超高密度钻井液堵漏技术在官深1井的应用.pdf

第 3 1卷 第 4期 2 0 1 4年7月 钴井液与 宽井液 DRI LL I NG F LUI D ＆ COMP LE TI ON F L UI D V_0 1 ． 3l No． 4 J ul y 201 4 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 1 5 6 2 0 ． 2 0 1 4 ． 0 4 ． 0 1 5 超高密度钻井液堵漏技术在官深 1 井的应用 李斌 ， 梁大川 ， 彭商平 ， 于志纲 1 ． 西南石油大学研究生部，成都 ； 2 ． 四川绵阳仁智油田技术服务股份有限公司，四川绵阳 李斌等 ． 超高密度钻井液堵漏技术在官深 1井的应用 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 4 ，3 1 4 5 0 5 2 ． 摘要贵州赤水官渡构造海相地层飞仙关组存在超高压盐水层，平均实钻钻井液密度在 2 ． 8 0 g ／ c m 以上，同时飞 仙关组地层承压能力较低，易破碎，易导致漏失发生。但在超高密度条件下进行堵漏施工难度极大，需要解决堵漏浆 的可泵性和封堵性等综合难题。根据地层特点，通过优选对钻井液流变性能影响小的刚性和纤维堵漏材料进行粒度级 配，选用合理的配制堵漏浆的基浆密度和搅拌时间，研究了一套超高密度钻井液堵漏配方，堵漏钻井液密度高达 2 ． 7 2 g ／ c m ，总体固相含量在 5 5 ％ 以上，可封堵宽度为2 ～6 mm 的地层裂缝，承压能力均超过 6 MP a 。经过现场试验，在 官深 1井成功配制出密度达2 ． 7 2 g ／ c m 的堵漏浆，其总体固相含量达到 5 6 ％，并在飞仙关组二段取得一次性堵漏成功， 为以后超 高压堵 漏施工提供 了经验借 鉴。 关键词 官渡构造 ； 超高压 ； 超高密度 ；官深 1 井 ；盐水层 ； 堵漏 中图分类号T E 2 8 2 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 ． 5 6 2 0 2 0 1 40 4 0 0 5 0 0 3 贵州赤水官渡构造为四川盆地沉积构造演化的一 部分 ，三叠系上统须家河组以上地层为陆相沉积 ，雷 坡 口组 以下地层为海相沉积 ，地质条件十分复杂。特 别是海相飞仙关组地层压力异常，高压气层、盐水层 等对钻井施工安全造成极大威胁 ； 该地层实钻钻井液 密度高达 2 ． 8 7 g ／ c m 以上，但飞仙关组地层岩石易破 碎 ，承压能力较低 ，极易导致井漏 ，在超高密度钻井 液条件下实施堵漏难度大 [ 1 - 4 ] 。 1 超高密度钻井液堵漏技术难 点 官渡构造此前完成钻探的 3口以海相为 目的层的 官 2 、 官 3 、 官 7井 ， 均以低密度钻井液钻至海相地层 ， 当钻遇高压盐水层后 ， 钻井液重晶石下沉 ， 卡死钻具 ， 最后填井报废。根据官深 1 井地层特点和井身结构设 计 ，同一裸眼具有不 同的地层压力 ，为压稳超高压气 层 、盐水层 ，官深 1 井进人海相地层后采用超高密度 钻井液钻井 ， 但这无疑增加 了薄弱地层井漏的可能性 。 因此 ，为解决低密度堵漏浆井 口回压高和井控安全问 题，必须采用超高密度钻井液堵漏浆进行堵漏，而且 必须解决以下技术难点 ①在超高密度钻井液 中采用 桥堵 材料进 行堵漏 ，由于钻井 液 中的 固相含量大于 5 5 ％，要解决好各种堵漏材料 的粒径配 比，确保堵漏 成功 ； ②超高密度钻井液 中由于固相含量高 ，液相含 量低 ， 钻井液黏度本身都比较高， 在加入 1 0 ％42 5 ％ 的堵漏材料 以后 ，要确保仍然具有可泵性 。 2 超 高密度钻井液堵漏室内研究 2 ． 1 堵漏材料优选 根据桥堵堵漏原理 ，堵漏材料必 须具有刚性材 料 L F 一 2 、F D一 2 裂缝暂堵 剂 ，含 部分纤维 材料 的 混合物， 粒径为0 ． 1 ～3 0 u m， 酸溶性达到 7 0 ％以上； F R D 一 2 、S R D 系列 高酸溶堵漏剂 ，主要成分为碳酸 钙 ，粒径为 2 ～5 mm，酸溶性达到 9 9 ％ 以上 和纤 维状材料 D T R 高失水纤维材料 ，粒状 、片状、 纤维状材料 的一般 比例约 6 3 2或 5 2 1 。而超 高密度钻井液由于固相含量高， 加入堵漏材料后黏度、 切力快速升高 ，甚至失去流动性。如表 1 所示 ，刚性 材料对超高密度钻井液流变性影响较小，纤维类材料 对钻井液流变性影响较大，其中高效堵漏剂、K Z 一 2 、 QP l 对超高密度钻井液 流变性影响最大 ，因此选择 对 超高密 度钻井 液流变性 影响较 小 的 DT R、F D一 2 、 L F ． 2 、F R D一 2 、S R D一 2等。 第一作者简介 李斌，工程师，在读工程硕士，现在主要从事钻井完井液技术研究与现场应用工作。地址 四川省绵阳市 高新区路南工业园仁智科技产业园 ； 邮政编码 6 2 1 0 0 0； 电话 1 8 2 8 1 5 1 7 2 4 6； E - ma i l l i b i n ． 2 2 1 1 6 3 ． t o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第3 1 卷 第4 期 李斌等超高密度钻井液堵漏技术在官深1 井的应用 5 l 表 1 堵漏材料优选实验 类型力 ， 一 一慨 注 堵 漏材料加 入钻井液后 ，搅拌 1 5 mi n测试性 能 ，测 试漏斗黏度不经过漏斗黏度计筛网，x为超出量程。 2 ． 2 密度对堵漏浆流动性的影响 堵 漏材料浓 度一般 为 1 0 ％～2 5 ％，而钻井 液密 度为 2 ． 8 5 g ／ c m ，在此情况下其固相达到 6 0 ％，很难 再加入 1 0 ％～2 5 ％ 堵漏材料 ，因此不同密度 钻井液 使用胶液稀释降低膨润土含量，提高钻井液的流动 性 ，再加入浓度 为 2 5 ％ 的堵漏材料进行评价 ，实验 数据见表 2 。由表 2 可知，将超高密度钻井液从密度 为 2 ． 8 5 稀 释到 2 ． 7 0 g ／ c m 后 ，加入浓 度为 2 5 ％堵漏 材料，具有良好的流动I生，提高了超高密度钻井液堵 漏浆的可泵性 。因此 ，优选出密度为 2 ． 7 0 g ／ c m。 的钻 井液作为后续实验配制堵漏浆 的基浆。 表 2 堵漏浆密度考察实验 注 2 5 ％堵 漏 材 料 配方 4 ％F D． 2 3 ％L F 一 2 2 ％F R D ． 2 6 ％DTR 4 ％S RD． 2 3 ％S RD． 3 3 ％S RD． 5 。 2 ． 3 时间对堵漏浆流动性的影响 堵漏材料在 1 5 mi n内加入 ，然后搅拌观察和测 试堵漏浆流动性能 ，结果见表 3 。由表 3可知 ，堵漏 浆在搅拌 6 0 m i n以后流动性开始变差，超高密度本 身液相含量低，纤维类堵漏材料随着时间吸水和高固 相搅拌发热水分挥发，使超高密度堵漏浆密度升高， 流动性变差，因此从开始配制堵漏浆到泵人钻杆内， 尽量不要超过 9 0 mi n 。 表 3 堵漏浆流动性实验数据 2 ． 4 堵漏 配方优 化 通过考察堵漏材料与超高密度井浆的配伍性、封 堵性 ，并参考石油天然气行业标准 s Y／ T 5 8 4 O 一9 3和 水 泥浆 流动度评 价方法 ，采用 DL型堵 漏材料试验 装置 ，选 择不 同的缝板宽度进行封堵性和流动性评 价 、优化。由表 4可知，优化后 的堵漏浆均具有较好 的流动性 ，它们的差别在于选择骨架材料的尺寸不同， 能针对不同的缝宽进行封堵 ，且承压能力都能达到 6 MP a 。因此 ，现场应用时可以根据漏失层位岩石裂缝 宽度及实际漏失 的大小选择不同堵漏粒径的堵漏配方 。 表 4 堵漏浆流动性和封堵性 2 4％F 2 ％L RD l 5 ．7 6 5 3 4 o果 5 ％ D T R 7 ％S RD 2 注 实验压力为 1 ～6 MP a ，最高封堵稳压为 6 MP a ，稳 压 2 0 mi n； 压力源为 1 2MP a的标准氮气。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 2 钻井液与 充井 液 2 0 1 4年 7月 2 ． 5现场施 工工艺 ①根据漏失特点判断漏失性质 ，选择合适的桥接 堵漏配方 ，进行小型实验考察堵漏浆性能。②准备好 2 0 m 左右超高密度钻井液 ， 使用胶液调整密度至 2 ． 7 0 g ／ c m 左右 ，尽量降低钻井液黏度切力。③通过加料 漏斗按照配方加入堵漏材料 ，先加入增黏小 的刚性材 料 。由于刚性材料密度和基浆密度相当，因此不会出 现下沉现象 ，利于搅拌均匀 ，后加入增黏大的堵漏材 料 。④下光钻杆至漏层 ，注入桥堵浆。堵漏浆从堵漏 材料加入完成到施工不能超过 9 0 mi n ，否则导致堵漏 浆太稠无法泵送 。⑤注入 2 ． 9 0 g ／ c m3 以上超高密度重 浆 6 m 左 右，以平衡井 口回压 。⑥用原井浆顶替至 漏层 ，采用小排量间歇挤堵 ，关井候堵 8 h以上 ，保 持立管压力和套管压力稳定 。下钻通井 ，循环排堵漏 浆 ，确定不漏后恢复钻进。 3 现 场应 用与效果评价 ． 官深 1 井是中石化西南分公司部署在 四川盆地川 南低褶带官渡构造官 中高点西翼的一 口重点预探井 ， 设计井深为 4 1 1 0 m，以下二叠统茅 口组为主要 目的 层 ， 兼顾探索下三叠统嘉陵江组 、 飞仙关组及长兴组。 官深 1 井在飞仙关组钻遇异常高压含水气层 压力系 数 2 ． 5 5和水层 压力系数为 2 ． 7 2 。 该井在钻至飞仙关组二段地层下钻到底循环时发 现井 漏，漏失井深为 3 3 2 2 ． 6 7 m，循 环漏速为 1 8 ． 2 6 m ／ h ， 钻井液出口密度为 2 ． 7 8 g ／ c m ， 脱气密度为 2 ． 8 7 g ／ c m ，分析为地层压裂诱导性漏失，循环降低井浆 脱气密度至 2 ． 8 5 g ／ c m ，按照室内堵漏配方及现场施 工工艺进行堵漏 。①预先配制 1 8 m 堵漏浆 ，堵漏浆 密度为 2 ． 7 2 e d c m ，堵漏材料总浓度为 2 3 ％，配制时 堵漏材料按顺序加入并连续搅拌。②倒 闸门正注 1 3 ． 8 m 堵漏浆 返 出井浆 1 0 ． 8 m ， 然后替人 2 8 ． 9 m。 井浆 ， 替人 5 ． 8 5 m 密度为 2 ． 9 8 g ／ c m 的重浆 返出井浆 为 3 4 ．9 m ， 共替人 3 4 ． 7 5 m 钻井液。③起钻至 2 8 1 2 m， 关井挤 堵 ，共 注入 1 0 ． 1 8 m 井浆 ，挤堵套压变化 曲 线见图 1 ， 挤堵过程中套管压力能保持在 2 MP a以上 。 官深 1 井使用超高密度钻井液堵漏技术后 ，下钻到底 循环无漏失 ，使用超高密度钻井液 泵压为 1 8 MP a ， 排量 为 2 8 L ／ s 继续钻进 ，实现 了一次性堵漏 成功 。 堵漏浆配方如下，按照配方顺序加入材料。 基 浆 密度为2 ． 7 0 g ／ c m 3 ％F D一 2 3 ％L F 一 2 2 ％ FRD． 2 4％ S RD ． 2 4 ％ S RD一 3 3 ％ SRD一 5 4 ％ DTR 4 董 奋2 鬈 0 0 2 4 6 8 l O 1 2 1 4 1 6 l 8 2 0 挤堵时间m 图 1 挤堵套压与挤堵时间关系变化曲线图 4 结论 1 ． 通过室内实验研究 ，形成一套满足官渡构造不 同漏速的超高密度钻井液堵漏配方 ，总体固相含量达 到 5 5 ％，具有较好 的流动性和封堵性 ，并形成 了配 套施工工艺技术 。 2 ． 超高密度钻井液堵漏技术在官深 1 井飞仙关组 二段成功应用 ，现场一次性堵漏成功。 3 ． 官渡构造海相地层多处存在超高压带 ，地层极 易被压裂诱发漏失 ，因此 ，超高密度钻井液堵漏技术 在该区块具有很好的推广应用前景。 参 考 文 献 [ 1 ] 冯素敏 ，罗向东，马光长，等 ． 新型抗高压堵漏剂的研 究与评价 『 J 1 ． 钻井液与完井液，2 0 0 7 ， 7 2 4 ． 2 7 ． F e n g S u mi n，L u o Xi a n g d o n g，Ma Gu a ng c h a n g，e t a 1 ． Re s e a r c h a n d e v a l u a t i o n o f n o v e l a n t i h i g h p r e s s u r e p l u g g i n g a g e n t [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ．2 0 0 7 ， 【 7 2 4 2 7． [ 2 ] 田陆飞，王琦，刘振 ，等 ． 钻井用堵漏材料研究进展 [ J 】 ． 中国建筑防水 ，2 0 1 0 6 1 - 3 ． T i a n L u f e i ，Wa n g Qi ，L i u Z h e n ，e t a 1 ． P r o g r e s s i n r e s e a r c h O n l e a k s t o p p i n g ma t e r i a l s i n d r i l l i n g [ J 】 ． C h i n a B u i l d i n g Wa t e r p r o o f ,2 0 1 0 ， 6 1 - 3 ． [ 3 ] 窦斌 ， 胡永东， 段明成， 等 ． 川东北地区井漏特征及建议 [ J ] ． 钻采工艺 ，2 0 0 9 ， 9 1 1 4 1 1 7 ． Dou Bi n， Hu Y ongdong， Dua n M i ngcheng，e t a1． No r t he a s t Si c h ua n we l l l e a k a g e c ha r a c t e r i s t i c s a n d s u g g e s t i o n s [ J ] ． Dr i l l i n g＆Pr o d u c t i o n T e c h n o l o g y，2 0 0 9 ， 9 1 1 4 ． 1 1 7 ． [ 4 ] 王多金，张坤 ，黄平，等 ． 快捷堵漏剂的研制与应用 [ J ] _ 天然气工业， 2 0 0 8 ， 1 1 7 4 7 6 ． Wa n g Du o j i n ，Z h a n g K u n ，H u a n g P i n g ，e t a 1 ． Re s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f t h e q u i c k p l u g g i n g a g e n t [ J ] ． N a t u r a l G a s I n d u s t r y，2 0 0 8， 1 1 7 4 - 7 6 ． 收稿 日期2 0 1 4 0 5 ． 2 ；HG F 1 4 0 3 F 6 ；编辑付碉颖 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m