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。     

聚合物胶囊增稠堵漏技术实验研究

针对裂缝、洞穴地层和粗孔隙渗透性地层中发生的严重进井漏最难处理的状况,提高堵漏效果的重要途径之一是应用具有高堵塞性能的堵漏剂和工艺技术。文中提出了一种将聚合物溶胶胶囊混入水泥浆进行堵漏作业的新方法。室内实验结果表明该堵剂具有3个主要特性：直角稠化特性;桥塞特性;初终凝时间间隔短。这些特性大大提高了水泥浆类堵剂的封堵能力,文中还从堵漏剂要适合漏失层特征的角度探讨了水泥浆类堵漏剂的堵漏机理。     

聚合物胶囊增稠堵漏技术实验研究

裂缝、洞穴地层和粗孔隙渗透性地层中发生的严重井漏最难处理,提高这类地导堵漏效果的主要方法之一是应用具有高堵塞性能的堵漏剂和相应的工艺技术。文中提出了一种将聚合物溶液胶囊混入水泥浆进行堵漏作业的新方法。室内实验结果表明该堵剂具有有３个主要特性：直角稠化特性、桥塞特性、初终凝时间间隔短。这些物质性大大提高了水泥浆类堵剂的封堵能力。文中还从堵漏剂要适合漏失层特征的角度探讨了水泥浆类堵漏剂的堵漏机理。     

碳酸盐岩裂缝溶洞层胶质水泥堵漏技术——以川东地区蒲005-2井为例

针对川东地区蒲包山构造三叠系嘉陵江组地层压力系数低、漏失井段长、漏层和水层同时存在等复杂钻井难题,提出利用胶质水泥堵漏技术来解决上述问题的技术思路:①将水泥浆与钻井液以一定的比例混合,形成胶质水泥浆,降低水泥浆密度和凝固强度,提高堵漏成功率;②在钻井液中加入氯化钙,以调节胶质水泥浆稠化时间;③施工前做好胶质水泥浆的配方比例;④用高浓度膨润土浆为隔离液,减少地层水对堵漏浆的稀释;⑤施工中,使胶质水泥浆至少2/3进入漏层,对整个裸眼段彻底封堵;⑥用两台水泥车配合施工,通过调节水泥车排量来实现配方比例;⑦施工结束后,适当缩短候凝时间,控制水泥塞强度,避免钻水泥塞过程中钻出新井眼。将上述措施应用到蒲005-2井获得了成功,为解决川东地区浅层碳酸盐岩裂缝—溶洞型井漏问题又探索出了一条新的途径。     

智能凝胶+快干水泥堵水堵漏技术在YB204-2井的应用

元坝气田海相地层由于具有多套压力系统，导致钻完井过程中出现地层出水、又喷又漏，甚至喷漏同层等井下复杂，采用常规堵漏技术无法快速有效解决上述问题。为解决该难题，采用了智能凝胶+快干水泥堵水堵漏技术，其基本思路是智能凝胶进入漏层后停止流动，并充满裂缝、溶洞空间，且难以与油、气、水相混合，起到隔水堵漏作用，随后快干水泥浆进入漏层，迅速稠化凝固，封堵出水、漏失通道。该技术在YB204-2井下三叠统飞仙关组二段又喷又漏井下复杂处理中进行试用，成功解决了堵水、又喷又漏及喷漏同层难题，该项技术为类似地层的堵水堵漏工程施工提供参考。     

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％.     

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.     

抗高温井下交联固结堵漏技术在塔河油田的应用

塔河油田奥陶系碳酸盐岩缝洞地层埋深超过6 000 m,地层温度可达130℃;由于地层压力亏空严重,建立循环的漏失压差超过10 MPa;缝洞漏层还存在连通性好、地层水矿化度高的特点。针对漏层高温、高压差、高矿化度的特点,提出采用井下交联固结堵漏技术解决深井缝洞的漏失难题。通过室内评价表明,井下交联凝胶材料SF-1在地层高温、高Ca2+环境中可发生交联反应并迅速增稠,黏度在10 000 m Pa s以上,滞留性强,且抗温达130℃。后续注入的化学固结堵漏材料HDL-1可与滞留在通道中的SF-1进一步反应,凝固形成封堵强度在15 MPa以上的致密封堵塞。该技术在塔河油田TH12179CH井奥陶系漏层一次堵漏成功,为深井缝洞性恶性漏失提供了一种有效的堵漏方法。     

陇东恶性漏失区域充气钻井及封堵技术研究与应用

陇东地区洛河组裂缝极为发育,承压能力低,漏失频繁,尤其大型漏失、恶性漏失多,防漏堵漏难度大,一次堵漏成功率低,处理复杂时间较长,成为安全快速钻井的主要障碍,严重影响了陇东地区的勘探开发速度。早期在陇东地区进行了基于充气钻井的防漏治漏现场试验,充气钻井成功抢钻漏层,在防漏钻进方面取得了显著效果,但是在抢钻后堵漏、窄密度窗口参数控制、特低地层压力系数地层充气液循环建立等方面还存在一定技术难度。文章通过对陇东地区漏失特点、出水和漏失同存地层的充气钻井技术、漏层封堵技术等进行了深入的研究分析,提出了适合陇东地区的充气防漏钻井和漏层封堵技术方案,并应用于ZH454井,取得了显著地防漏治漏效果,为陇东地区以及类似地区的防漏治漏提供了新手段,有利于提高恶性漏失区块的勘探开发速度。     

塔河油田托普台区块二叠系堵漏技术探讨

塔河油田托普台区块含二叠系井的漏失是该地区钻井、固井的一项技术难题。通过对二叠系微观矿物组成、地层岩石结构及力学特征、漏失通道特性的分析和研究,深入的开展托普台区块二叠系水泥浆堵漏工艺和堵漏水泥浆体系的研究,并应用于现场施工,较大幅度地提高了一次性堵漏成功率,降低了作业成本,保证了固井施工水泥浆返高。     

溶洞堵漏用遇水增稠承托液的室内研究

处理大溶洞、大裂缝引起的失返性漏失,目前主要采用水泥浆进行堵漏。施工中,在注入水泥浆之前,需注入起承托作用的高黏度承托液,保证水泥浆停留洞口,从而达到堵漏目的。目前常用的承托液主要以高黏度稠浆为主,极易被地层水冲稀,无法起到承托目的。通过室内合成高分子聚合物YSZC-1,并将YSZC-1与油基液体复配,形成一种遇水增稠型油基承托液,该承托液黏度可调,能满足现场施工要求。遇水增稠的特性从根本上避免了承托液被冲稀导致溶洞堵漏失败的可能。该承托液与清水、水基钻井液混合后,表观黏度呈指数级上升,承托液与水基钻井液按照体积比1:1混合时,混合后承托液黏度最大,体积比上升至1:9时承托液表观黏度仍然达到133 mPa·s,具有很强的抗稀释性,在150℃,老化16 h,表观黏度无明显下降。该承托液抗盐能力达到饱和,抗Ca2+能力在5%左右,具有很好的抗盐性,与水泥浆有较好的相容性,不会造成水泥浆“闪凝”影响施工安全,能满足溶洞堵漏对承托液的各项要求,提高溶洞堵漏成功率。      

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。      

分级堵漏技术在鄂尔多斯盆地东部的应用

为了解决鄂尔多斯盆地东部刘家沟组-石千峰组地层的井漏问题,通过扫描电镜分析岩心样品、X衍射分析岩屑样品和对区域地质资料的研究,发现高含伊利石和绿泥石、低含高岭土和蒙脱石的刚性地层遇水失稳和网状缝发育是引起该区井漏严重和堵漏困难的主要原因。从抑制裂缝壁遇水失稳和用含不同直径刚性颗粒的桥塞型复合堵漏剂封堵不同宽度裂缝的思路出发,通过实验室优化和室内模拟实验,形成了分级堵漏剂配方及分级堵漏技术。分级堵漏剂主要成分包含0.4%～0.5%生物凝胶增稠剂、5%～7%钻井液用复合堵漏剂Ⅱ和含刚性颗粒不等的桥塞型复合堵漏剂。通过8口井现场应用表明,分级堵漏技术能够封堵裂缝宽度小于6 mm的裂缝性复杂井漏,堵漏后漏点地层承压高,满足后续钻井施工承压要求,且在堵漏后至完井期间未发生井漏。研究结果表明,分级堵漏技术适合鄂尔多斯盆地东部刘家沟组-石千峰组复杂裂缝性井漏,值得进一步推广。      

形状记忆聚合物型温控膨胀堵漏剂的制备及应用

针对裂缝性漏失地层,利用低聚物树脂单体与交联剂和增韧剂在催化剂作用下加热交联,制备温度触变模式的抗温承压形变聚合物膨胀堵漏剂SDP,以自适应漏失空间架桥堵塞。研制SDP系列聚合物板材常温抗压强度≥71.62 MPa,高温抗压强度≥17.21 MPa;在激活温度环境下,膨胀延迟时间为40.07～53.43 min,随着环境温度的升高,膨胀延迟时间降低。其不同粒径颗粒复配后可对裂缝膨胀架桥封堵,9%浓度的堵漏液承压能力≥9.5 MPa。将温控膨胀堵漏剂复配刚性和弹性颗粒、柔性纤维等材料在宁夏兴1井进行了应用,解决了延安组煤层裂缝性反复漏失问题,一次堵漏成功率100%,漏失量相比降低了77.67%。      

长庆苏25断块低压易漏失气井固井技术

针对长庆地区苏25断块地层易塌、易漏、大量出水、目的层低压异常、漏失严重等复杂情况，采用正注反挤的固井方法与适宜的水泥浆技术（分段封固、梯度凝结），防漏失、防失重，压稳气层；在有效减少井底液柱压力防漏的基础上，使用不同堵漏材料，复合堵漏，防漏与堵漏结合，彻底控制住漏失；在调整水泥浆密度、抑制地层出水的基础上，改善水泥石内部结构，增加地层出水阻力，防洛河水腐蚀。经过数口气井的固井实践，该技术得到不断完善提高，积累了一些有益经验。     

新型延迟膨胀堵漏剂特性实验研究

裂缝性地层严重井漏难题严重制约复杂地质条件油气高效钻探开发。目前常用桥接堵漏材料可变形性较差,而常见吸水树脂类堵漏材料的膨胀速度过快,导致上述堵漏材料难以在漏失通道中形成致密承压封堵层。为此,研制了一种新型延迟膨胀堵漏剂SDSAP,密度为1.52 g/cm3,粒径为0.425~3.35 mm,可根据漏失情况进行调节;具有良好的吸水膨胀性能以及抗压性能、抗盐性能;吸水膨胀后具有可变形性,适用漏失通道尺寸范围较宽;具有适度延迟膨胀效应,常温下膨胀速率较低;同时具有一定温度响应特性,在地层高温刺激下可快速膨胀,有利于降低封堵层形成时间,减少漏失量。基于延迟膨胀堵漏剂SDSAP,协同复配刚性、弹性及纤维等类型堵漏材料,实验优化得到了适用1~3 mm开度裂缝的致密承压堵漏工作液体系配方,承压能力达7 MPa以上,且漏失量较低,可用于较好解决复杂裂缝性地层井漏问题。      

聚合物凝胶堵漏技术研究进展

介绍了近年来国内外聚合物堵漏材料的研究应用及发展状况，聚合物凝胶堵漏的施工工艺以及聚合物凝胶为主的堵漏材料的各种实验评价手段。经分析对比发现：采用不同装置评价得到的聚合物凝胶堵漏性能差异很大，聚合物堵漏材料堵漏技术的施工工艺严重影响聚合物凝胶堵漏的成败，施工前要分析井漏发生的原因，确定漏层位置、类型及漏失严重程度，建立科学的施工设计，精心施工，堵漏浆液的配制必须按要求保质保量，确保聚合物堵漏剂能够进入漏层，发挥功效。虽然聚合物凝胶堵漏技术处理井漏已获得一些成功，但仍然没有根本解决裂缝性、溶洞性地层严重井漏问题，其堵漏机理的研究还处于初步阶段，还没有形成统一的标准，聚合物堵漏技术的机理研究还需进行大量的工作。     

可控胶凝堵漏剂的研究与应用

针对重庆涪陵焦石坝区块页岩气开发过程中,从钻表层至完钻频繁发生溶洞、裂缝性恶性漏失,且堵漏成功率低的难题。中原固井公司通过对堵漏胶凝材料、触变剂、纤维增韧剂、膨胀剂、微胶囊及表面调节剂等材料的研究,研制出一种可控胶凝堵漏剂,并在室内对其堵漏性能、机理进行了评价、分析。可控胶凝剂对渗透性、大孔道、裂缝性和溶洞性漏失地层具有很好的堵漏效果。该堵剂适应温度为30～80℃,凝结时间可调,固化体强度常压4 h可达到5.0 MPa,8 h强度达到10 MPa以上,承压强度大于14 MPa,并具有抗水侵能力和强触留能力。现场应用的45口井,堵漏成功率达到了80%以上。可控胶凝堵漏剂为溶洞、裂缝性漏失堵漏的探索作出了积极的贡献。      

化学固结承压堵漏技术在明1井的应用

明1井是中原油田普光分公司部署在普光区块的1口预探井,该井雷口坡组以上地层由于裂缝发育、断层多、地层破碎、胶结性差,加之钻井液密度窗口窄,多次发生失返性恶性漏失。采用桥堵、可控胶凝、水泥浆、凝胶等多种堵漏方式,均告失败,采用常规承压及雷特承压堵漏方法,但效果均不好。后采用化学固结浆封堵施工井段,采用交联成膜浆保护施工井段以上裸眼地层,防止憋挤时压漏上部薄弱地层,提高了地层承压能力,达到了施工要求,为顺利完成该井的施工任务提供了安全保障。化学固结堵漏材料是一种高价金属离子纳微米级材料,具有微小膨胀功能,密度在1.05～1.90 g/cm3之间可调,抗温达180℃;交联成膜浆使用高强度桥接堵漏材料代替常规的桥接材料,并引入化学交联固结材料,抗返吐能力大于3 MPa,抗温大于180℃,抗压差大于20 MPa。该化学固结承压堵漏技术的成功应用,为在易漏地层提高地层承压能力提供了一种有效的堵漏方法。      

裂缝性地层固化类堵漏材料井下运移仿真模拟研究

固化类堵漏材料常用于裂缝性地层恶性漏失堵漏,在裂缝近井壁处形成完整的固结段塞,是堵漏成功的前提。固化类材料进入井筒后难免会与地层流体发生共混,堵漏浆-地层流体两相体积分布随着空间和时间变化,与流体理化性质、施工参数、裂缝几何形貌等有密切关系。为此,采用CFD仿真模拟方法,研究了固化堵漏浆密度和流变参数对堵漏浆裂缝体积分布及流速的影响规律,几何模型选择三维井筒-垂直裂缝模型,模拟压差为1.9 MPa,堵漏浆入口流速为2.5 m/s,两相流模型为VOF模型,井筒和裂缝中原始流体为水基钻井液。模拟结果表明,堵漏浆密度和动切力对其在井筒和裂缝中运移影响少,稠度系数和流性指数对堵漏浆裂缝驻留性能影响显著。稠度系数或流性指数越高,堵漏浆裂缝中流速越小,体积分数越高,低于临界值后,裂缝中将一直以堵漏浆-钻井液共混流体存在。流性指数相比稠度系数对于堵漏浆裂缝驻留能力影响更为显著,牛顿流体和剪切增稠型堵漏浆更利于在裂缝中形成完整段塞。该仿真模拟工作为固化堵漏浆流变性优化提供一定理论基础,有利于提升固化堵漏技术一次成功率。