

陕北西部地区钻井过程中漏失频发,吴起铁边城区域井漏问题尤为突出,漏失严重时导致填井或弃井,增加该区域钻井成本。通过对铁边城区域岩心特性分析和力学测试,该区域地层井漏原因主要由微裂缝扩展、延伸和对天然裂缝通道的勾通形成贯穿漏失通道引起。针对裂缝漏失特征,通过实验模拟,建立以刚性颗粒架桥、柔性变形材料充填以及纤维材料缠绕联结的裂缝堵漏配方,并分析其堵漏作用机理,室内承压可达7 MPa以上。现场应用该研究成果后,3次堵漏作业均能达到一次堵漏成功,地层承压能力当量密度提高0.22 g/cm3,达到很好的应用效果,为区域井漏预防和处理提供技术支撑。     

大庆油田南二区防漏堵漏水泥浆技术

在固井过程中发生井漏将导致水泥浆返高不够、漏封目的层,导致固井作业失败.因此,为提高水泥浆防漏堵漏性能,研究了防漏堵漏水泥浆,并分析了其作用机理.利用API失水仪及DL型堵漏材料实验装置,进行了防漏堵漏水泥浆封堵渗透型漏失和裂缝型漏失的评价实验.实验结果表明,由多种材料复合而成的防漏堵漏水泥浆能够成功封堵渗透型漏失和裂缝型漏失.此外,防漏堵漏水泥浆进行了4口井现场试验,固井时无漏失情况发生,固井优质率为75％,合格率为100％.     

陕北西部地区裂缝性地层堵漏技术研究与实践

陕北西部地区钻井过程中漏失频发，吴起铁边城区域井漏问题尤为突出，漏失严重时导致填井或弃井，增加该区域钻井成本。通过对铁边城区域岩心特性分析和力学测试，该区域地层井漏原因主要由微裂缝扩展、延伸和对天然裂缝通道的勾通形成贯穿漏失通道引起。针对裂缝漏失特征，通过实验模拟，建立以刚性颗粒架桥、柔性变形材料充填以及纤维材料缠绕联结的裂缝堵漏配方，并分析其堵漏作用机理，室内承压可达7 MPa以上。现场应用该研究成果后，3次堵漏作业均能达到一次堵漏成功，地层承压能力当量密度提高0.22 g/cm3，达到很好的应用效果，为区域井漏预防和处理提供技术支撑。      

油井堵漏材料的应用

介绍了国内外近年来油井堵漏剂的研究应用情况，并对国内漏失严重地区应用的堵漏剂及堵漏工艺进行了论述。阐明了油井堵漏剂的发展方向。     

阿31-102井防漏堵漏低密度水泥浆固井技术

二连油田阿南老区阿31-102井由于周围生产井开发政策不同,各套目的层压力系数差别较大,高低压储层共存,压力系数为0.8～1.4.钻井过程中在1459～1670 m井段累计发生7次漏失,共漏失钻井液150 m3,井漏时钻井液密度1.31g/cm3.井漏同时也存在较严重的油水浸现象.为解决此问题,在井温低、水泥用量小的情况下,采用低密度防漏堵漏水泥浆体系固井.该水泥浆体系在降低水泥浆密度的同时,在水泥中加入弹性防漏堵漏材料,以达到防止漏失及油水浸的双重目的.现场应用施工顺利,未发生漏失情况,36 h后测井,固井质量优质,满足二连油田老区复杂储层的低温防漏固井要求.     

巴什二井钻井液堵漏技术

巴什二井是位于塔里木油田山前构造的一口探井,完钻井深3587m。巴什二井下第三系上部地层的复合膏盐层易发生蠕变,缩经,坍塌和软泥岩膨胀,下部地层的砂砾岩和白恶系地层的细砂岩,易发生渗透性漏失,针对漏失性质,采用了不同的堵漏方法,即：对漏速小于5m^3/h的井漏采用随钻堵漏;钻遇砂砾岩、砂酸盐岩地层发生漏速较大的井漏时,采取静止堵漏法;当随钻堵漏和静止堵漏失败后,说明地层存在裂缝,溶洞或压差过大,采用桥接堵漏法,采取的防漏措施有,当确定同裸眼井段内存在若干套压力系数时,要提前下套管封住上部高压地层,再降低钻井液密度钻开下部低压地层,专层专打;钻进易漏地层时,简化钻具结构,用小排量钻过漏层,再恢复正常钻进;下钻时分段循环钻井液,减小环空流动阻力;严禁在漏层附近开泵或划眼。巴什二井采用这套堵漏方法和堵漏措施后,顺利钻穿复杂地层,完钻施工顺利。     

海坨子地区防漏堵漏钻井液技术

海坨地区位于松辽盆地南部中央坳陷，该井区由于漏失严重．钻井施工困难，部分探井被迫中途完钻。对海坨井区漏失现状和发生井漏的原因进行了分析。通过室内试验研究出了适合该地区的防漏、堵漏钻井液工艺技术，并进行了现场应用，取得了良好的效果。现场应用表明，该桥接防漏堵漏钻井液技术可以很好地解决海坨地区井漏问题，既可在钻进过程中防止井漏，也可以在已发生漏失的井中进行有效堵漏；配制简单，施工方便，与井浆无明显的化学作用，对钻井液性能无破坏性影响，不污染油气层，对环境无毒、无污染，应用范围广．价格合理。     

毫米缝洞承压堵漏浆配方优化及现场试验

井漏是钻井作业中最为严重的复杂情况之一,导致钻井周期长,钻探成本高。文章以黄骅坳陷王官屯油田钻井过程中井漏为研究对象,开展了地质特征及井漏复杂情况分析,探讨了王官屯油田井漏原因：馆陶组以上地层发育胶结疏松的砂砾岩,易发生孔隙渗透性漏失;沙河街组发育生物灰岩,裂缝开度为1～4mm,易发生裂缝性漏失;现场堵漏材料类型少,封堵层结构稳定性及致密性差。针对馆陶组等渗透性严重漏失,研制了胶结固化堵漏剂,其由红泥废渣、石膏废料和高炉矿渣等工业废料组成,实现对工业废弃物料资源合理利用的同时,降低成本并保护环境,胶结固化堵漏剂与传统桥接堵漏剂复配,可形成高强度固结体,封堵2～4mm开度裂缝及直径为2mm孔隙模块,承压能力达到8MPa。针对沙河街组裂缝性漏失,优选了刚性颗粒、柔弹性颗粒和有机纤维材料等不同类型的堵漏材料,优化了1～4mm不同开度的裂缝堵漏配方,承压能力达8MPa。现场应用表明,胶结固化体系和裂缝堵漏体系提高了现场堵漏成功率和地层承压能力,为解决现场井漏复杂事故提供了技术支撑。     

考虑地应力及缝宽/粒径比的钻井堵漏材料抗压能力评价

井漏是钻完井过程中的复杂工程问题之一,而裂缝性储层段的井漏又会严重损害储层并降低建井综合效益。采用堵漏材料封堵漏失通道是裂缝性地层工作液漏失控制的主要方式,其关键在于形成结构稳定且高承压的裂缝封堵层。具架桥功能刚性堵漏材料的抗压能力主导着裂缝封堵层的结构稳定性及承压能力,然而当前尚缺乏可操作性的刚性堵漏材料抗压能力的实验测试方法。为此以破碎率为评价指标,建立了刚性堵漏材料抗压能力评价方法,以地层最小主应力与孔隙压力差值为依据设置实验压力,以满足深井超深井钻井堵漏刚性材料评价需求;考虑刚性颗粒裂缝内架桥的缝宽/粒径比关系,利用钻井堵漏刚性材料抗压能力测试仪,在室温条件下开展了刚性堵漏材料抗压能力测试实验。实验结果表明,常用刚性堵漏材料破碎率排序为方解石＞石英砂＞核桃壳＞有机高分子材料＞陶粒;对于同种刚性堵漏材料的破碎率,粒度偏粗材料＞粒度偏细材料、单层铺置＞双层铺置＞三层铺置。分析指出,刚性堵漏材料在高裂缝闭合压力下的压缩破碎是深层裂缝性地层堵漏易于反复失效的一个重要因素。因此,对于深层裂缝性地层钻井堵漏,有必要考虑开展原地条件和工程作业环境下的刚性堵漏材料抗压能力测试,并选择合适的刚性堵漏材料。     

封堵技术基础理论回顾与展望

以漏失控制机理为依据,将漏失控制理论分为刚性封堵理论、柔性封堵理论、减压防漏理论、提高地层承压能力理论和模糊封堵理论五类。封堵理论出现前,认为漏失因地层存在漏失通道所致,不考虑封堵材料与漏失通道匹配关系,发现漏失即尝试用封堵材料封堵;刚性封堵理论包括充填封堵理论和架桥封堵理论,认为刚性材料通过充填、架桥方式封堵漏失地层;柔性封堵理论认为,封堵材料随工作流体进入漏失通道,通过物理化学作用形成具有承压能力封堵带;减压防漏理论认为,降低液柱压力,减小与地层压力差,控制漏失驱动力实现防漏;提高地层承压能力理论,利用裂缝稳定机理封堵微裂缝,提高地层承压能力;模糊封堵理认为,漏失通道尺寸、数目和形状属模糊数学范畴,用物理化学作用下自然形成大小、数量和形状可变的封堵材料,以模糊封堵方式,封堵漏失通道。刚性封堵理论正融合其他理论快速发展,是目前防漏堵漏主流;减压防漏理论受地层、设备等条件较多限制,但发展迅速;模糊封堵理论以漏失通道和封堵材料自然属性相匹配为理念,可能成为封堵理论未来发展方向。     

库车山前下第三系漏失原因分析及堵漏方法

库车坳陷山前构造地质情况非常复杂,其中下第三系地层在钻井施工时常遇到不同程度的井漏,针对不同的漏失原因选择合适的堵漏方法是解决井漏事故的关键。对下第三系地层漏失井的漏失工况、地层岩性、漏失通道进行统计分析,找到了该地层造成诱导裂缝漏失和渗透性漏失的主要?因是由于地层破碎严重,加之钻井液密度过高常压破地层。针对不同漏失?因总结了该地区所应用的堵漏方法,分析了不同堵漏方法的优缺点,将优选出的堵漏方法成功应用到实际堵漏施工中取得了较好的效果,为该构造带的防漏堵漏提供了参考。     

高保真模拟漏失地层堵漏评价试验装置设计

为了对堵漏材料与漏失地层的配伍性做出科学的评价,研制出一套高保真模拟漏失地层堵漏评价试验装置。通过测井、物探等技术获取漏失地层的物理参数,制作与井下地层复杂地质条件高度相似的模拟漏失地层,利用高压泵将堵漏材料挤入模拟漏失地层进行评价。高保真对开岩心筒能够根据地层压力开启一定的裂缝,当压力释放时,模拟地层使堵漏液返排,根据井下温度可以在模拟装置上进行加热。室内评价结果为现场堵漏材料的配比提供了依据。该装置的研制为堵漏剂的优选、堵漏钻井液性能的评价及堵漏工艺的确定提供了一种科学、有效的试验评价方法,为相关科研和生产提供了科学依据。