31油南1井防漏堵漏钻井液技术

1油南1井防漏堵漏钻井液技术王祥武钟明（青海石油管理局井筒服务公司甘肃敦煌）摘要：油南1井油南1井位于柴达木盆地西部茫崖坳陷区中部的一个大型中央隆起带，该地区地层破碎，成岩性差，严重井漏是该井时效和速度的最大障碍。在本井的施工中，一开采用盐水钻井液体系，通过多种堵漏技术和工艺的具体实践，一方面保证顺利施工，另一方面为二开摸索最有效的工艺和方法，达到快速、优质钻进的目的。现场应用表明，一开采用盐水钻井液体系并采用桥堵+水泥复合堵的方法能很好的解决浅层井漏的问题；二开采用桥堵+水泥复合堵漏方法的方法并采用随钻桥浆钻进达到了防漏、提高地层承压能力和减少漏失的效果。前言井漏是在钻井、固井、测试等各种井下作业中，各种工作液（包括钻井液、水泥浆、完井液及其它流体等）在压差作用下漏入地层的现象。钻井液漏失是钻井作业中一种常见的井下复杂情况。井漏可以发生在浅、中及深层中，也可以在不同地址年代如第四系直到古生界中发生，而且各类岩性的地层中都可能出现。一旦发生漏失，不仅延误钻井时间，损失钻井液，损害油气层，干扰地质录井工作，而且还可能引起2井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事故，甚至导致井眼报废。造成重大经济损失。油南1井于1999年12月23日开钻，2001年1月10日钻至设计井深4560m，在钻进过程中共计发生大小井漏83次，发现漏层16个，分别为25.85-26.38米、58.28-59.13米、68.62-89.75米、106.39-121.47米、147-165米、176-201.21米、243-249米、445-451米、457-460米、485-514米、534-542米，705-707.6米、756.69-776.87米、871-875.58米、1057-1063.38米、1231.7-1283米，这些漏层具有如下共同特点：①漏速大，一般双泵有进无出；②漏失井段一般长达10米以上；③裂缝小，漏失面积大，属平面层状层间漏失，即360°均漏；④地层破碎，承压能力不高，即使一次堵住，但试不起压，容易再漏。全井共计漏失各种液体总量8804M3,其中:淡水泥浆+桥浆2560.7m3,水泥浆375.8m3,其它各类液体5867.5m3,严重影响了钻井施工的正常进行。青海石油管理局井筒服务公司（原化工公司）与川东钻探公司泥浆公司合作，采取随钻防漏技术及桥堵、化学堵、复合堵等堵漏方法和工艺，圆满完成该井的施工任务，并将现场时间经验总结成本文，以供以后在该地区或其它严重井漏区块钻井施工时参考。3目录一、地质概况油南1井位于柴达木盆地西部茫崖坳陷中部的一个大型中央隆起地带，是油泉子背斜上的一个三级构造，同时，它也是茫崖坳陷内各主要生油凹陷的主要油气运移指向区。油南Ⅰ号为一潜伏构造，基岩埋深5800m，与两侧生油凹陷高差5000m以上，其整个油南构造带为一大型基岩隆起带，上覆地层有Mz、E1+2、E31、E32、N1、N21、N22等，井眼层位为N22顶部。储层为裂缝性储层，岩性有薄层粉砂岩条带和透镜体，泥岩、泥灰岩、灰岩及她们之间的过度岩类型。岩性类型多，以滨浅湖半深湖相的细粒沉积物为主。根据地面调查，井下言行观察，岩石薄片鉴定，该油田第三系储集空间有次生粒间孔、铸模孔、溶洞和各种类型的裂缝，裂缝十分发育，以低角度缝和斜交缝为主，宽度一般为0.2~10mm，最宽可达8mm，洞穴面积一般为6mm×15mm，大者可达6mm×15mm。二、工程情况1、井身结构一开：133/8″套管下至688m；二开：9.625″套管下至42830m；三开：5.5″套管下至4150m，（作了个人工井底）。2、施工中存在的主要问题1）由于严重井漏，需要进行大规模的堵漏和强钻，因而工水供应不及时是影响一开进程的重要因素。2）由于采取强钻、桥浆随钻、水泥堵然后钻水泥塞等不同工艺和方法，防卡问题也是工程施工过程中的一项重要技术。3）如何在目的层段做到防漏堵漏和保护油气层并举。三、技术难点本井的技术难点在于如何快速穿透上部漏层，具体来说就是要寻找一种对付本地区严重井漏的方法和工艺，特别是在一开，要进行堵漏方法（工艺）的探讨，为二开及更深层的堵漏施工创造条件。四、钻井液技术一开为二开及更深层的堵漏施工探索堵漏方法（工艺），在成功更换钻井液体系的基础上，采取见漏堵漏的方法，先后探讨了桥堵、水泥堵、化学交联堵、桥堵+水泥复合堵等工艺，并确定桥堵+水泥复合堵为对付本地区严重井漏的方法。二开在采用桥堵+水泥复合堵进行有效堵漏的基础上，又采用随钻桥浆进行钻进，达到了防漏和提高低地层压力的双重效果。表1列出了本井所用钻井液性能。表1：油南1井分段钻井液性能5井段m钻井液类型ρg/cm3FVsτPaFLmL泥饼mmPH值含砂量%0-59.13淡水聚合物1.05-1.0735-650.5/15-80.3-0.5130.5-1.0-688.00盐水聚合物1.20-1.2445-802/55-7.50.1-0.57-80.5-0.6-877.58淡水聚合物1.07-1.2040-700.5-1/1-45.00.3-0.59-130.5-2830.00淡水聚合物桥浆1.10-1.305.00.59-100.5-4560.00淡水聚磺1.36-1.5640-602-3/5-73-50.2-0.59-100.3五、现场应用情况1、室内防漏堵漏配方探讨由于青海油田于1988年在北离此井不到100米处钻过一口探井——油南参1井，当钻至451米时因严重井漏而报废。6因此青海石油管理局井筒服务公司（原化工公司）在成功中标本井钻井液技术服务以后，就针对油南参1井的具体情况在实验室作了如下防漏堵漏配方工作。1）化学交联堵漏实验①原胶配方：0.5%GRJ-11+1%KCl+0.15%Na2CO3+0.12%NaHCO3+0.2%TA-6②交联液配方：BCL-61(A)0.14%+BCL-61(B)0.2%+水用六速旋转粘度计测液体在600转下的粘度，结果见下表2：表2不同交联比例下旋转粘度的变化单位：mPa.s交联比0100：2100：4100：8原胶374662185原胶+3%80158616180原胶+4%80152575775原胶+3%QS-153545478原胶+4%QS-142424460原胶+3%QS-245464863原胶+4%QS-241424555原胶+3%QS-342444884原胶+4%QS-3364248767通过试验结果可知，堵漏材料的加入，对压裂液原胶有明显的增粘作用，交联比增大到100：8形成冻胶；通过结果对比，801随钻堵漏剂、QS-1、QS-3复合堵漏剂，增粘效果较明显。2）钻井液中随钻堵漏方法及测定按配方：5%膨润土+5%Na2CO3（按土量计）+10%水泥配制基浆4000ml；将上述基浆均分为四份，一份为空白，一份加入1%801随钻堵漏剂，一份加入2%801随钻堵漏剂，一份加入3%801随钻堵漏剂，每间隔一小时测定其流变性能，结果见表3：表3加入不同比例的801后漏斗粘度的变化单位；s01h2h3h4h空白262828.230.030.01%801525454.864.264.42%801滴流滴流滴流滴流滴流3%801滴流滴流滴流滴流滴流通过实验可知，在钻井液中加入801随钻堵漏剂，有较强的增粘作用，且三小时后粘度不再发生变化，虽然801的量超过2%以后，漏斗粘度无法测得，但从实验室搅拌的情况来看，不会影响现场对钻井液的泵送。82、现场堵漏工艺1）一开一开主要进行堵漏工艺（方法）的探索，为二开及深井段快速堵漏作准备，①钻井液体系的更换一开刚开始按设计采用低密度淡水聚合物泥浆开钻，2000年1月7日在对第二漏层（58.29-59.13m）多次堵漏失败以后，决定对钻井液体系进行更换。取山脚对应层位的岩样做化验分析和浸泡实验，结果见表4和表5：表4：岩样中膏盐含量化学成份CaSO4NaCLMgSO4百分含量%3.2529.380.18表5岩样浸泡实验结果分散介质组成浸泡结果清水4-6分钟裂，溶清水+03%FPT-52剥蚀盐水微裂，微剥蚀从表4和表5可以看出，岩样中NaCl含量较多，岩样在淡9水中裂解、剥蚀甚至溶解，而在盐水中则剥蚀情况不大，于是决定采用盐水强钻，而在强钻过程中卡钻事故频频出现，经研现场专家组研究，决定改用盐水泥浆和盐水桥浆，具体方法是在预水化好的淡水浆中加入65%的盐水，在盐水浆中加入堵漏材料，配成盐水桥浆。盐水浆的性能如下：表6盐水浆性能项目ρg/cm3FVsFLmlBmmpH10%预水化淡水浆1.0550300.31210%预水化淡水浆+65%饱和盐水+10%FCLS碱液1.03805.40.39②堵漏工艺（方法）的探讨a桥堵漏层：25.75-26.38m配方：10%淡水聚合物浆25m3+6%QHFD-Ⅱ+5%QHFD-Ⅰ+4%石棉+2%棉籽壳+1%锯末性能：ρ3=1.04g/cm3，FA：滴流；效果；注桥浆8m见返，成功。b化学交联堵+桥堵在第二漏层（58.78-59.13m），多次运用不同比例的桥堵失10败以后，决定采用化学交联堵桥堵的方法。配方：水22m3+0.1%GRJ-11+0.2Na2CO3+0.15%Na2S2O4+0.3%BCL-61+6%QHFD-Ⅱ+5%QHFD-Ⅰ++5%棉籽壳性能：ρ=1.04g/cm3，FA：滴流；效果；注交联桥浆15m3未见返，30min后注泥浆12m3未见返，失败。c盐水浆桥堵漏层：58.78-59.13m配方：盐水浆25m3+8%QHFD-Ⅲ+1%石棉+2%棉籽壳+2%云母性能：ρ=1.17g/cm3，FA：滴流；效果；注桥浆24.6m3见返，但循环有漏失。d井口调配水泥堵漏层：68.62-89.75m配方：水2m3+1.5%土粉+50%普通水泥+2.5%CaCl2+2.5%棉籽壳+7.5%核桃壳+少许纤维袋子和白棕绳效果；侯凝16h后，下钻探得水泥面50.37m，但在钻塞过程中又漏失。e桥堵+水泥复合堵漏层：106.39-121.47m桥堵桥堵浆配方：盐水浆35m3+6%QHFD-Ⅱ+6%核桃壳+3%石棉+4.5%石棉性能：ρ=1.18g/cm3，FA：滴流；11过程；先注桥堵浆15m3，用大泵间隙关挤（加压），然后用水泥车注胶状水泥浆（加入水玻璃2.1吨）23.8m3，侯凝。效果；下钻探得水泥面85.06m，钻塞过程中不漏。至此，适用于本井的堵漏方案基本确定，即采用桥堵+水泥复合堵工艺，在后来的施工中取得了很好的效果，略举例一、二，如下：在第七漏层（243-249m），先注桥浆28m3，后用水泥车注水泥浆7m3，侯凝16h，灌泥浆18m3见返，钻塞过程中不漏。在第十一漏层（534-542m），先注桥浆16m3，后用水泥车注水泥浆7.7m3，侯凝16h，灌泥浆28m3见返，钻塞过程中不漏。2）二开①钻井液体系的更换二开在一开摸索的基础上采用了桥堵+水泥复合堵工艺，在堵漏方面节约了时间，提高了堵漏效果。现对二开堵漏的情况，举例如下：漏层：756.69-776.87m桥堵桥堵浆配方：井浆24m3+6%核桃壳+3%石棉+3%石棉性能：ρ=1.08g/cm3，FA：滴流；过程；先注桥堵浆17m3（其中注14.3m3时见返），用大泵间隙关挤（加压），然后用水泥车注水泥浆8.4m3，侯凝。12效果：下钻探得水泥面85.06m，钻塞过程中不漏，挤0.8m3泥浆憋压，压力0mPa↑4.8mPa↓3.0mPa，不稳。从上可以看出，随着井深的不断增加，仅仅堵漏成功还不够，必须提高地层的承压能力。因此，在成功堵漏的基础上，对防漏（新漏层和二次漏）工作提出了更高的要求。经过现场专家组研究，决定采用3~5%的随钻桥浆进行钻进，即在淡水聚合物中加入3~5%801、FD-923等细颗粒堵漏剂进行钻进，并在钻进过程中按比例补充堵漏剂，这样即提高了地层承压能力，又起到了很好的防漏堵漏效果，举例如下；漏层：1231.7-1283m桥堵桥堵浆配方：井浆45m3+4%核桃壳+2%锯末+1%石棉+1%QHFD-Ⅰ性能：ρ=1.08g/cm3，FA：