油基钻井液随钻防漏技术实验研究

与水基钻井液相比,油基钻井液更容易发生井眼漏失,且井漏现场处理困难,一旦发生井漏,往往会造成重大经济损失。针对油基钻井液漏失问题,从油基钻井液井漏预防措施入手,通过优选不同类型的钻井液防漏堵漏剂,研制了新型油基钻井液随钻防漏堵漏材料,并探讨了其协同作用机理。渗透性封堵实验以及作用机理分析表明,刚性架桥颗粒、弹性填充颗粒、微细纤维材料等不同类型钻井液防漏堵漏剂具有协同作用效果,能够迅速形成具有"强力链网络"的致密封堵层,显著提高了油基钻井液的随钻防漏堵漏性能。进一步优化了强封堵性油基钻井液体系,该体系在120℃、16 h热滚前后的流变性、滤失性能良好,PPA砂盘滤失量仅为11.4 m L,具有良好的随钻防漏堵漏性能,能够起到强化封堵井壁作用,有助于提高地层承压能力。     

先兆漏失诊断——钻井液漏失控制的一个关键

以往钻井液漏失机理及漏失控制技术研究被较多关注,而漏失监测及短临诊断方面的研究未予以足够重视,缺乏针对钻井液漏失过程的阶段分析.提出了"先兆漏失"新概念,以缝洞性碳酸盐岩为例,从潜在漏失层地质特征、不同漏失类型的发生机理及漏失特征、现场录井技术方面,探讨了井漏发生征兆及漏失监测,勾画了先兆漏失诊断研究的基本框架.分析表明,漏失层裂缝参数变化、钻井液漏失动态分析、随钻漏失实时监测技术是实现先兆漏失诊断的关键.亟待研究漏失发生过程中的裂缝参数变化理论,运用微震技术监测井下岩石破裂与裂缝扩展,发展智能化的随钻漏失数据实时监测系统,完善先进的先兆漏失诊断理论与技术框架.     

复杂地层钻井液漏失诊断技术系统构建

井漏不仅是最严重的储层损害方式,而且是钻井工程中长期悬而未决的重大理论和技术难题。诊断并有效控制井漏,要从根本上认识并准确描述井漏三要素:位置、类型及强度。漏失机理及类型诊断是制定科学合理的漏失控制技术的前提。综合利用钻前、随钻、钻后信息资料,描述和表征漏失层性质及参数,进行潜在漏失层预测。建立了钻井液漏失诊断技术系统框架,提出了漏失诊断具体方法,综合室内实验和数值模拟开展裂缝、孔洞的应力敏感性和裂缝传播机制研究,预测漏失通道变形程度和漏失强度,为优选堵漏材料提供理论依据;基于钻时、岩屑、钻井液等工程参数对井漏的异常特征响应来识别井漏,利用实时录井参数来监测并描述井漏状态,提前预测井漏发展趋势;建立了基于漏失发生机理的漏失压力模型,从漏失压力的角度诊断了漏失类型。针对井漏演化过程的认识,初步建立了井漏诊断技术框架,为漏失控制技术提供理论支持。     

复杂地层钻井液漏失诊断技术系统构建

井漏不仅是最严重的储层损害方式,而且是钻井工程中长期悬而未决的重大理论和技术难题。诊断并有效控制井漏,要从根本上认识并准确描述井漏三要素:位置、类型及强度。漏失机理及类型诊断是制定科学合理的漏失控制技术的前提。综合利用钻前、随钻、钻后信息资料,描述和表征漏失层性质及参数,进行潜在漏失层预测。建立了钻井液漏失诊断技术系统框架,提出了漏失诊断具体方法,综合室内实验和数值模拟开展裂缝、孔洞的应力敏感性和裂缝传播机制研究,预测漏失通道变形程度和漏失强度,为优选堵漏材料提供理论依据;基于钻时、岩屑、钻井液等工程参数对井漏的异常特征响应来识别井漏,利用实时录井参数来监测并描述井漏状态,提前预测井漏发展趋势;建立了基于漏失发生机理的漏失压力模型,从漏失压力的角度诊断了漏失类型。针对井漏演化过程的认识,初步建立了井漏诊断技术框架,为漏失控制技术提供理论支持。     

物理法随钻防漏堵漏技术与钻井液研究现状

物理法随钻防漏堵漏技术是一种防、堵结合的新方法,可解决西部油气深井孔洞渗透性地层和裂缝性地层钻井中的井漏问题.采用流体力学和射流理论基本原理,把钻井过程中泵入井底的钻井液进行分流,将15%左右的钻井液通过一种独特的井下工具分流,采用新型射流的水力能量作用方式直接射入可能漏失井壁,配合相适应的具有随钻防漏堵漏作用的钻井液体系,使漏失井壁快速形成"人造井壁",从而达到随钻防漏堵漏的目的,提高漏失井壁的承压能力和钻井液的密度窗口,对油气层也有保护作用.     

物理法随钻防漏堵漏机理研究

物理法随钻防漏堵漏方法是利用专用井下工具将泵入的钻井液流量分流小部分，采用旋转射流直接作用于漏失井壁，配合合适的钻井液体系，使井壁滤饼形成的渗透率接近于零的随钻防漏堵漏技术。针对渗透性漏失及裂缝性漏失地层特点，以流体力学为基础，建立了基于物理法随钻防漏堵漏的物理模型，阐述了利用旋转射流的水力能量给漏失层井壁形成“人造井壁”随钻防漏堵漏的机理和方法。该方法不仅达到了随钻防漏堵漏的目的，还有效地扩大了钻井液密度安全窗口，有利于保护油气层。     

三塘湖区块火山岩层井漏处理新技术

吐哈油田三塘湖区块火成岩地层胶结疏松、裂缝发育、压力低,钻井过程中频繁发生井漏,损失巨大。条28井因钻遇火成岩层恶性漏失点及大井段地层裂缝,发生失返性漏失。依据该井地层裂缝特点,结合近年来井漏的处理经验,针对钻遇漏失、失返、抢钻、随钻随堵4个阶段过程,突出快速反应、优先考虑抢钻,采用定量进尺定量活动、调整钻井参数和钻井液性能及使用适当浓度堵漏浆的处理原则,实现不影响正常进尺的随钻堵漏,摸索出一套火成岩层兼顾井漏与正常进尺的井漏处理新技术。应用该整套井漏处理技术后,条28井节约复杂时效57.9%,平均成本降低45.4%,节约31.8万元,为同区块火成岩层井漏的预防与处理提供了借鉴。     

国外Y区S25井堵漏技术

国外Y区HOS区域南部边缘Pabdeh地层灰岩裂缝性发育,岩性为低强度白云岩,钻进施工过程中易发生漏失,漏层分布没有规律,漏失层位多且具有连续漏失特点,在漏速对密度敏感的井段难以堵漏,且裂缝性漏失地层的承压堵漏施工困难。针对上述难点,应用DL-A高温高压堵漏实验仪器,以2 mm圆孔模板,对不同配方桥堵剂进行了模拟堵漏实验,优选出了适合2 mm孔隙和裂缝性地层的桥堵剂,提出了该地区上部地层漏失以防为主,防堵结合的技术措施;中部地层采用低密度钻井液钻穿漏层,中下部地层采用随钻堵漏与承压堵漏相结合的钻井液技术,并优化堵漏浆配方以提高地层承压能力,该项技术在S25井应用中获得了良好的堵漏效果。     

涪陵页岩气田油基钻井液随钻堵漏技术

涪陵页岩气田焦石坝区块三开水平段采用油基钻井液钻进过程中,因堵漏材料与现场钻井液配伍性差导致堵漏成功率低、易复漏,针对该问题,研究了油基钻井液随钻防漏堵漏体系。基于"刚柔并济,变形封堵,细粒充填及限制渗透"的堵漏原理,通过室内试验,优选了JHCarb刚性堵漏剂、HIFlex变形颗粒与H-Seal弹性封堵剂,并配制了油基钻井液用随钻防漏堵漏体系。该体系与油基钻井液配伍性好,耐油耐温性能佳,可长时间在井浆中循环,预防渗透性漏失,封堵宽度小于3.0 mm的裂缝,承压能力大于7 MPa。该体系在焦石坝区块页岩气水平井水平段油基钻井液钻进过程中进行了应用,有效防止了易漏地层的渗透性漏失,成功解决了钻进过程中漏速10.0 m3/h左右的漏失问题。研究结果表明,该油基钻井液随钻堵漏技术能解决页岩地层的漏失问题,有效提高了地层承压能力,保证了固井作业顺利进行。      

渤海油田裂缝性油藏地质工程一体化井漏预警技术

为了解决渤海油田裂缝性油藏钻井过程中因断层、裂缝引起的井下漏失等问题,提出了地质工程一体化井漏预警技术。在叠后地震大中尺度断层刻画的基础上,通过滤波、断裂增强等特殊处理,进行属性优选及多属性融合,精细刻画中小尺度裂缝,建立了多尺度裂缝三维空间分布模型,设计井眼轨道时避开漏层,进行钻前风险提示,指导钻井作业采取相应的防漏堵漏措施;钻进过程中开展井漏风险随钻跟踪,实时调整并反馈井漏风险预测结果,及时优化井眼轨道,形成了随钻过程中漏层动态避钻技术,以充分保障钻井作业安全,降低钻井成本。钻前风险预测、钻进中井漏跟踪及随钻井眼轨迹实时优化等技术在旅大X油田应用后,实现了一趟钻规避断层漏失段。地质工程一体化井漏预警技术能够降低钻井风险,保障裂缝性油藏的钻井安全,为渤海油田增储上产提供了技术支撑。      

钻遇多压力系统气层溢漏同存规律研究

钻遇多压力系统气层,多个不同地层压力系数的漏层、喷层常同存于一个裸眼中,钻进过程极易发生溢漏同存的复杂情况。目前国内外对多压力系统气层溢漏同存的研究,往往局限于现场堵漏压井处理工艺技术。文中阐述了多压力系统气层溢漏同存时的物理规律,并根据井筒环空多相流的理论建立了数学模型,系统总结了气液两相流型转换准则和不同流型的压降计算公式,得出了不同工况下多压力系统气层溢漏同存时的井筒环空压力曲线,以及气液两相流型沿井深的分布。计算结果表明:溢漏同存时井筒环空压力迅速下降,溢流态势更加严重;井筒环空的液体流量急剧减少,气体迅速向上滑脱和运移,导致气液两相流型分布变化较大,模拟结果对现场溢漏同存处理技术具有重要的指导意义。     

顺北5-8井志留系破裂性地层提高承压能力技术

新疆顺北区块古生界志留系地层由于地质构造运动强烈,断裂带附近缝网发育,且深层存在高压盐水层,钻井液安全密度窗口窄,井漏严重且高发。针对志留系防漏堵漏技术难点,深入分析了志留系破裂性地层漏失特性,通过地质、测井、岩屑等资料分析漏层岩性及孔渗特征,根据实钻数据、测井和水力学等方法分析漏层通道的大小和连通情况,对地层承压能力影响因素进行了细致分析,针对主要裂缝地层开发了抗高温致密承压堵漏配方,并根据不同的漏失类型制定了"随钻封堵、逐步强化、分段承压、稳步推进"的防漏堵漏技术思路,在顺北5-8井进行防漏堵漏作业13次,均获成功,有效提高了地层承压能力,井漏复杂处理时间同比大幅度减少60%。      

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。     

化学凝胶堵剂承压堵漏技术在顺北3井的应用

顺北3井是位于塔里木盆地顺托果勒低隆北缘构造的一口勘探井,该井二叠系火成岩裂缝发育,地层胶结差、易破碎,承压能力弱,钻井时发生6次井漏,先后使用桥浆、水泥浆等堵漏方式,堵漏效果不佳,一次堵漏成功率低。针对二叠系地层承压能力弱等问题,通过复配使用多种特殊纳米级堵漏材料,研制出一种化学凝胶堵剂HND-1。通过机理分析可知,HND-1具有"多元协同封堵"作用,能够大幅地提高地层的承压能力。室内性能评价结果表明,用HND-1配制的化学凝胶堵漏浆的稠化时间在4~20 h内可调,24 h的抗压强度可达12 MPa以上,密度在0.8~2.25 g/cm3内可调,与其他外加剂的配伍性能好。HND-1化学凝胶堵漏浆在顺北3井二叠系裂缝性漏层进行了现场试验,承压效果良好,现场试压5 MPa,30 min压降为0.2 MPa,二叠系当量密度达到1.55 g/cm3,满足了二叠系承压能力的要求。      

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...     

玛湖区块易漏地层防漏堵漏技术

通过玛湖区块易漏地层的漏失量、地层孔隙度和裂缝发育以及漏失压力剖面,分析玛湖区块漏失特征和漏失机理,采用形貌分析和粒径匹配方法,筛选防漏堵漏材料,评价和优化区域防漏堵漏体系。研究发现,玛湖区块二、三开漏失量大且复杂时率高,其中八道湾组、白碱滩组、克拉玛依组和乌尔禾组等地层孔隙和裂缝发育,承压能力差,为漏失多发地层;针对现场使用的防漏堵漏材料,提出了新的形貌优化组合以及微米级、毫米级的粒径匹配原则;所构建的SDSZ防漏体系砂床滤失深度较现场体系降低50%左右,SDDL堵漏体系的承压封堵能力可达7 MPa以上,且堵漏剂土酸酸溶率达60%以上。现场应用效果显著,漏失易发井的防漏成功率高达75%,堵漏作业一次堵漏成功率可达80%。研究结果表明,该防漏堵漏体系,可有效解决玛湖油田易漏地层的井漏问题。      

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川东北部宣汉—开江地区目前为川东地区天然气勘探的主要区块，钻井中井漏普遍，给钻井生产带来重大损失，严重影响井下施工安全。因此，正确认识漏失的性质、原因以预防和采取有效措施治理井漏是宣汉—开江地区钻井中迫切需要解决的问题。文章对宣汉—开江地区恶性井漏的特点及地质因素进行了分析，该区恶性井漏的特点是漏失井段长，漏失层段多，漏速大，漏失量大；沙溪庙组—自流井组、嘉五1亚段及飞仙关组地层恶性井漏特征明显，发生的频率高。资料表明，发生恶性井漏的漏层的漏失通道及储液空间主要为大型溶洞或大型裂缝系统；纵向压力剖面上，近地表正常静水柱压力带常发生恶性井漏，压力过渡带恶性井漏发生的频率相对较高，异常高压带较少发生恶性井漏；不同的压力带及复杂压力系统共存条件下，容易产生新的漏失通道或储液空间，诱发恶性漏失。     

中原油田调整井钻井液配套技术

随着中原油田近几年定向调整井、加密井的增多。地层压力系统出现紊乱,地下已形成多套压力层系,加之注采井网密度过大．整个油田的压力系统处于难以掌握的混乱状态。钻井中因漏而塌、因塌而卡,由防漏导致出水,因压井而诱发井漏等复杂情况时有发生。针对濮城、文东区块的地质特点,制定了“调整井钻井液综合配套技术”．该技术包括防漏堵漏技术、防卡润滑技术、防塌技术、流变性控制及清砂工艺、防渗水措施等一系列配套技术。     

自适应防漏堵漏钻井液技术研究

针对钻井液漏失地层非均质性强及漏失通道尺寸难以准确预知等问题,提出了自适应防漏堵漏钻井液技术。该技术无须明确预知漏失地层孔喉直径,能自适应封堵岩石表面较大范围的孔喉,对较宽孔径分布的漏层具有很好的封堵作用,封堵速度快,封堵层浅,适合于油层防漏、堵漏。室内评价表明,自适应防漏堵漏钻井液能在一定范围内对不同孔径分布的漏层产生良好的封堵作用。封堵率达到90%以上,封堵带压力强度大于9MPa,封堵厚度小于1cm,切片后渗透率恢复率达90%以上。现场应用证明,自适应防漏堵漏钻井液能有效提高地层的承压能力,并且有良好的防漏及堵漏效果。     

双庙1井喷漏同存复杂井况的处理

双庙1井是一口高压气层喷漏同层、下喷上漏，伴有多压力系统多漏失层的复杂井，多次打水泥和桥塞加水泥堵漏，井漏均未得到有效的控制。由于井漏导致井内液面下降致使井内液柱压力降低，同时使原来封堵上部漏层的桥塞反吐造成钻头卡死，又因井口下闸板防喷器长期处于高压工作状态，并被高压气体携带的固相颗粒刺穿，严重威胁井口安全，最终采用新型聚合物堵漏材料特殊凝胶堵漏剂尾追水泥浆的方案，一次施工便成功堵住了多点漏层和封隔了主漏层以下、钻头以上环空。测井结果表明，水泥环在2250～3200 m，返高2355 m，返高以上至漏层环空特殊凝胶柱近100 m，成功地解决了双庙1井喷漏同层的复杂井况问题。