随钻防漏堵漏技术的研究与应用进展

井漏是钻井作业中长期存在并且尚未得到有效解决的技术难题。文章介绍了目前国内外随钻防漏堵漏技术的研究与应用现状及常规处理井漏的方法,针对渗透性漏失及裂缝性漏失地层特点,首次提出了基于物理法随钻防漏堵漏技术。该技术通过特殊的井下侧向水力工具,利用旋转射流的水力能量作用在井壁上形成渗透率接近于零的滤饼,即所谓“人造井壁”。井壁不仅渗透率极低,而且具有很高的强度和稳定性,能够承受一定的压差作用。在井眼内可以有效的阻止钻井液漏入地层,从而达到随钻防漏堵漏目的。     

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的数值模拟研究

物理法随钻防漏堵漏技术能有效控制和处理井漏事故,尤其对渗透性漏失和裂缝性漏失有较好的防漏堵漏效果.以Realizableκ-ε紊流模型为基础,根据流体动力学理论建立了在旋转射流作用下环空流场的数学模型,分析了相应的边界条件,进行了网格划分,使用CFD软件Fluent模拟计算了物理法随钻防漏堵漏时的流场.模拟结果和试验结果基本相似,在实际环空返速下,侧向射流受到的干扰较小,并有很好的堵漏效果.模拟结果为物理法随钻防漏堵漏钻井水力参数设计、井底水力能量分配提供了理论依据.     

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。     

彭水区块页岩气水平井防漏堵漏技术探讨

渝东南彭水区块上部三叠系、二叠系地层灰岩发育,易出现溶洞性漏失;下部目的层志留系龙马溪组裂隙发育,钻进中常发生渗透性漏失及间歇性严重漏失。结合彭页 HF-1 井、彭页2HF井、彭页3HF井和彭页4HF井的钻井实践,分析了该区块的井漏特点和漏失原因,介绍了防漏堵漏技术和具体的施工措施,探讨了防漏堵漏技术方案。分析认为,彭水区块上部地层利用气体(空气)钻井防漏堵漏效果较好;下部地层漏失层位分布广泛且无规律,宜采用随钻堵漏和分级堵漏措施。进一步分析认为,提高对地质条件的认知程度、优化井身结构、优选钻井方式、使用合理的钻井液密度,可以降低井漏发生率;优选合理的堵漏浆配方、开展堵漏剂评价、制订科学的堵漏措施、规范钻井施工操作是解决漏失的主要手段。      

浅谈苏东区块储气库注采井钻井防漏堵漏技术

随着苏东区块储气库新钻注采井的大规模实施,注采井钻井过程中的目的层极易漏失直接带来了钻井钻时变慢、井控风险增高、储层物性污染的问题,目的层的有效堵漏成为了储气库钻井工程建设亟待解决的问题。在常规堵漏技术的基础上,充分吸取2019年注采井钻井施工经验,结合“随钻防漏、及时堵漏、提高承压”的防漏堵漏工作理念,在2020年新钻注采井过程中逐渐探索出新型防漏堵漏技术。新型防漏堵漏技术的实施很大程度上解决了苏东区块注采井目的层漏失量大、堵漏困难的问题,提高了钻井时效,降低了井控风险,解决了钻井泥浆及堵漏浆入侵地层带来的储层侵染问题,充分保障了后期改造效果。同时,新型防漏堵漏技术可大规模实施在后续注采井钻井作业中。     

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。      

渤海C油田精准防漏堵漏实践

渤海C油田范围内有52条风险断层,漏失风险极其严重。该油田为断层漏失或断层破碎带漏失,所有井轨迹基本都要穿过两个以上的断层,多次发生恶性漏失。常规堵漏无法有效封堵漏失通道,高承压堵漏技术堵漏周期长、且到达周期后架桥材料失效,井下出现复漏,防漏堵漏技术革新迫在眉睫！通过技术攻关和创新实践,提出采用“钻前避漏+钻中防漏+高效堵漏”三合一实践措施,形成了一套适用于该油田的精准防漏堵漏工艺。     

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。     

杭锦旗区块锦58井区钻井液技术实践与认识

杭锦旗区块锦58井区钻井过程中普遍存在严重漏失及井壁失稳问题,为此,开展了该井区钻井液技术研究。在深入分析井漏和井壁垮塌原因及主要技术难点的基础上,从"预防为主"出发,优选钻井液处理剂、优化钻井液配方和性能,确定了随钻承压防漏堵漏和井壁稳定技术,以达到兼顾防漏防塌、确保安全钻进的目的。该技术在锦58井区的JPH351井、JPH393井和JPH404井等3口水平井进行了现场应用,大大减少甚至避免了漏失和井壁失稳问题,取得了显著效果。其中,JPH351井钻井过程中顺利钻穿刘家沟组易漏地层,堵漏时间缩短40%以上,减少了漏失次数,缩短了处理时间;石千峰组和石盒子组地层井壁稳定,平均井径扩大率仅为4.73%;水平段累计钻遇长泥岩段11段513.00 m,泥岩占比达35.92%;3 200.00~3 292.00 m泥岩井段揭开52 d后仍未出现井壁垮塌失稳问题。应用结果表明,随钻承压防漏堵漏和井壁稳定技术能够解决该井区的井漏与井壁失稳问题,保障高效安全钻井,具有推广应用价值。      

2005年国外钻井液新技术

介绍了2005年钻井液技术在新型钻井液、保护油气层技术、防漏堵漏、井壁稳定等方面的新进展。新型钻井液方面介绍了高效水基钻井液、可防止重晶石沉降的INNOVERT钻井液体系、超临界二氧化碳钻井液、甲酸铯盐水高温高压井钻井液和完井液、乳化隔离液等。在保护油气层新技术方面介绍了新一代打开油层钻井液、油基钻井液滤液对气层影响的研究等。在防漏堵漏新技术方面介绍了含有膨胀聚合物颗粒和胶体颗粒的微复合有机／无机胶堵漏剂、可变形的密封剂（MAX_sHIELDTM）、一种新的漏失机理——注水冷却会诱发地层在钻井时发生漏失、交联水泥堵漏剂等。在井壁稳定技术方面介绍了利用分子模型对聚合物稳定页岩的机理进行了解，一种有效的高温高压降滤失剂——新型共聚物Hostadrill4706，预测油基和合成基钻井液密度的模型，降当量循环密度工具等。对振动筛筛网新的API标准等其它钻井液新技术也进行了介绍。     

长庆油田多层系精准堵漏技术研究与应用

为保证油气当量的稳步增加,钻井区域在逐年拓展,井漏问题日益凸显,已严重制约着钻井提速增效。单一漏失层位堵漏难题已形成高效的治理手段,但针对长裸眼井段多套易漏层位治理目前无有效手段,因此文章通过对长庆油田漏失层位分析,明确易漏层位的漏失机理;发生漏失后采用以井温法和流量法为主的“多参数”测漏工具,进行长裸眼井段漏失层位识别,明确漏失位置;最后应用研发的高效疏水堵漏工作液进行专项堵漏,形成了一套长庆油田长裸眼多层系精准堵漏技术。多参数测漏工具漏层识别精度±30 m,测漏时间4～6 h,为后续堵漏提供数据支撑;高效疏水堵漏工作液由胶凝材料和惰性材料进行配伍,2 mm缝板承压可达12 MPa,满足高承压堵漏需求。该技术现场应用三口井,均实现一次堵漏成功,为我国非常规油气井钻井勘探中遇到的堵漏难题提供技术借鉴,助力钻井提速增效。     

防漏堵漏新技术在缅甸D区块的应用

针对缅甸D区块钻井过程中井漏严重的突出问题,系统分析了缅甸D区块地质特点和漏失特征,针对不同漏失类型和漏失机理,在室内和现场实验的基础上提出了对应的解决方法和施工工艺,包括针对砂岩渗透性漏失的随钻防漏堵漏体系,针对砂泥岩破碎弱胶结的双液法堵漏技术,针对裂缝发育的交联成膜桥浆堵漏技术,可大幅度提高地层承压能力的化学固结堵漏技术.以上堵漏技术先后在缅甸D区块施工20多次,取得良好的堵漏效果,解决了该区块不同类型的井漏问题.     

气体介质条件下的固井技术

近年来,四川油气田大力推广应用了气体钻井技术,对于大幅度提高机械钻速和避免井漏等钻井复杂情况起到了十分重要的作用。为了避免气体钻井结束后替入钻井液可能引发的井漏、井眼不稳定等复杂情况,缩短钻井周期、降低钻井成本,进一步提高固井质量,在川渝地区探索实践了气体介质条件下339.7 mm表层套管和244.5 mm技术套管共18井次的干井筒固井作业,基本形成了一套气体钻井后干井筒（井眼内为纯气体时的井筒简称为干井筒）固井工艺技术方案与措施。在干井筒固井施工过程中,主要作业环节的工艺技术包括：气体介质条件下井眼准备及下套管技术、非连续液相注水泥技术等,并介绍了防井漏、防井壁失稳、防环空堵塞等技术。实践表明：干井筒固井施工的固井质量明显高于常规固井的质量;注水泥浆施工工程风险小;可消除气体钻井结束后替入钻井液再固井作业可能带来的井下复杂情况。     

喷漏共存的堵漏压井技术

在川东地区碳酸盐裂缝地层的深井钻探过程中,由于地质情况极为复杂,井漏特别严重。产层多,压力系数又不一致,在同一裸眼中共存又喷又漏,井下复杂情况时有发生。从井下复杂事故的原因分析,认为井漏是引起井下复杂情况的祸根,是影响钻井成本上升主要因素之一,多年的压井堵漏实践证实,单一的堵漏压井技术,难以对付该区块的长裸眼、多产层、多漏层、多压力系数发生的又喷又漏。在分析总结过去上百次堵漏压井实践中,结合堵漏压井工艺技术的发展,创新出“桥浆间歇关挤堵漏压井技术”。该技术不但在川东地区扎根,还在川中油气公司华西2井见到良好的效果,为治理喷漏共存的堵漏压井提供了可借鉴的实用技术。     

基于漏失机理的碳酸盐岩地层漏失压力模型

漏失压力预测是防漏堵漏的关键。在孔隙型或含微裂缝的砂、泥岩地层中,依据破裂压力设计钻井液安全密度上限值是比较合理的,然而在缝洞发育的碳酸盐岩地层中,往往使得钻井液设计密度值偏大。为了保障安全顺利钻井,亟需建立碳酸盐岩地层的漏失压力预测理论。基于对碳酸盐岩地层钻井液漏失机理的新认识,建立了压裂性漏失、裂缝扩展性漏失、大型裂缝溶洞性漏失的漏失压力模型。压裂性漏失主要抵抗地应力,漏失压力近似等于地层破裂压力;裂缝扩展性漏失需要抵抗地应力和地层压力,漏失压力一般小于地层破裂压力;大型裂缝溶洞性漏失只需抵抗地层压力,漏失压力一般略大于地层压力。实例分析表明,漏失压力模型科学依据更加充分,也更具针对性,预测结果与实际情况比较吻合,为合理的钻井液密度设计及防漏堵漏提供了依据。因此,建议将漏失压力纳入到钻井工程设计中。     

河坝1井堵漏技术

河坝1井陆相地层以砂岩和泥岩为主，夹杂少量的煤层，海相地层以灰岩、白云岩、盐膏岩为主，夹杂少量的泥页岩，地层压力系数差别较大，在钻井过程中发生了24次井漏，漏失钻井液达1855．76m^3。分析了该井的井漏特征及堵漏难点，介绍了井漏预防措施及现场应用的几种堵漏技术，同时也提出了该地区堵漏作业需解决的技术难题。     

大庆油田易漏区块小眼井钻井液技术

为评价小眼井的规模经济效益,1998 年在朝阳沟薄荷台油田进行 42 口ψ178 mm 小眼井的区域推广性试验,该油田上部地层胶结疏松,下部青一段至泉四段地层微裂缝发育,易发生井塌、井漏。对原来小眼井钻井液进行了改进,经 36 口小眼井使用表明,改进后的小眼井钻井液封堵性及润滑性能好,防卡、防塌能力强,解决了该油田井漏、井塌的问题,与小眼井钻井工艺配合,提高了机械钻速,缩短了钻井周期,使小眼井钻井综合成本降低了 11．7％。