承压堵漏技术及在川东北地区的应用

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。

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。

马2井为四川盆地川东北通南巴构造带马路背构造上的第一口预探井,不可预见的因素较多,存在钻遇超高压油气层的可能性。要求每钻开一个产层前,必须对上部裸眼进行承压堵漏试验,在使用核桃壳、锯末、聚合物堵漏剂、非渗透封堵剂、凝胶等材料堵漏后,地层承压仍然不能满足设计要求。选择复合纤维水泥浆体系,优选复合纤维的长度、分布、比例,通过不同长度、不同性能的纤维结网架桥,水泥颗粒充填固化并形成一定强度,取得较好的封堵效果,地层承压当量密度由1.76g/cm3提高到2.11g/cm3。保证了继续安全钻进。实践证明,复合纤维水泥浆体系可以有效堵漏并较大地提高地层的承压能力。

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。

钻前工程施工质量优劣影响整个钻探、开发过程。惟有对施工地的各种水文地质特征有所了解,尊重现场,科学组织,因地制宜才能把施工过程组织好,施工质量控制好,保证按时、优质完工。结合现场实际,我单位采用了喷浆锚固治理河坝2井井场隐患山坡治理等施工方法,取得良好效果。

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。

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。

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。

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。

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。

介绍了川东北地区钻井废弃物的来源、所含主要污染物、处理方法。阐述了川东北地区废弃物固化处理原理、施工工艺、固化剂组成及技术特点、固化处理效果。

雷特承压堵漏技术主要采用了惰性堵漏材料雷特超强堵漏剂,其性能稳定,施工简单,具有提升承压能力的效果。本文从地层资料分析、堵漏浆配方的确定及堵漏浆配制与注入、憋堵施工全过程,介绍了tp226x井的承压堵漏技术,通过采用惰性堵漏材料雷特超强堵漏剂,进行了三次打压憋堵试验,达到了固井和完井施工需要的目的。

滴西142水平井是新疆油田公司在滴西克拉美丽气田部署的一口重点开发井,完钻井深4542m。该井二开井段要揭开的三叠系、二叠系同上部白垩系不属于同一压力系统,因此要通过承压试验来提高白垩系以上地层的承压能力。该井井漏层多,主要以白垩系上部疏松砂岩、侏罗系三工河组底部、三叠系克拉玛依组底部及百口泉组砂砾岩层井漏尤为严重。采用承压堵漏技术对扩大安全密度窗口取得了一定的效果。

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。

为开发塔河油田石炭系巴楚组盐膏层以下的油气藏,采用盐上裸眼与盐层同层揭开的方案,由于存在裂缝性地层或渗漏性地层的漏失,同时地层压力复杂,因此承压堵漏技术成为关键技术之一。介绍了塔河油田盐上井段地层岩性特征,分析了漏失类型及区域分布特征,描述了塔河油田盐层井堵漏技术现状,分析了先前堵漏技术的经验教训,提出了针对不同漏失特征地层优选堵漏材料类型、粒径、浓度、配比,并优化出了2种典型的堵漏配方,配合相应的对策和施工作业措施,明显提高了一次堵漏成功率。实践表明,塔河油田盐上井段长裸眼采用承压堵漏技术是可行的,根据具体情况制定的承压堵漏技术,明显缩短了施工时间,满足了盐层钻井施工要求。

at16井是位于沙雅隆起阿克库勒凸起东南斜坡带的一口探井,该井在石炭系巴楚组钻遇长达261m(5057~5318m井段)的盐膏层段。由于该井盐上地层为长裸眼段,地层压力系数低,易漏,因此钻进至井深5000m时,应使用承压堵漏工艺技术对井身5000m以上的裸眼段进行先期堵漏,使地层承压能力提高,为盐膏层顺利钻进提供保障。本文对此次承压堵漏进行了分析,提出了自己的一些认识和建议。

针对庆深气田固井时因地层承压能力较低发生漏失,造成低返,以至于气层未完全压稳,井口窜气等问题,通过应用承压堵漏技术,确保地层的承压能力,为固井方案设计提供可靠的数据,从而为固井质量提供了保障。

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。

阿雷斯油田位于克兹勒奥尔达北112公里处,油藏埋藏深度1500米到2200米不等,1700以下夹厚度不等的砂层、疏松薄煤层,承压能力低,破裂当量密度仅为1.39g/cm3,不能满足固井最低当量密度1.70g/cm3的要求。如果不提高地层承压能力,固井期间易出现井漏,影响固井质量,甚至水泥上返高度不够。现场通过承压堵漏工艺提高地层承压能力,解决固井井漏问题。文章对承压堵漏的现场应用情况进行分析总结,得出一些有意义的认识和建议。

采用带压堵漏技术可以在设备不停机状态下对液路或汽路承压部件进行堵漏,其经济性好,因此逐渐被电力系统广泛采用。但技术要求较高。为此,介绍带压堵漏的技术原理,夹具制作的关键工艺,以及该技术在火电机组的应用。