煤层气裂缝性漏失井新型堵漏技术研究

裂缝性漏失是目前煤层气钻完井过程中普通存在的现象,它严重影响了煤层气勘探开发进程。以鄂尔多斯盆地东缘某煤层气区块为例,针对其裂缝性漏失的基本特征,开展了裂缝形态的分析,建立了裂缝分析计算模型,通过室内实验优选了4种膨胀堵漏材料,并以此为基础提出了适应于该区块的4种膨胀堵漏工艺。现场应用表明：所建立的裂缝分析计算模型可为堵漏材料粒径的选择提供依据;所优选的4种堵漏材料可作为良好的桥塞材料或充填材料;所提出的4种膨胀堵漏工艺通过合理组合使用,能对不同漏失井产生良好的堵漏效果;在堵漏过程中配合使用膨胀封隔器可实现关井,从而可以大幅提高堵漏的速率和效率。     

延迟膨胀颗粒堵漏剂的研究与应用

井漏是严重影响钻井生产正常进行的井下复杂情况之一，目前所采用的堵漏方法主要是桥塞堵漏和快干水泥堵漏，桥塞堵漏所采用的材料多由天然物质加工而成，它们的吸水膨胀能力较小或不具备吸水膨胀能力，在钻井堵漏时，往往易造成堵漏效果不佳和堵漏后发生重复性漏失。延迟膨胀颗粒堵漏剂WEA-1是一种吸水膨胀性很强的树脂，具有延迟膨胀的特征，因此能够保证颗粒材料有足够的时间进入井下漏失层位后继续膨胀，其吸水膨胀体积倍数可以达到4～8倍，同时，WEA-1的机械弹性形变能力强，拉伸强度大，封堵强度高，与各种水基钻井液配伍性好，能够达到良好的堵漏效果和有效提高地层承压能力的目的。延迟膨胀颗粒堵漏剂在彩南油田的C2872井、C3002井和霍001井进行了应用，堵漏均很成功，用WEA-1堵漏浆堵漏后，循环钻井液均再未发生漏失。     

川南页岩气钻井井漏特征及堵漏技术研究与应用

川南页岩气井区地质地貌复杂,缝洞发育明显,各层段恶性漏失频发,堵漏工作难度大,复杂处理周期长,钻井提速受到严重制约。针对上述工程地质难题,开展了川南地区页岩气钻井井漏特征分析和井漏防治技术现状评价,系统阐述了桥塞堵漏、水泥堵漏、多相混输堵漏、遇水快速凝固堵漏、油基钻井液堵漏等技术工艺的封堵效果。川南页岩气井区以裂缝性漏失为主,纵向上呈明显的“三段式”特征。表层地层井漏治理难度大,尚未得到很好解决;中部地层采用随钻、桥堵、水泥堵漏和清水强钻工艺,井漏防治效果较好;下部地层存在承压堵漏无效、龙马溪组溢漏同存的难题。研究形成了复合桥塞堵漏、桥塞+高滤失堵漏、桥塞+水泥浆堵漏、凝胶+水泥浆堵漏等综合堵漏工艺技术,通过集成应用,整体堵漏成功率提高至56%,治漏成效显著。针对当前仍存在的表层漏失处理工艺受限、井漏治理时间长、缺乏精确的漏层诊断技术等问题,建议开展漏失层诊断等技术攻关,研发漏失通道适应能力强的堵漏新材料、新工具及配套工艺。     

快速滤失固结堵漏材料ZYSD的研制及应用

裂缝性漏失的漏失通道复杂且诱导敏感性强,采用常规桥塞堵漏材料堵漏,由于堵漏材料的粒径难以与裂缝尺寸相匹配,堵漏成功率低,且易发生重复漏失,而采用水泥浆堵漏,不但水泥浆驻留性差且存在安全风险。为此,根据"快速滤失驻留+纤维成网封堵+胶凝固化"的堵漏思路,选用滤失材料、纤维成网材料及胶凝材料复配了适用于裂缝性漏失的快速滤失固结堵漏材料ZYSD。室内性能评价表明:ZYSD堵漏浆的悬浮稳定性好,1 min析水率小于5%;滤失速度快,在0.69 MPa压力下全滤失时间为10~15 s;封堵能力强,在缝宽5.0~10.0 mm裂缝中形成封堵层的承压能力达18.5 MPa。ZYSD堵漏材料在鄂北、延长、冀东、中原和涪陵等油气田应用了32井次,一次堵漏成功率达87.5%,且未再发生重复漏失。这表明ZYSD堵漏材料可以有效解决裂缝性漏失堵漏成功率低、堵漏有效期短,易发生重复漏失的问题。      

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。     

驴驹河储气库井多级承压堵漏技术与应用

针对大港油田驴驹河储气库部分井三开薄弱点多、井筒完整性较差、整体承压能力不足，文章在深入分析漏失机理的基础上，固井前采用了多级承压堵漏技术逐级提高裸眼段的整体承压能力。第一步针对个别天然致漏点的封堵问题，优化出以合金铝颗粒、延迟水化膨胀材料为核心的高承压桥接堵漏配方，形成三种不同裂缝尺寸的堵漏配方，堵漏作业后实验用楔板承压能力均超过13 MPa,抗返排压力超过2.5 MPa。第二步针对井筒整体承压能力不足的问题，优化出一种树脂固结堵漏浆，该浆体密度适中(1.3～1.4 g/cm³),酸溶率高(≥70%),强度适中(3～5 MPa),稠化时间可调。经过两种堵漏作业的强化后，实验所用的三种不同尺寸楔板封堵层承压能力均超过18 MPa,抗返排能力超过6.5 MPa。以此为基础形成的多级承压堵漏技术在HK6井应用效果良好，一次性堵漏成功，承压能力提高5.5 MPa,耗时3 d,相比同区块前期漏失井的堵漏作业周期缩短80%～90%,大幅度缩减承压堵漏时间。     

缅甸D区块钻井防漏堵漏技术

缅甸D区块油气资源丰富,但钻进过程中存在许多亟待解决的问题。通过分析已钻井Patolon-1井、Yagyi-1井和正在钻井施工的Patolon-2井的情况,认为影响该区块钻井时效和井下安全的主要因素是地层漏失。分析了缅甸D区块地层的漏失特点、漏失原因及地层压力的分布规律,研究应用了水泥浆、膨润土浆双液法堵漏技术和随钻堵漏钻井液技术。缅甸D区块上部低压层的漏失主要采用双液法堵漏技术或化学堵漏技术处理;下部高压地层的渗透性漏失主要采用随钻堵漏技术和桥塞堵漏技术处理。现场应用也表明,上述技术堵漏效果很好,为缅甸D区块顺利完井提供了技术保证。      

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。     

恶性井漏治理现状及展望

通过实例阐述了当前石油钻井工程中存在的诸多恶性井漏现象,包括溶洞型井漏,地下水层漏失,承压堵漏中的频繁性复漏和大量返吐现象。分析了治理此类严重井漏的多种现有技术的缺陷,现有桥浆/智能凝胶+快干水泥浆或者投树脂堵漏球+桥浆+快干水泥浆等方法,治理溶洞型井漏和地下水层漏失时成功率低;膨胀波纹管技术施工工期长,工艺复杂,成本高,配套工具质量可靠性差;堆积堵漏原理中常用植物堵漏材料抗温抗压抗腐蚀性差,常用矿物堵漏材料易破碎,堵漏材料颗粒彼此独立未胶结固化成一个整体。为更好地解决此类复杂井漏状况提出了新方法和新工艺,包括研发一种特殊封隔短套管解决溶洞型井漏和地下水层漏失;研制出系列新型承压堵漏材料和固化剂/热固性树脂复配形成新型桥堵浆,解决频繁性复漏和大量返吐现象。     

塔里木山前构造克深7井盐间高压盐水处理技术

克深7井井深为8 023 m,盐层埋深为7 211 m,采用高密度全油基钻井液钻开盐层,钻至井深7 764 m处钻遇盐间高压盐水层,压井液密度达2.55 g/cm3,在实施压井作业过程中发生了严重漏失。在采用专用油基钻井液配套堵漏材料和桥塞堵漏未成功后,采用了水基堵漏浆与油基钻井液混合的沉淀隔离新工艺,在堵漏材料中引入了国外高强度承压材料,将其与膨胀效果好的核桃壳等材料复配使用,堵漏成功。应用结果表明,常规的桥浆堵漏和油基钻井液配套的堵漏材料均不能应对克深7井这种异常复杂地层,沉淀隔离新工艺配合适当比例的多种堵漏材料,对处理高压盐水层压井及井漏等复杂情况实用可行。     

快捷堵漏剂的研制及应用

桥塞堵漏技术以其安全、经济和操作工艺简单而备受好评，并被现场普遍使用。但因地层漏缝开口尺寸无法准确掌握，只能凭现场有限的资料分析和经验制订堵漏方案，经常出现一堵就止漏和一循环又复漏的问题，造成人力、物力、财力的巨大损失，探索新的堵漏方法已十分必要。从分析研究桥塞堵漏技术的机理和缺陷入手，研制了一种商品名为HHH的高失水堵漏剂。并在室内评价了该堵漏技术对不同开口尺寸的漏缝的堵漏效果，将该技术应用于处理剑门1井的喷漏同层抢险和LG10井的恶性井漏，堵漏施工中均取得良好效果。现场应用结果表明，该堵漏技术具有如下特点：堵漏剂固相含量高（浓度30%～40%），粒径小（微米级）。因此，容易进入各种形状的致漏裂缝空间，对大、中、小漏均适宜； 堵漏剂短时间全失水，滤饼致密、承压高及酸溶率高；堵漏剂密度在1.15～2.40 g/cm³范围内可调，可泵性及悬浮稳定性均良好；采用清水配制，使用简单，施工时间短；堵漏成功率高、复漏率低。     

桥浆混水泥堵漏技术在迪那11井的应用

迪那11井位于库车坳陷东秋立塔克构造东倾末端1号构造带上，取心发现岩心顶部有2条相互平行长0．34mm，宽0．5－1．0mm的半张开垂直缝，表明库车山前构造的井漏，既有水平裂缝漏失，又有垂直裂缝漏失，影响了现场对漏失类型判断以及采取相应的措施，通过分析堵漏材料的作用机理，选出3种不同密度的钻井液进行桥浆混水泥堵漏技术，经迪那11井应用表明，对于天然裂缝，诱导裂缝，高渗透非胶结地层发生的井漏，采用桥浆混水泥的技术进行堵漏，能够有效地解决井漏问题，但是为了提高堵漏成功率，应尽量缩短配浆时间，减少堵漏剂在地面的相互作用，才能取得良好的堵漏效果，桥浆混水泥堵漏技术操作简单，成本低廉，效果明显，可随漏随堵，满足了迪那11井施工要求，为高密度钻井发生井漏提供了一种有效的堵漏方法。     

温敏形状记忆堵漏材料实验研究

为改善桥接堵漏材料自适应性及封堵效率,提高复杂裂缝性地层堵漏作业的成功率,基于温敏型形状记忆材料,研制了一种具有热激活特性的形状记忆堵漏剂,经过粉碎、造粒得到不同粒径的形状记忆堵漏剂颗粒。室内评价实验表明,新研制的温敏形状记忆堵漏剂具有良好的力学性能及形状记忆特性,堵漏剂颗粒高温激活后粒径增长率超过55%。裂缝封堵模拟实验表明,温度对温敏形状记忆堵漏剂的封堵效果具有显著影响,高温激活后封堵效果优于传统桥接堵漏材料。构建出一套具有较强自适应性的温敏形状记忆堵漏工作液配方,可成功封堵3～5 mm不同开度裂缝,具有高效自适应堵漏效果。      

热致形状记忆“智能”型堵漏剂的制备与特性实验

裂缝性漏失是钻井工程中的世界性难题,具有裂缝开度不明确、堵漏效率低等特点。传统的桥接堵漏材料对裂缝开度敏感性较强,难以实现有效的自适应架桥封堵。基于形状记忆智能材料学科新进展,利用"热-机械变形"基本原理,研制了不同粒径的热致形状记忆智能型堵漏剂（密度为1.16 g/cm³）,借助傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪和"折叠-展开"形状记忆测试方法,实验评价了其分子结构、玻璃化转变温度和形状记忆性能;测试了高温高压条件下颗粒膨胀及力学性能;开展了长裂缝封堵模拟实验,探讨了裂缝封堵机理。结果表明,热致形状记忆堵漏剂的玻璃化转变温度可依据漏层温度进行调控（72.86~102.35℃）,形状固定率和回复率大于99%;高温高压条件下（120℃、20 MPa）颗粒D90增长率大于40%,激活后抗压强度高,有利于在裂缝中自适应架桥封堵。热致形状记忆堵漏剂激活前为片状,易进入裂缝,达到激活温度后膨胀至立方体块状的三维结构,在一定范围内可自适应匹配漏层裂缝宽度,封堵效率高,采用一套封堵工作液配方即可成功封堵3~5 mm不同开度共存裂缝,实现温敏、自适应、高效封堵作用。     

自胶结堵漏技术研究与应用

为了解决裂缝性、缝洞性地层产生的恶性钻井液漏失问题,对这类漏失的堵漏开展了专项研究,形成了自胶结堵漏技术。该技术以胶结剂和膨润土为原料,采用“双液注浆法”的施工工艺,使堵漏浆滞留在漏失通道内,并发生化学反应,形成具有一定强度的固结体。室内研究结果表明,该堵漏浆具有密度低、黏度高的特点,在80℃下24 h抗压强度不超过11 MPa,有利于钻塞,固结时间可通过添加剂调节。针对裂缝性、缝洞性的恶性漏失,现场试验堵漏效果显著,为优质高效地进行钻井施工提供技术保障。      

热致形状记忆“智能”型堵漏剂的制备与特性实验

裂缝性漏失是钻井工程中的世界性难题，具有裂缝开度不明确、堵漏效率低等特点。传统的桥接堵漏材料对裂缝开度敏感性较强，难以实现有效的自适应架桥封堵。基于形状记忆智能材料学科新进展，利用"热-机械变形"基本原理，研制了不同粒径的热致形状记忆智能型堵漏剂（密度为1.16 g/cm³），借助傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪和"折叠-展开"形状记忆测试方法，实验评价了其分子结构、玻璃化转变温度和形状记忆性能；测试了高温高压条件下颗粒膨胀及力学性能；开展了长裂缝封堵模拟实验，探讨了裂缝封堵机理。结果表明，热致形状记忆堵漏剂的玻璃化转变温度可依据漏层温度进行调控（72.86~102.35℃），形状固定率和回复率大于99%；高温高压条件下（120℃、20 MPa）颗粒D90增长率大于40%，激活后抗压强度高，有利于在裂缝中自适应架桥封堵。热致形状记忆堵漏剂激活前为片状，易进入裂缝，达到激活温度后膨胀至立方体块状的三维结构，在一定范围内可自适应匹配漏层裂缝宽度，封堵效率高，采用一套封堵工作液配方即可成功封堵3~5 mm不同开度共存裂缝，实现温敏、自适应、高效封堵作用。     

北部湾盆地徐闻X3井抗高温承压堵漏技术

徐闻X3井是中石化在北部湾盆地部署的一口重点预探定向井,该井渐新统涠洲组下部地层裂缝孔隙较为发育、地层承压能力低、钻井液漏失严重且井下温度高达180 ℃,导致部分堵漏材料高温后失效,采用常规桥接堵漏和水泥浆堵漏效果不理想,需研发出抗高温承压堵漏技术。为此,通过实验室试验优选出抗高温架桥材料高强支撑剂GQJ、抗高温纤维材料SW,以SAN-2工程分布理论为指导,加入不同粒径的CaCO₃和云母作为片状填充材料,并配合高失水剂HH-1及无机盐CaO,形成了抗高温承压堵漏配方,室内模拟0.5～4 mm裂缝宽度承压能力高于12 MPa。现场采用分段逐级堵漏法注入配制好的堵漏浆进行承压堵漏作业,在地层复杂情况下将地层承压能力提升至4.5 MPa,徐闻X3井第三次开钻固井期间再未发生漏失。实践证明,所研发的抗高温承压堵漏技术能够满足该井的固井施工要求,取得了较好的应用效果。     

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。     

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。     

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。