库车山前盐上长裸眼段承压堵漏工艺技术

介绍了塔河油田制订承压堵漏方案的步骤和现场实际采用的承压堵漏作业程序,举例分析评价了该油田采用承压堵漏技术措施提高盐膏层以上裸眼井段地层承压能力的可靠性,总结了该油田采用承压堵漏提高地层承压能力的经验和教训,并针对存在的问题提出了改进的建议。

文中简要的介绍了塔河油田承压堵漏地层层位、堵漏钻井液配方以及堵漏工艺,从而为以后盐下区块的承压堵漏的钻井施工提供了宝贵经验

塔河油田地质情况极为复杂,在塔河南区块经常性钻遇厚度不等的盐膏层。由于盐膏层在高温高压条件下呈塑性蠕变状态,极易造成井下事故,造成不可估量的损失。为了克服盐膏层塑性蠕变,需要提高钻井液密度。而上覆三叠系地层抗破能力差,极易发生漏失;为提高上覆地层的抗破能力,最为有效的办法就是承压堵漏。本文从方案优选,试验配伍,实际操作等方面全面阐述了塔河油田盐膏层承压堵漏的技术关键。经10余口井的应用,都取得了成功。

承压堵漏技术主要应用于孔隙和裂缝比较发育的多套压力体系并存的长裸眼井段,塔河油田盐膏层上部长裸眼地层承压堵漏困难,多数表现在承压堵漏施工周期长,堵漏需反复多次。针对深井盐膏层地质特点,开发出适合塔河地质特点的巨厚纯盐层、复合膏盐层的承压堵漏工艺:针对粗砂岩、砂砾岩为主的高渗透层,以高浓度细、超细颗粒复合堵剂为主,配合中粗颗粒,以便在出现压裂时起架桥作用;针对以细砂岩、粉砂岩为主的中低渗透层,以适当浓度细、超细颗粒复合堵剂为主,也可加入一定量的中粗颗粒堵剂,以便出现压裂时起架桥作用;对于以泥岩为主的超低渗透层,其破漏压力(当量密度)一般可达1.80g/cm3以上,以适当浓度细、中粗颗粒复合堵剂为主,作预防压裂时堵漏;对于裂隙、破碎地层或地质不整合面,易发生裂缝性漏失,应以高浓度中粗颗粒堵剂架桥,细、超细颗粒复合堵剂作充填,并合理搭配。该承压堵漏工艺先后在塔河油田主体区块的膏盐层井s105、s112-1等井进行了应用。

新疆塔里木盆地英买力地区是西气东输工程重点供气区之一。由于同一裸眼井段内存在两套差异很大的压力系统,钻井过程中经常发生井漏,给盐膏层井段钻井、下入9-5/8"+10-3/4"复合套管、固井施工带来很大安全。本文详细阐述了该地区盐下井井漏特点、井漏原因、堵漏难点,提出了应用桥堵工艺解决该地区普遍存在的井漏问题,并对承压堵漏施工中应注意的技术问题提出建议。

普光地区承压堵漏技术存在裸眼段长、漏层及缝洞孔喉尺寸难确定、存在张开性裂缝和岩石骨架承压能力低等难点,桥塞堵漏的效果不理想。因此对桥塞堵漏剂进行改进,通过引入凝胶聚合物和胶结剂形成凝胶堵漏剂。性能评价结果表明,凝胶堵漏剂对不同漏失通道的适应性好,能与地层胶结成高强度的封堵层,对由5～20mm砂粒组成的砂床或10～30mm石子模拟漏层均具有很好的封堵能力,封堵层的承压能力大于9mpa;该剂的弹性变形能力、膨胀堵塞和化学胶结作用能有效提高材料进入和驻留漏层的能力。凝胶堵漏技术在普光地区4口井中进行了试验,成功率为100%,取得了很好的承压堵漏效果,证实了该技术具有现场适应性好和堵漏强度高的特性。

钻遇多套压力层系地层时,需要应用承压堵漏技术来提高较低压力地层的破裂及漏失压力,扩大安全密度窗口,以满足正常钻井施工的要求。承压堵漏需要确定合理的粒径级配进行架桥和先期充填以达到承压的目的,之后需要纤维材料和可变形材料在封堵层表面形成一层致密的隔层以达到稳压的目的。将根据san-2工程分布理论确定的粒径级配用于承压堵漏配方中,再加入一定量的纤维材料和屏蔽暂堵材料,该堵漏配方可有效封堵1～5mm宽的人造裂缝,承压能力均超过7mpa。该承压堵漏配方在新黑池1井三开2846～4771m长裸段及河坝101井四开5408～5705m井段钻井液密度高达2.10～2.25g.cm-3的漏失井段获得了成功应用,提高了地层的承压能力,满足了固井设计的承压要求。

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4mpa,且30min压力不降,满足了下步施工的要求。

元坝1井是位于四川盆地川东北巴中低缓构造带元坝岩性圈闭的一口重点区域探井,由于该井在嘉陵江组2段存在高压层,为满足下部井段安全快速钻进的需要,需对上部裸眼井段地层进行承压堵漏作业,使其承压能力达到2.15kg/l以上。在室内试验的基础上,优选应用了凝胶复合堵漏剂nfj-1,并给出了适用于不同漏失的堵漏浆配方及现场承压堵漏技术方案。该井须家河组、雷口坡组及嘉陵江组3段底部地层承压堵漏作业获得成功,地层承压能力均达到了设计要求,从而保证了该井的顺利完钻,并为该区块海相地层堵漏方案的确定积累了经验。介绍了该井承压堵漏技术研究、堵漏浆配方的确定、现场堵漏施工过程及效果等。

在钻进复杂地层时,人工承压堵漏技术被越来越广泛地用于提高裸眼井壁的承压能力,但由于种种原因使该技术很难实现规范化操作。概述了目前人工承压堵漏技术现场的应用情况,分析了现行人工承压计量方式的缺点,提出以密度差、最高当量密度和当量承压梯度3种方法表征人工承压堵漏时承压指标的建议,并简要分析了这3种表征方法的优点,同时指出使用这3种表征方法有利于实现人工承压堵漏作业中基础数据的规范和统一,方便承压堵漏方案的设计和现场施工。

马2井位于四川省通江县青浴乡9村1组,是中石化勘探南方分公司部署在通南巴构造带马路背构造东高点上的一口预探井,设计井深(垂深)5681m,该井在钻进过程中发生井漏11次,共漏失钻井液3856.21m3。在承压堵漏的过程中运用了桥浆、复合交联、凝胶纤维水泥等多种堵漏方式,取得了良好的效果,保障了马2井的顺利施工,文章对几次关键的承压堵漏进行分析,提出了有意义的认识和建议。

at5井是位于阿克库勒凸起东南斜坡带的一口预探井,其三开盐上裸眼井段可能存在灰岩、砂岩、含砾砂岩、砂泥岩不整合面等漏失类型,要求在钻进盐层前进行承压堵漏作业。从地层资料分析、堵漏浆配方的确定及后期改进、堵漏浆配制与注入、憋堵施工全过程介绍了该井的承压堵漏技术。该井进行了37次打压憋堵,累计憋入198.21m3堵漏浆,憋堵压力可稳定到14.8mpa,钻井液密度被提高到1.71g/cm3,达到了满足钻穿盐岩地层的施工需要的目的。提出了几点认识和建议。

在盐膏地层中钻进,为抑制盐膏层蠕动,提高泥浆密度来增大液柱压力,以平衡地层的水平应力。在上部地层没有被套管封隔,裸眼较长且地层压力又低时,易漏地层将产生漏失,因此堵漏就是要解决的首要问题。桥浆先期承压堵漏在各种堵漏工艺中成本低,而且堵漏可靠,施工较容易。桥浆先期承压堵漏的关键技术在于施工压力的控制、堵漏浆配方的确定、封堵隔离带的控制、施工工艺及注意事项。

塔河油田古生界石炭系地层存在膏盐岩层,埋深为5175-5304m,厚度达130m。该膏盐岩层纯而且集中,钻井过程中极易发生溶解、膨胀、井眼缩径、井壁坍塌,造成起钻遇阻、下钻遇卡等现象。决定采用欠饱和盐水钻井液和配套的钻井技术措施。钻进盐膏层时,保持钻井液性能稳定,控制钻井液密度,以平衡地层压力,抑制盐青层的蠕变;及时检测cr-含量。将cl-含量控制在160000-175000mg/l之间,保证适度溶解盐膏层井壁,防止缩径发生复杂情况;对于漏失层采用全井分段间隙式堵漏工艺,每次泵入量不宜太多,泵速不宜太高,按照“少量多次”的原则进行憋压。现场应用表明,该钻井液体系和配套的钻井技术措施,满足了盐膏层钻进,保证了盐膏层上部地层的稳定,井眼无坍塌现象,盐膏层钻进顺利,无阻卡现象,5次电测均一次到底,下套管、固井施工顺利。

塔河油田s105井盐层以上地层破裂压力较平衡盐层的压力低,为了在盐层中安全钻进,必须提高钻井液密度,上部长段裸眼又会发生井漏。为此,采用了承压堵漏技术进行先期堵漏,使上部地层承压能力达到平衡盐层的当量密度,整个盐层钻井过程顺利,达到了预期效果。

在钻井施工中,经常要进行堵漏作业,有的井是为使地层承压能力达到一定预期而进行的先期承压堵漏,而进行承压堵漏,区块不同,地层承压能力也不同,承压堵漏不能盲目按照一个模式进行,要根据区块不同,地层特点有针对性的制定合理的承压堵漏方案,承压时,不能盲目追求速度,要合理调配堵漏剂颗粒,稳扎稳打,保证地层注入一定量的堵漏材料,确保承压堵漏一次成功。

四川盆地地质构造复杂,在定向大斜度深井的钻井过程中,往往出现阻、卡、漏、喷等多种复杂情况,特别是在压差作用下钻井液在低渗透层或漏失层所形成的虚厚滤饼,容易造成井眼缩小,泥包钻头,频繁阻卡、托压甚至卡钻等,严重影响钻井安全。针对在定向大斜度井的裸眼复杂井段中出现的这类情况,在总结前期承压堵漏施工的基础上,提出了"间歇关挤承压堵漏技术"。该技术的关键是:使用各种颗粒刚柔级配的堵漏剂;采用高承压大于等于9mpa的间歇关挤方式;稳压8h以上。通过在河飞203、大邑301等井的现场应用表明,该技术不仅彻底堵住漏层,提高了裸眼复杂井段地层承压能力,而且消除了井下阻卡、托压、泥包钻头等安全隐患,实现了负压钻井,为治理定向大斜度深井中出现的多种复杂事故隐患提供了安全快捷的可借鉴的实用技术。

at22井是一口长裸眼穿盐井,穿盐前需要提高盐上裸眼地层的承压能力,以利于穿盐作业时提高钻井液密度,防止卡钻等复杂情况的发生。根据地层岩性特征及承压要求,把裸眼地层分成5段,通过室内实验确定了承压堵漏浆配方。承压堵漏施工结束,筛堵漏材料后验漏,由于验漏方式的不合适,钻井液密度低(1.45g/cm3),套管鞋处钻井液当量密度远远超过地层破裂压力当量钻井液密度,全井段验漏未能达到井底当量密度1.73g/cm3的指标;针对套管鞋处地层进行承压施工后,钻井液密度由1.45提高至1.60g/cm3,套管鞋处当量钻井液密度与地层破裂压力相当,全井段验漏合格,井底当量钻井液密度为1.74g/cm3,满足了穿盐对钻井液密度的要求。

盐上地层承压堵漏是决定塔河油田盐井工期之首要因素,目前承压堵漏主要以桥浆堵漏技术为主,但在后期钻进中易发生反复漏失,漏失地层多在二叠系。为提高堵漏效率,开展了化学堵漏技术在二叠系地层堵漏室内和现场试验,现场试验表明,应用化学堵漏技术针对二叠系进行封堵后,再用桥浆对盐上地层进行全井眼堵漏,可大大减少后期施工中的反复漏失问题。

托普台地区具有丰富的地质储量。近几年来,西北油田分公司不断加大该区块的勘探开发力度,在托普台地区布井数量不断增加;而该区块地质结构复杂,经常发生井漏,造成钻井周期延长,影响了正常的完井投产。井漏成为制约托普台区块钻井提速的瓶颈问题。为了提高钻井效率,加快勘探开发进度,提高托甫台地区钻井工程质量,本文从托普台区块的地质特点及漏失机理入手,提出了针对该区块的堵漏措施,并成功运用于现场施工,为工区钻井提速、快速上产提供保障。

为了满足储气库井提高地层承压能力的需要,研究出了新型刚性嵌入多级封堵承压堵漏技术,该技术主要是利用不同级别目数的刚性架桥颗粒,以及各粒级的桥塞堵漏剂和可变形微粒封堵材料,在地层中架桥,楔入、填充裂缝中,提高地层的周向诱导应力,从而提高地层承压能力。室内实验针对板南储气库井的地层特点优选出一套承压堵漏浆配方:基浆+5%刚性颗粒a(150～250μm)+3%刚性颗粒b(40～60μm)+3%刚性颗粒c(10～30μm)+10%桥塞堵漏剂bz-spa+2%低渗透封堵剂bz-dft。该承压堵漏技术在板南储气库现场应用3口井,均一次完成承压堵漏,显著提高了堵漏效率,满足了固井施工对地层承压能力的要求。

介绍了复杂气田漏失难点,对裂缝性地层漏失机理进行了探讨,应用dl-a高温高压堵漏实验仪器,针对4mm圆孔模板对13种桥堵剂的复配配方进行了模拟4mm裂缝堵漏实验,评价出了适合4mm孔隙和裂缝性地层的桥堵剂配方。现场进行了试验应用:在at16井承压堵漏密度由1.35g/cm3提高到1.78g/cm3,提高密度0.43g/cm3;在丰卤1井由1.75g/cm3提高到2.00g/cm3,提高密度0.25g/cm3。通过实验和现场应用该项承压堵漏技术在进入漏层后具有膨涨填充和挤紧压实作用,封堵效果好且封堵裂缝宽,泵入过程中,不影响钻井液性能;进入封堵层后,承压强度高、特别适合于上部高渗透及裂缝性地层的承压堵漏。