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1、高效堵漏剂的现场应用,湖南钻井公司钻井液技术服务站,目录,1、前言2、井漏原因分析3塔河油田常用堵漏方法及工艺,1、前言,堵漏问题一直困扰着我分公司各工区钻井速度，多年来未取得突破性进展，到目前为止，各工区还没有快速有效的堵漏材料和成熟的堵漏技术工艺，如新疆工区用于盐下井的堵漏时间一般在40天以上，据统计2005年塔河油田共布盐下井26口，其中由于设计和其它原因改变井身结构的7口井外，其余19口井进行了承压堵漏作业，由于所处区块不同，一次性堵漏成功的井只有5口井，14口井都不同程度进行了反复堵漏，有的井承压堵漏时间长达三个月；截止2006年，在西南工区的马井地区已完钻井的48口井中，有20口井
2、发生漏失，其中16口井漏失严重，在中江、合兴场以及其他地区都不同程度发生了井漏。总之无论在我分公司的哪个区块，由于井漏原因，都给施工带来巨大损失，不仅耗时长、费用高，而且劳动强度大，严重制约钻井速度。因此，对不同的漏失层尽快寻找有效的堵漏配方和工艺势在必行。以新疆工区的TK1104井、S1123井、S1193井、S112-1井和西南工区的龙深1井、江沙9井、马蓬38井等井为基础，根据现场施工情况不断分析、总结，根据高失水堵漏机理，利用高失水堵漏材料，通过室内、外配方试验，配制抗高温抗盐高效堵漏剂；利用高失水特性，堵漏浆液在压差的作用下，浆液中的水迅速滤失，而浆液中的纤维等固相物质滞留在井壁和裂
3、缝内，快速形成具有一定强度的滤饼封堵漏层孔隙通道，且具有膨胀性（物理作用及化学反应），堵层致密厚实，达到堵漏的目的；还从堵漏材料的选择、配方、堵漏（包括承压堵漏）工艺技术及应用出发；同时根据地层特点、工艺要求、存在问题、进行配方试验以及现场操作，研制出了性能稳定，操作过程中不堵塞钻具，安全快速的堵漏剂。,2、井漏原因分析,2.1 地层因素塔河地区经历过多次构造运动，发生过多期岩溶作用，构造变形较强，是裂缝发育的有利部位。油气藏纵向分布层位多，主要储油层位为奥陶系、石炭系、志留系，呈多层系的复式油气聚集特征。通过实钻表明，该区盐下井自盐膏层顶部裸眼井段长达2000多米，地层承压能力相对较低，例如
4、S112-3井地破试验测得二叠系地层承压当量密度只有1.35g/cm3，邻井TK1104井相应的地层只有1.4g/cm3，相对盐膏层防蠕变需钻井液密度高达1.73g/cm3左右，显然如不进行承压堵漏，必然会发生失返性漏失，必须进行承压堵漏作业。川西地区主要是地层孔隙-微裂缝-裂缝较发育，整个构造地层承压能力低，存在漏失通道，且地层出水，堵漏作业时堵漏浆容易被稀释，严重影响堵漏效果，同时地层破裂压力低，易被压裂，诱导裂缝在泄压时可闭合，出现井漏返吐。,2.2 人为因素承压堵漏过程中，由于人为将地层加大压力使地层裂缝启开，钻井液便迅速挤入地层裂缝并冲刷和扩展裂缝，即使后来把压力降下来，裂缝也不会完
5、全闭合，如果没有适合的堵漏材料充填压实于裂缝，井漏一般将继续发生，例如马蓬38井，漏失压力当量钻井液密度低至1.06 g/cm3，而现场使用的钻井液密度为1.20 g/cm3,从而导致井漏。这也是各井漏发生后要经过多次堵漏的原因之一。,2.3 塔河油田承压堵漏地层的确定根据实钻资料及地质录井、测井资料表明，在新疆工区最有可能发生井漏的井段为：1133/8套管鞋处及白垩纪系K1KP、T3h组砂岩集中井段；2三叠系砂岩集中井段；3二叠系及不整合接触面，一般为裂缝或破裂地层，这是主漏层，一般会发生失返性漏失；4石炭系细砂岩和地层不整合接触面，双峰灰岩段，据最近所钻S112-3井情况显示，盐膏层下泥岩
6、段也有可能发生漏失；在以上井段中，套管鞋处、二叠系最易压漏，是堵漏的重点。含砾砂岩层段也有可能压漏。在西南工区最有可能发生井漏的井段为Q、N、K2J和蓬来镇组。,3、塔河油田常用堵漏方法及工艺,3.1桥接材料堵漏法目前在各个区块井承压堵漏一般使用的是桥接材料堵漏，将不同形状（颗粒、片状、纤维状）和不同尺寸（粗、中、细）的惰性材料，以不同配方混合于钻井液中，通过井口施压，将堵漏浆憋入地层，在井壁缝隙内部形成桥堵，达到承压堵漏的目的。,堵漏机理利用井浆做携带液，将惰性硬堵材料通过混合漏斗或搅拌器均匀加入携带液之中配成堵漏液。用泥浆泵送至漏层处，关井憋挤，在压力作用下将堵漏液挤入漏层中，再静止一段时
7、间后使其在裂缝中形成紧密的楔塞而堵住漏层。,3.1.2 常用配方砂岩集中井段：桥堵材料加入浓度25-30%井浆+3-4%SQD-98+3-4%核桃壳（粗）+5-7%核桃壳（细）+1-2%棉子壳+5-6%云母+2-3%锯末+2%CXD+1%PB-1+2%QS-2不不整合接触面：堵漏材料加入浓度 28-32%井浆+3-5%SQD-98+6-8%核桃壳（粗）+4-6%核桃壳（细）+2-3%棉子壳+5-6%云母+2-3%锯末+2%CXD+1%PB-1+2%QS-2含砾和物性好的砂岩段：堵漏材料加入浓度 20-25%井浆+2-3%SQD-98+4-5%核桃壳（中粗）+2-3%SQD-98（细）+3-4%
8、核桃（细）+1-2%锯末+1-2%棉子壳+3-4%云母+1%PB-1+1-2%CXD配置原则：根据地层特点和物性状况，选择堵漏材料的级配和质量分数，粗、中、细（大、中、小）搭配及浓度的确定。配置顺序：上述桥堵材料中，除云母为无机材料外，其他多为有机材料，易受井内高温影响，通过对单个材料室内试验可知：CXD加入堵漏浆后增粘作用大，应在最后加入，且在高温（100摄氏度）后又降解；果壳在井内高温条件下容易产生上浮，使堵漏浆不能按预定的浓度发生作用，应配好后立即使用。,3.1.3 施工工艺1）将井浆循环均匀，做好各种承压堵漏准备工作；2）根据本井资料确定漏失层位，确定相应的堵漏配方及方案，包括封堵段长
9、、堵漏浆量、替浆量等；3）按配方用井浆配制堵漏浆，加重，以减少井口憋挤压力。4）下光钻杆至封堵层段底部，开泵打入堵漏浆并替浆到位，提钻至封堵层段堵漏浆上部；重复以上步骤直至将几种堵漏浆打、替完为止；5）检查好循环系统所有管线闸门后关井打压憋挤堵漏浆。6）制定关井憋压措施，确定最高憋挤压力、憋挤量和静止憋压时间。7）.关井后，小排量最好从环空憋挤（15升/秒）憋压。8）.根据憋挤量确定第一次憋压压力，确保堵漏浆憋入地层（第一次总挤入量应在20-30立方米为宜）。9）.根据憋挤量确定静止时间，再逐步提高憋压值直至达到设计要求，达到承压堵漏目的。10）.堵漏成功后缓慢泄压，筛出堵漏材料，进行钻井液调
10、整转型。,3.1.4 现场使用情况以新疆工区施工的TK1104井、S1123井、S1193井、S112-1井等井为例，都是相邻井，由于所钻遇盐膏层上部二叠系地层裂缝发育，使用桥堵材料进行堵漏，TK1104井进行了九次承压堵漏作业，耗时近三个月，S1123井进行了七次堵漏作业，耗时近两个月，S1121井进行了五次堵漏作业，耗时近两个月，S1193井也进行了七次堵漏作业，耗时近两个月；在西南工区的的龙深1井共计堵漏31次（其中包括其他的一些堵漏方法），也耗时几个月。,3.1.5 桥堵材料承压堵漏失败原因分析（1）堵漏材料的级配不适应地层需要太大的颗粒在井壁表面形成架桥，进不了漏失通道，而是在井壁表
11、面处“封门”，很容易被钻柱在起下钻过程中刮掉，使堵漏失败，造成同一井段重复堵漏。堵漏成功的关键是让更多的桥堵材料进入到漏层通道中，形成架桥，堵住漏层，阻止井浆进一步进入到漏层孔隙中，达到堵漏的目的。,（2）堵漏材料的浓度不适应地层需要堵漏成功不仅取决于颗粒的大小等级，而且也决定于堵漏浆中堵漏材料的浓度。浓度过低，堵漏材料在漏层孔隙中不能形成桥堵，而是进一步向前运移，达不到堵漏的目的；浓度过高浪费材料，同时也给施工带来困难，严重的还会造成管线的堵塞，开泵憋破高压管线等。,（3）堵漏施工工艺不合理a、施工中，没有将地层憋开，堵漏浆不能憋入地层或深度不够，仅仅在井壁表面形成封门，使堵漏失败。b、施工
12、中，堵漏浆憋入量不够，不能将地层裂缝填实，在钻进过程中造成颗粒继续运移，使堵漏失败。c、施工中，憋压压力的控制，静止观察时间、开泵速度等诸因素，都对堵漏的成功有影响。,（4）温度对堵漏材料的影响由于目前桥接堵漏材料大多数是有机物，而承压堵漏的井段井深超过五千米，井内温度较高，超过100摄氏度，通过地面对常用堵漏剂进行高温实验可知：CXD在常温下可增粘，但温度超过100摄氏度，发生降解并产生气泡；果壳类在高温下上浮分层。S112-3井在施工过程中也发现果壳上浮现象，导致浓度级配不合理，达不到堵漏的效果。,由此可见，目前采用的桥接材料进行承压堵漏由于受诸多因素的影响，造成堵漏成功上的困难，使多次堵
13、漏失败，从而造成人力、物力、时间上的巨大浪费。,3.2 高滤失浆堵漏法高滤失浆堵漏法是目前使用最普遍，成功率最高的堵漏方法，它是利用改性石棉等高滤失材料经过复配而成，如DTR、Z-DTR、3H等，使用清水作携带液配制成堵漏浆，将浆液泵入井内漏层处，进行堵漏的一种方法。,3.2.1 堵漏机理利用高失水特性，堵漏浆液在关井憋挤压差的作用下，浆液中的水迅速滤失，而浆液中的纤维等固相物质滞留在井壁和裂缝内，快速形成具有一定强度的滤饼封堵漏层孔隙通道，达到堵漏的目的。,3.2.2 现场使用情况在塔河施工的TK1104、S112-3、S119-3井等在使用桥接材料堵漏无效的情况下，使用了3H高失水堵漏浆进
14、行堵漏作业，取得了一些经验教训，在深井中使用3H高失水堵漏材料操作难度大，一旦某环节出现稍许的误差，就有可能造成事故。1）TK1104井，该井在第八次堵漏过程中，使用了3H高失水堵漏剂，其配方为：清水+32%3H+4%粗果壳+加重剂至密度1.63g/cm3，配浆总量50M3，封堵二叠系井段，由于3H浆液悬浮性差，在泵浆时中间静止了数分钟，导致钻杆堵塞达1800多米，使此次堵漏失败；2）S112-3井是在该井第三次堵漏中,使用了3H封堵二叠系失返性漏层，在配置3H堵漏液时，虽然加入了CMC用于改善悬浮性，但在泵入到目的层后，往上提钻过程中，由于喷浆，速度减慢，也差点堵死钻杆，后来及时采取措施，才
15、将钻杆憋通；在下钻通井后，通井试压井口压力可以达到6.19MPa，相当于井底承压当量密度为1.73g/cm3，但仅相隔两天后又发生失返性漏失，分析还是二叠系漏失，说明此次堵漏还是没有成功，后因现场没有足够的3H材料，没有再次进行试用。,3.2.3 施工工艺以S112-3井为例，主要封堵二叠系漏层，在使用3H高失水堵漏剂前，走访了邻井TK1104井使用3H情况，吸取了TK1104井堵钻杆的教训，主要针对其悬浮性和失水性进行了大量室内试验，其结果见下表1、表2：,表1 3H堵漏材料在不同配方条件下的悬浮情况,从试验结果可看出：3H原浆悬浮性很差，加入CMC后，分层速度明显减慢，说明CMC对3H材料
16、的悬浮能力有一定程度的改善。通过高搅，分层速度更加明显减慢。,表2 3H堵漏材料在不同配方和搅拌转速下的全失水情况,说明：上述配方配制好后都加重至1.45g/cm3。上面实验情况可以看出，通过加入CMC后，其全失水时间和悬浮能力得到明显改变，全失水时间为未加CMC的数倍。同时在相同配方条件下由于高搅转速不同，其全失水时间明显不同，转速越高，其全失水速度越慢。但使用CMC 在增强其悬浮能力的同时，大大降低了其全失水速度，影响其高效堵漏的作用。为改善3H堵漏浆的悬浮性，选用表2中的9号配方作为入井堵漏浆配方；,（1）、按试验后确定的配方：清水+0.1%CMC+25%3H+3%核桃壳+3%云母,总浓
17、度31%，配堵漏浆14立方，然后加重至，其大样试验结果见表3：其悬浮性3min内不分层淅水，失水超过了预期值，预期控制在40-60min，但大样2h还没有完全失水，见下表3：,表3 用3H高失水堵漏剂配制的堵漏浆入井前大样失水结果,(2）、承压部分操作与桥堵方法相同，并制定防堵钻具措施，下光钻杆到漏层位置，将3H高失水堵漏浆泵入二叠系漏层井段后，立即提钻到3H堵漏浆液面以上，缓慢开泵待钻井液循环好后，起钻至套管内，没有打压。(3）、静止24小时，等候3H堵漏浆的凝固、硬化。,3.3.4 失败原因分析从以上的实验结果和现场施工结果可以看出，3H堵漏材料具有快速堵漏效果，但也有其不足，主要是：(1
18、）3H配制的浆液悬浮性极差，浆液只要静止30s即可分层聚沉；另一方面其全失水时间相当短，仅32-38秒，对于深井作业来说，容易出现堵塞钻杆的事故，这是3H堵漏剂的严重缺陷。(2）操作工艺不当，S112-3井用3H材料堵漏过程中，堵漏浆泵入漏层后，没有及时进行憋压，而是立即起钻静止24小时，等候3H堵漏浆的凝固，堵漏浆没有进入漏层缝隙，只在井壁表面“封门”，没有发挥3H材料在漏层的作用。(3）悬浮剂选用CMC不合适，CMC是一种高效降失水剂，加入量少起不到悬浮作用，加入量多了会使失水量大大降低，失去高滤失的特性。(4）高温对CMC影响较大，从而影响堵漏浆的性能，主要影响其悬浮性和失水性。,谢谢大家！湖南钻井公司钻井液技术服务站2010年4月13日,
