碳酸盐岩地层复杂井漏的处理

井漏,是碳酸盐岩地层钻井中的一个影响钻井速度及井身质量的主要因素之一。文中主要阐述了对碳酸盐岩地层中的水层漏失、气层漏失、又喷又漏、长段裸眼井漏的处理方法。并指出目前对付井漏最大的难题是缺乏有效的深井测试仪器。     

裂缝性地层漏失机理及堵漏材料新进展*

重点从裂缝性地层漏失机理,堵漏剂种类、配方、工艺等方面综述了近三年的最新研究成果。此外,还介绍 了井眼强化等井漏预防工程技术方法、漏层确定方法的优缺点等。最后给出了一些建议,为以后油气钻井堵漏 作业提供借鉴     

压力衰竭砂岩地层井漏机理及控制技术

井漏是钻井工程中常见的复杂问题,特别是钻进压力衰竭砂岩地层时,井漏现象极其严重。在阐述压力衰竭砂岩地层井漏机理的基础上,归纳了该地层井漏的必要条件;针对该地层的渗透性和诱导裂缝性漏失,分别从钻井液封堵材料、固相材料颗粒粒径与地层岩石孔喉直径和裂缝开口尺寸的关系,以及井壁承压能力、钻井液密度、流变性能与下钻速度优化的角度,探讨了井漏控制技术方法。针对南海莺歌海盆地崖城13-1油气田陵三段地层的特性和井壁承压能力要求,优化设计了Versaclean油基钻井液体系,有效地解决了该地区压力衰竭砂岩地层的井漏问题。     

易漏地层的漏失压力分析

漏失压力是地层产生漏失现象和分析井漏事故的重要参数,深入研究漏失压力对安全钻井具有重要的意义。通过分析漏失地层的特点,将漏失现象划分为自然漏失和压裂漏失,并定义和阐述了极小漏失压力概念。以此为基础,分析了易漏地层的漏失机理,以及漏失压力和孔隙压力、破裂压力之间的关系。研究发现,当前破裂压力的预测方法基本上是建立在井壁不可渗滤假设和Terzaghi有效应力模型的基础上,这些模型建立的基本条件与易漏失地层的特点不符,其计算结果必然与实际情况存在偏差;其次,易漏地层漏失类型主要是自然漏失现象。因此,钻井工程设计中需要建立适合漏失地层的漏失压力曲线而非破裂压力曲线,并把自然漏失作为主要的预防对象。     

长庆油田米绥新区易漏地层漏失机理

米绥新区天然气资源丰富,是长庆油田快速上产的重要战略接替区,但近几年井漏问题的频繁出现已经严重制约效益开发的进程。为了遏制井漏的发生,通过多尺度定量岩石物性实验、微电极成像测井观测和单井四压力剖面分析对该区域的漏失机理展开了研究。结果发现米绥新区的漏层主要在刘家沟组和石千峰组,漏层存在大量微纳米级裂缝,岩心平均动态杨氏模量分别为17.94 GPa、8.47 GPa,平均动态泊松比分别为0.394、0.064;刘家沟组地层的黏土矿物含量超过一半,石千峰组的脆性矿物含量高达72%,成像测井图显示该区域含有张性缝;单井四压力剖面揭示漏层存在低压区,而钻井液密度为1.18g/cm3。最终分析得出高含量的黏土矿物与脆性矿物造成地层内部容易形成水化裂缝和构造裂缝,同时地层压力较低,导致钻井液流向地层中的天然裂缝,最终发生漏失。研究成果不仅揭示了米绥新区的漏失机理,也为后续选择堵漏方法及减少米绥新区井漏事故提供技术指导。     

基于测井资料确定迪那构造的漏层位置

"井漏"是指钻井作业过程中,钻井液漏入地层的一种井下复杂现象。它不仅会耗费钻井时间、损失泥浆、使钻探成本上升,而且还可能导致卡钻、井喷、井塌等井下一系列复杂情况,造成地层伤害。为了有效地实施堵漏作业,必须明确漏失井段的位置、漏失深度和漏失性质。迪那构造上第三系到白垩系砂泥岩地层存在异常高压、压力系数高达2.2,钻井液密度高、窗口窄造成井漏频繁、严重。根据钻井液漏失现象在测井资料上的响应特征,提出了通过常规测井资料结合成像测井资料寻找漏失层段和分析漏失性质的综合评价方法。将该方法用于分析迪那构造的6口井所确定的准确合理的漏层位置、井漏情况,效果明显,为钻井堵漏作业提供了直观可靠的依据。     

漏失循环条件下井筒温度预测与漏层位置判断

针对发生井漏时井筒流体温度预测准确度低和漏层位置判断难度大的问题,在分析漏失循环条件下井筒传热规律的基础上,综合考虑热源项和变质量流动对井筒温度的影响,建立了漏失循环条件下直井井筒温度场模型,利用现场实测数据验证了模型的可靠性,分析了漏失速率和漏失层位对井筒温度分布规律的影响。数值模拟结果表明,与Chen模型相比,所建模型的温度计算结果更接近于实测温度,平均相对误差为2.1%;漏失循环条件下,漏失速率对井底流体温度的影响明显大于其对井口流体温度的影响;此外,漏失发生在上部裸眼井段时,环空流体温度梯度分布曲线上均有一个拐点,且拐点位置与漏层位置一致。研究结果表明,所建模型可以准确预测漏失循环条件下直井井筒中的温度分布,现场可根据环空温度梯度分布曲线判断漏层位置。      

井漏层位确定方法探讨

鉴于目前国内外分析确定井漏层位方法的局限性,综合利用测井、钻井以及地质等资料,提出了一种确定井漏层位的新方法--综合分析法,重点阐述了其基本原理和判定准则.实际资料处理结果表明,该方法综合考虑了影响漏失的主要因素,充分反应了漏失特性,分析输出结果可为连续剖面图,判断分析漏失位置直观、准确率较高,适用于长裸眼多个漏层复杂情况分析,为有效防漏堵漏技术对策的优化和实施奠定了基础.     

科索1井溶洞性漏失层堵漏技术

溶洞性漏失层的堵漏技术是钻井过程中的难题。科索1井在钻至井深48050 m时井口失返,在历时285 h,经过5次桥浆堵漏、1次注水泥堵漏和1次凝胶聚合物堵漏失败后,采用成像测井技术对漏失层的大小和位置进行了准确判断;以漏失层特征为基础,针对常规架桥封堵难以满足施工需要的实际情况,选用大的块状材料为架桥材料、可凝固材料为填充物,形成高强度、承压能力强、持久的堵塞层,成功解决了科索1井溶洞性恶性漏失的堵漏难题,形成了有流动水情况下的溶洞性井漏堵漏技术。      

提高窄安全密度窗口地层固井质量的力学机制研究

窄安全密度窗口地层固井压稳和防漏矛盾突出,固井质量不高一直是困扰该类地层的难题之一.从固井施工过程力学分析出发,研究了固井防窜、防漏的力学机理,并在此基础上提出了一套压稳、防漏的环空压力控制方案.介绍了缅甸某窄安全密度窗口地层固井失败案例,指出了该井固井设计、施工的不足之处并提出了针对性改进方案,为窄安全钻井液密度窗口等复杂条件下固井设计与施工提供参考借鉴.     

尼日尔三角洲泥底辟和泥火山的形成机理

尼日尔三角洲地区存在多个泥底辟和泥火山,在地震剖面上形成反射模糊区,泥火山对油气田储集层具有破坏作用。应用地震综合解释、海底地形图、时间切片和相干体切片等技术,总结了尼日尔三角洲泥底辟和泥火山的地震反射特征、形成机理以及对油气成藏的影响,为油田的储量评价奠定了基础。     

重力置换式漏喷同存机理研究

裂缝性地层在钻进过程中经常出现漏喷同存的情况,造成井控困难、井下复杂情况和储层伤害。但是,漏喷同存的机理目前还处于经验描述阶段,缺少基础理论研究和模型描述。针对直井钻遇单条裂缝时由于重力置换而引起的漏喷同存问题,研究了它的发生条件和气液两相流的流动特征,分别建立了气相模型和液相模型,并通过气液分界面将这两个模型耦合起来。模型计算与试验验证表明,对漏失速率和气体溢流量影响最大的因素是缝宽,其次是压差、钻井液流变性能;通过合理调节井筒压力和改善钻井液流变性能可减缓漏失和溢流。建立的模型与实验结果吻合较好,可为实际钻井工程中处理漏喷同存提供一定的理论依据。      

钻井堵漏用特种凝胶的流变性研究

特种凝胶是一种处理钻井恶性漏失的堵漏剂,它必须具备特殊的流变性才能满足封堵裂缝性及破碎性地层恶性漏失的要求.为此,用可控的HAAKE RS6000型流变仪锥板系统稳态测试了凝胶的流动曲线和黏度曲线,采用了多种经验本构模型拟合凝胶的流动曲线和黏度曲线,均获得了较高的相关系数.在此基础上对凝肢的黏弹性、黏温性以及触变性进行了研究.结果表明,黏弹性实验确定了凝胶的零剪切黏度数量级在102 Pa.s,且具有Burger模型蠕变回复曲线特征;通过密闭同轴旋转系统稳态测试凝胶的黏温性质确定了温度从室温上升到50℃时凝胶表现出轻微的升温增稠现象,当温度高于50℃时,凝胶的黏度温度曲线满足Arrhenius关系;用直观的触变环法测量了凝胶的触变性,凝胶的下行曲线始终低于凝胶的上行曲线,表明凝胶是一种剪切稀释流体,且随着温度升高,凝胶的剪切稀释作用有增强的趋势;凝胶的流变性足以满足解决裂缝性及破碎性地层恶性漏失的要求.     

承压堵漏技术的研究与应用

一些承压堵漏技术存在易发生二次漏失、承压能力难以提高、材料不能抗高温的问题.分析了承压堵漏的机理,认为该技术的关键是阻隔液柱压力向裂缝尖端的传导.开发了抗温达170 ℃的刚性颗粒材料A、弹性颗粒材料B、纤维材料C、可变形充填材料D和高失水材料E,并通过应用楔形模块、钢珠床和砂床模拟漏失地层,优选出了分别适用于裂缝性和孔隙性漏失的堵漏剂配方.该技术在务古4和晋古2-4(加深)井的承压堵漏施工中得到了成功应用,2口井的承压能力分别达到了3和4 MPa,且30 min压力不降,满足了下步施工的要求.     

钻井堵漏用特种凝胶的适用性

特种凝胶是一种处理钻井恶性漏失的堵漏剂,它必须不与(或难与)地层水混合而被冲稀才能满足解决裂缝性及破碎性地层恶性漏失的要求.为此,对凝胶与常用钻井液体系的配伍性、拓展其应用范围的交联体系、抗二氧化碳和硫化氢气体的腐蚀性能和其与水泥浆的相容性等适用性进行了研究.结果表明,凝胶与聚合物、聚磺及KCl体系等的配伍性良好,具有改善失水造壁性,提高钻井液黏度切力的作用;化学交联的凝胶体系抗温达到150℃;二氧化碳和硫化氢气体对凝胶的影响小,但在高温下,低pH值对凝胶性能影响大,凝胶可以用于处理高含二氧化碳和硫化氢地区的恶性漏失井漏;凝胶与水泥浆接触不会发生结块和沉淀,凝胶与水泥浆相容性良好;凝胶的适用性足以满足解决裂缝性及破碎性地层恶性漏失的要求.     

泥页岩地层孔隙压力的预测方法

勘探开发过程中,由于地层孔隙压力预测不准,时常造成井眼坍塌、破裂,这不但影响了工程的进行,而且带来了巨大的经济损失。因此,准确预测地层孔隙压力,对钻井设计中钻井液密度的选择和合理的井身结构设计起着重要作用,同时也是打好一口井的重要因素。文中概述了关于地层孔隙压力预测的一系列方法,并通过实例来说明如何准确预测,最后针对预测方法的局限性提出了一些建议。     

化学堵漏技术在河坝101井的应用

河坝101井是中石化勘探南方分公司在川东北通南巴构造带部署的一口重点区域评价井,完钻井深为5950 m.河坝101井漏层多、裂缝发育、存在大段水层、孔隙大小不一、承压能力难以提高,曾使用高强度凝胶堵漏、桥堵堵漏工艺、水泥浆堵漏工艺、高失水堵漏工艺等,但均未达到堵漏效果.对堵漏效果差的主要原因进行了分析.最后用化学堵漏技术成功进行了堵漏.介绍了该井的工程概况、化学堵漏剂的堵漏原理、化学堵漏施工工艺和承压施工试验.     

希望油田CT-32井石灰岩堵漏技术

CT-32井是位于哈萨克斯坦共和国阿克纠宾斯克州(Aktyubinsk)希望油田(Truva oilfield)北特鲁瓦(North Truva)构造上的一口区域评价井,完钻井深为3 300 m。该井在1 075.87～1 177.46 m井段钻遇了8套漏层,共漏失879 m3钻井液,损失时间为45.625 d。通过制定充填与水泥浆复合堵漏的技术措施,采取了向井筒漏层投入做好的砖块、泥球进行架桥封堵,并配合水泥浆封固的堵漏措施,成功地解决了该井的石灰岩漏失问题,研究出了一套适合该区块石灰岩裂缝性漏失的堵漏方法。