涪陵页岩气田油基钻井液防漏堵漏技术探讨.pdf

第2 5 卷第1 期 2 0 1 5 年3 月 江 汉 石 油 科 技 J I ANGHAN P E T R0L E UM S C I ENC E AND TE C HN0L 0GY V0 1 ． 2 5 No ． 1 Ma r ． 2 0 1 5 涪陵页岩气 田油基钻井液防漏堵漏技术探讨 于 延 雄 ，代 一钦 中 国石化江汉 油 田工程有 限公 司钻井二公 司 ，湖北 潜江4 3 3 1 2 3 摘 要 涪陵页岩气田主要 目的层在 志留系龙马溪组，经过大规模压裂后 ，在该地层钻进期间出现 了 油基钻井液漏失现 象；再者 由于断裂带的存在 ，也造成了不同程度的漏失。油基钻井液成本高，必须找到 切 实可行的防漏堵漏方案 ，降低钻 井成本 ，为提速提效做 出贡献。从现场实际施工情况来看 ，主要还是采 取桥接堵漏的方法，所以本文只探讨桥接堵漏的方法。 关键词 油基钻井液 ；防漏；堵漏 ；桥接堵漏 涪 陵焦 石 坝 页岩气 田是 国家 级 页岩 气示 范 区 ，主要 目的层 在 志 留系龙 马溪 组 ，该 区块龙 马 溪组 岩 性 主要 是 黑色 泥 页岩 、碳 质 页岩 ，采 用 的 钻 井 液 体 系是 油 基 钻 井 液 ，该 体 系 防塌 性 、润滑 性 、稳 定 性 、流 变性 均能 达 到水 平井 钻进的要求 ，减少了井下复杂故 障的发生 。但 是 该 区块 地 层 破 裂 压 力 低 ，裂 缝 、微 裂 缝 发 育 ，经过 大 规模 压 裂后 ，裂缝 开启 程 度进 一步 增 大 ，在 该 地层 钻 进期 问出现 了油 基 钻井 液漏 失现象 ；再者由于不整合面或破碎地带 、断裂 带 的存 在 ，也 造成 了不 同程度 的漏 失 。此 外 ， 操作不当也会引起井漏 。油基钻井液成本高 ， 必须找到切实可行的防漏堵漏方案 ，降低钻井 成本 。 1 油基钻井液 的简介 油 基钻 井 液是 以油类 作 为 分散 介 质 的钻井 液 。该 区块使用 的一种 油包水乳 化钻井液体 系 ，该体 系具 有强 抑 制性 、强耐 温性 、抗 污 能 力 强 、保 护 油气 层 效果 好 、润 滑性 能 好等 显著 优 点 ；其 缺 点 是柴 油 中 的芳香 烃 有毒 性 ，不 利 于人 体健 康 ，油基 钻井 液 易造 成环 境 污染 ，配 制成 本高 。 基 本 配 方 为 油 相 柴 油 2 ％主 乳 化 剂 l ％辅 乳 化剂1 ％碱 度 调节 剂 1 ％有机 土 1 ％增 粘剂 3 ％降滤失剂 3 ％ 液体 沥青 ，水相 水 表1 基本 性能 控 制表 性能 控制范围 D g ／ e ra F V S P V mP a。 S YP P a G e l P a ／ P a F L H T HP mL ／ 3 0 mi n Vs f ％ Es V o| C 1 mg ／ L P o m mL 中 6 中3 2 6 ％活 度 调 节 剂 ，油 相 与水 相 的 混 合 比例 75～8 0 25～ 2 0。 基本性 能控制见表1 。 2 油基钻井液漏失情况 到 目前 为 止 ，江汉 钻井 二公 司在3 3 平 台 的 第一作者简介 于延雄 ，1 9 9 3 年7 月毕业于重庆石油 学校 ，工程师 ，主要从事钻井工程技术管理 ，现任江汉 石油工程有限公司钻井二公司川东南经理部经理 。 ～ 一 一 ～ 一 一 一 一 一 一 3 4 江 汉 石 油 科 技 第2 5 卷 焦页3 3 3 HF 井 和焦页3 3 4 HF 井发生过 油基钻井 液的漏 失 。 焦 页3 3 3 HF 井 三 开油基 钻井 液钻 进共 发生 4 次 井 漏 ， 堵 漏 6 次 。 共 漏 失 油 基 钻 井 液 l 31 9． 41 m 。 焦页3 3 4 HF 井 三 开油基 钻井 液钻 进共 发生 8 次 井 漏 ，堵 漏 8 次 。 共 漏 失 油 基 钻 井 液 2 02． 2m 。 具体漏失情况见表2 。 由表 2 得 出 两 口井 累计 漏 失 1 2 次 ，堵 漏 1 4 次 ，成 功 率 8 6 ％， 累 计 漏 失 油 基 钻 井 液 1 5 21 ． 61 m 3 井漏机理分析 井漏是指钻井液或水泥浆等流体漏人地层 的现 象 包 括流 体 中 的 固相 与液 相 ，发 生井 漏 的必要 条件 1钻井 液对地层 存 在正压差 ，即钻 井液 的液柱压力 大于地层漏 失压力 。 2地层存 在漏失 通道 ，以及 较大 的容纳 钻井液 的空问。 3地层 通道 的开 口尺寸大 于钻井 液 中固 相颗粒 的尺寸。 漏 失压 力 是使 井筒 内钻井 液进 入地 层漏 失 通 道所 需 的最低 压 力 。影 响因素 ① 地层 孑 L 隙 压力的大小 ；②地层漏失通道的大小 、形态和 漏 层厚 度 ；③钻 井 液 的流变性 ；④ 漏 失通 道 中 流体的流行性 ；⑤在漏层 内外 ，钻井液的泥饼 质量 。 漏 失 通 道 的基 本 形 态 可 分 为 五 种 裂 缝 型 、孔 隙型 、洞穴 型 、孔 隙裂缝 型 、洞穴 裂缝 。 第1 期 于延雄等 涪陵页岩气田油基钻井液防漏堵漏技 术探讨 ‘ 3 5 ‘ 上 述 两 口井 的漏 失 层 位 为 志 留 系 龙 马 溪 组 ，根据 取 芯情 况 可 以判 定漏 失通 道基 本类 型 属 于裂缝 性 漏失 ，该 区块 地层 岩石 强 度低 ，易 被 液柱 压 力 压 裂 ，漏失 压 力 当量 密度 在 1 ． 5 0 1 ． 5 5 g ／ e ra 。此外 ，地层 之 间存 在 不 整合 面 或破 碎 地 带 、断 裂 地 带 等 ，地 层 对 密 度 敏 感 ，裂 缝 、微裂缝发育 ，而且容易形成诱导裂缝 。漏 失 压 力 与 地 层 坍 塌 压 力 接 近 ，安 全 密 度 窗 口 窄 。 4 部分堵漏 失败原 因分析 堵 漏 成功 率 的 高低 是影 响钻井 提 速 的关 键 技术 ，结合 施 工实 际 情况 ，分析 其失 败 的原 因 主要如下 1 由于对 易漏地 层岩 性认 识不 足 ，漏 层 性 质如 漏失 通 道 尺寸 、裂 缝 分 布规 律 、闭合 裂 缝 开启 压 力 等未 知 ，以及 复漏 时 ，漏层 位 置难 以准确 确定 。 2堵漏 配方选 择不 合理 ，堵 漏剂颗 粒 与 地 层 裂缝 不 匹 配 ，造 成 只 有架 桥颗 粒 ，缺 少充 填 粒 子 ，堵 漏浆 不 能形 成 有效 封堵 ，导致 堵漏 失 败 ； 3堵漏 浆浓 度达不 到要 求 ，封堵 层强度 低 ，使 地层 承压 能力低 。 4承压 堵漏 作业施 工工 艺运 用不 当 ，尤 其是 承 压 时间短 ，以及 挤 入漏 层 的堵 漏浆 量 不 够 ，挤 入深 度 不够 。特 别 是纤 维 类材 料在 短 时 间 内来 不及 膨胀 、联结 、拉筋 ，泄压 和起 钻抽 吸堵漏材料反 吐 ，造成堵漏失败 。 5下 钻速度 过快 或者 泥浆 密度 不均匀 ， 局部 过 高 ，超 过地 层 承压 能力 ，致使 地层 被 压 漏 。 6常规桥 塞堵漏 材料 抗温 性能 差 ，易降 解变形使堵漏材料支承能力降低 。 7虽 然油 基钻井 液 的滤失 量低 ，但 是仍 然 不能 阻 止滤 液 侵入 微 裂缝 ，在 压 差作 用传 递 下会 引起地层的坍塌压力 的升高，为平衡坍塌 压 力 ，提 高钻 井 液密 度 ，这 将导 致 液柱 压力 的 升高 ，增 大漏失 的风险性 。 8油 基 钻 井 液 的静 切 力 高 于水 基 钻 井 液 ，增 大 了井底 的激 动压 力 ，也 是一 个导 致井 漏发生 的诱 因。 5 防漏堵漏技术 坚持 “ 以防为主 ，防堵结合” 的方针 。 5 ． 1 防漏技术 1全面掌握邻井 资料 ，熟悉 地层压力 。 2加 强 防塌封 堵 能力 ，提前 加入 随钻 封 堵材料 。 3加 强 对 失 水 的 控 制 ，降 低 泥 饼 渗 透 率 ，保证泥饼中固相合理级配 ，泥饼要坚韧 、 薄 、光 滑 、致 密 、可压 缩性 强 ；此 外保 证 滤液 的较 高粘度 。 4 保证泥浆性 能稳 定 ，避免大幅度波 动 ；如 果 需 要 加 重 ，加 重 时 一 定 要 坚 持“ 连 续 、均 匀 、稳 定 ” 的 原 则 ，防止 局 部 密 度 过 大 ，压漏地层 。 5在保 证井 眼 良好净 化 的前 提下 ，应尽 可 能调低 钻井 液 的粘 度 、切力 特 别是 静 切力 ， 从 而最 大 限度地 降低 环 空循环 当量密 度 和减轻 压力激动 。 6 进入断层带 ，应选用合理的排量 ，避 免过 高 的环 空返 速 ，控制 起 下钻 速 度 ，平 稳操 作 ，下 钻 时如发 现连 下 三柱 钻杆 井 口不 返钻 井 液 ，应立 即开泵循 环 。开泵前应先 转动钻 具2 ～ 3 mi n ，破 坏 钻井 液 结构 后再 缓 慢 地开 泵 ，机 械 泵用单 凡尔 ，电动泵 用1 0～1 5 s p m 开 泵 ，下 钻要 分 段循 环 。严格 钻 井避 免过 高 的压 力激 动 ，特 别 是 易漏 层 段 ，杜 绝 一 切 人 为 憋 漏 地 层 的 操 作 。 7做 好 液 面 监 测 ，严 密 控 制 钻 井 液 密 度 ，起钻 严格 按规 程灌 满 钻井 液 。一 旦发 生溢 流 需要 压 井 ，一定 要 准确 计算 地层 压 力 ，严格 控 制压井液密度 ，防止压井 时发生井漏 。 8加 强 固相 控 制 ，无 用 固相 要 及 时清 除 ，防止 无用 固相 含 量升 高 ，引起 密 度 和静切 力增 大 ，随即导致 当量循环密度E C D 增 大。 9井场 按设 计要 求储 备好 配浆 材料 、堵 3 6 江 汉 石 油 科 技 第2 5 卷 漏材料和加重材料 。 5 ． 2 堵漏技术 从 现场 实 际施 工情 况来 看 ，主要 还是 采 取 桥接 堵漏 的方 法 ，所 以本 文只探 讨桥 接堵 漏 的 方法 。 5 ． 2 ． 1关键 点 钻进 时 密切 关 注各个 参 数变 化情 况 ，特 别 是钻时 、泵压 、液面、气测值等参数 ，准确判 断漏层位置和漏失程度 。 5 ． 2 ． 2 堵 漏 思路 1封堵漏 失通道 。 2减 小 或 消 除 井 筒 与 地 层 之 间 的 正 压 差 降低循环压耗 降排量 、降密度 、降静切 力 ，提 高地 层 破 裂 压 力 封 堵 材 料 进 入 裂 缝 ，使 井眼整体承压能力提高 。 3增 大 钻井 液 在 漏 失 通 道 中的 流 动 阻 力 。桥浆 堵漏 重 点考 虑浓 度 、颗粒 大小兼 顾 软 硬 匹配 ，并有 针 对性 地封 堵地 层 。注重 堵漏 工 艺 ，承压值与承压时间 。 5 ． 2 ． 3 堵 漏 配 方 与 工 艺 1漏速 ≤5 m ／ h，降低 1 ／ 3 1 ／ 4 的排 量 ， 并 加 入 随钻 堵 漏 材 料 1 ％QS 一 2 、1 ～2 ％单 封 、 1 ～2 ％随钻堵漏剂 ，或者配堵漏浆1 5～2 0 m ，配 方 井 浆 3 5 ％单 封 3 5 ％随 钻 堵 漏 剂 3 ％Q S 一 2 原钻具 25 m ／ h ≤漏 速 ≤1 5 m ／ h ，配 堵漏 浆2 0～ 2 5 m ，配方 原钻具 井浆 4 ～6 ％D F 一 1 4～6 ％随钻堵漏 齐 0 2 ％F D ～ 1 2 ～3 ％H T K 0 ． 51 mm 3 ％QS 一 2 1 ％架桥堵漏剂 0 ． 5 ～1 mm 光钻杆 井浆 4 ～6 ％DF 一 1 3 ～5 ％随钻堵 漏 齐 0 3～4 ％F D一 12～3 ％F D 一 2 3 ％HT K 0 ． 5 ～ 1 mi n 2 ％HT K 1 ～3 mm 3 ％Q S 一 2 2 ％架 桥 堵 漏 N 1 ～3 ram1 31 5 m。 ／ h ≤漏 速 至失 返 ，配堵 漏 浆2 5～ 3 0 m ，配方 原 钻具 井浆6 ～8 ％D F 一 1 4～6 ％随钻 堵 漏 剂2～3 ％F D一 13 ％ H T K 0 ． 5 1 mm 3 ～5 ％QS 一 22 ％架桥堵漏剂 0 ． 5～1 mm 光钻杆 井浆 4～ 6 ％DF 一 1 3 ～5 ％随钻堵 漏 齐 03～ 4％ F D一1 2～ 3 ％F D一2 4 6 ％HT K 0 ． 5 ～ l mm 3～5 ％HT K 1 ～3 mm 0～3 ％ HT K f 5～8 mm 3～5 ％QS 一 2 2～3 ％ 桥 堵 漏 剂 1 3 ram 1 ～2 ％云 母 01 ％棉 籽 壳 0 ． 1 ％超级纤 维 发 生漏 失后 ，将 钻 具起 到套 管 内 ；根据 漏 速 ，确定 配方 及 其数 量 ，同时 准备好 配浆 罐 、 基浆 、堵 漏 材料 等 ；先加 入不 易水 化膨 胀 的堵 漏材 料 ，后加 入 易于 水化 膨胀 的堵 漏材料 ，最 好在6 h 内配好堵漏浆 ，减少堵漏材料在地面的 相互作用 ，提高堵漏效果 。 估算配堵漏浆的时间 ，提前下钻 最好是 光钻 杆 至 漏层 或漏 层 附近 ，活动 钻具 。配 浆 后立 即将 堵漏 浆 泵入 钻具 内 ；用泥 浆将 堵漏 浆 替至漏层 ，控制好钻具内外 的压力 ，防止起钻 反 喷 。堵 漏浆 顶 替到 位后 ，起 钻至 套管 内 ，先 开 泵 循 环 ，不 漏 后 ，可关 井 憋 压 ，根 据 憋 入 量 ，确定承压值 ，要求承压值 4 MP a 。 6 建议 1提 高 油 基 钻 井 液 对 微 裂 缝 的 封 堵 能 力 ，综合 选用 多 种粒 径 、不 同封堵 原理 的封 堵 材料进行搭配 。 2尽量 降低 钻井 液 的高温高压 滤失量 ， 减少 滤 液 的侵 入 量 ，提高 泥饼 质量 ，降 低泥 饼 的渗透率 。 3保证井 壁稳定 的前 提下 ，降低钻 井液 液柱压力 ，减小漏失 的可能性 。 4桥塞堵 漏 ，重 点考 虑浓度 、颗粒 大小 兼顾 软硬 匹 配 ，并有 针对 性地 封堵 地层 ，特 别 是 加 入 可 变 形 材 料 后 有 利 于 提 高 堵 漏 成 功 率 注意 刚性材 料 与可 变形 材料 在裂 缝 内的堵 漏 特性有所不 同 。 5注意堵 漏工艺 ，控 制憋压值 和憋 压时 间 ，保 证堵 漏浆 有一 定 的挤入 量 和挤入 深 度 ； 泄压时要缓慢 ，防止返 吐和井壁失稳 。 编辑胡素梅