庫車山前鹽上長裸眼段承壓堵漏工藝技術

介紹了塔河油田制訂承壓堵漏方案的步驟和現(xiàn)場實際采用的承壓堵漏作業(yè)程序,舉例分析評價了該油田采用承壓堵漏技術措施提高鹽膏層以上裸眼井段地層承壓能力的可靠性,總結了該油田采用承壓堵漏提高地層承壓能力的經驗和教訓,并針對存在的問題提出了改進的建議。

文中簡要的介紹了塔河油田承壓堵漏地層層位、堵漏鉆井液配方以及堵漏工藝,從而為以后鹽下區(qū)塊的承壓堵漏的鉆井施工提供了寶貴經驗

塔河油田地質情況極為復雜,在塔河南區(qū)塊經常性鉆遇厚度不等的鹽膏層。由于鹽膏層在高溫高壓條件下呈塑性蠕變狀態(tài),極易造成井下事故,造成不可估量的損失。為了克服鹽膏層塑性蠕變,需要提高鉆井液密度。而上覆三疊系地層抗破能力差,極易發(fā)生漏失;為提高上覆地層的抗破能力,最為有效的辦法就是承壓堵漏。本文從方案優(yōu)選,試驗配伍,實際操作等方面全面闡述了塔河油田鹽膏層承壓堵漏的技術關鍵。經10余口井的應用,都取得了成功。

承壓堵漏技術主要應用于孔隙和裂縫比較發(fā)育的多套壓力體系并存的長裸眼井段,塔河油田鹽膏層上部長裸眼地層承壓堵漏困難,多數(shù)表現(xiàn)在承壓堵漏施工周期長,堵漏需反復多次。針對深井鹽膏層地質特點,開發(fā)出適合塔河地質特點的巨厚純鹽層、復合膏鹽層的承壓堵漏工藝:針對粗砂巖、砂礫巖為主的高滲透層,以高濃度細、超細顆粒復合堵劑為主,配合中粗顆粒,以便在出現(xiàn)壓裂時起架橋作用;針對以細砂巖、粉砂巖為主的中低滲透層,以適當濃度細、超細顆粒復合堵劑為主,也可加入一定量的中粗顆粒堵劑,以便出現(xiàn)壓裂時起架橋作用;對于以泥巖為主的超低滲透層,其破漏壓力(當量密度)一般可達1.80g/cm3以上,以適當濃度細、中粗顆粒復合堵劑為主,作預防壓裂時堵漏;對于裂隙、破碎地層或地質不整合面,易發(fā)生裂縫性漏失,應以高濃度中粗顆粒堵劑架橋,細、超細顆粒復合堵劑作充填,并合理搭配。該承壓堵漏工藝先后在塔河油田主體區(qū)塊的膏鹽層井s105、s112-1等井進行了應用。

新疆塔里木盆地英買力地區(qū)是西氣東輸工程重點供氣區(qū)之一。由于同一裸眼井段內存在兩套差異很大的壓力系統(tǒng),鉆井過程中經常發(fā)生井漏,給鹽膏層井段鉆井、下入9-5/8"+10-3/4"復合套管、固井施工帶來很大安全。本文詳細闡述了該地區(qū)鹽下井井漏特點、井漏原因、堵漏難點,提出了應用橋堵工藝解決該地區(qū)普遍存在的井漏問題,并對承壓堵漏施工中應注意的技術問題提出建議。

普光地區(qū)承壓堵漏技術存在裸眼段長、漏層及縫洞孔喉尺寸難確定、存在張開性裂縫和巖石骨架承壓能力低等難點,橋塞堵漏的效果不理想。因此對橋塞堵漏劑進行改進,通過引入凝膠聚合物和膠結劑形成凝膠堵漏劑。性能評價結果表明,凝膠堵漏劑對不同漏失通道的適應性好,能與地層膠結成高強度的封堵層,對由5～20mm砂粒組成的砂床或10～30mm石子模擬漏層均具有很好的封堵能力,封堵層的承壓能力大于9mpa;該劑的彈性變形能力、膨脹堵塞和化學膠結作用能有效提高材料進入和駐留漏層的能力。凝膠堵漏技術在普光地區(qū)4口井中進行了試驗,成功率為100%,取得了很好的承壓堵漏效果,證實了該技術具有現(xiàn)場適應性好和堵漏強度高的特性。

鉆遇多套壓力層系地層時,需要應用承壓堵漏技術來提高較低壓力地層的破裂及漏失壓力,擴大安全密度窗口,以滿足正常鉆井施工的要求。承壓堵漏需要確定合理的粒徑級配進行架橋和先期充填以達到承壓的目的,之后需要纖維材料和可變形材料在封堵層表面形成一層致密的隔層以達到穩(wěn)壓的目的。將根據(jù)san-2工程分布理論確定的粒徑級配用于承壓堵漏配方中,再加入一定量的纖維材料和屏蔽暫堵材料,該堵漏配方可有效封堵1～5mm寬的人造裂縫,承壓能力均超過7mpa。該承壓堵漏配方在新黑池1井三開2846～4771m長裸段及河壩101井四開5408～5705m井段鉆井液密度高達2.10～2.25g.cm-3的漏失井段獲得了成功應用,提高了地層的承壓能力,滿足了固井設計的承壓要求。

一些承壓堵漏技術存在易發(fā)生二次漏失、承壓能力難以提高、材料不能抗高溫的問題。分析了承壓堵漏的機理,認為該技術的關鍵是阻隔液柱壓力向裂縫尖端的傳導。開發(fā)了抗溫達170℃的剛性顆粒材料a、彈性顆粒材料b、纖維材料c、可變形充填材料d和高失水材料e,并通過應用楔形模塊、鋼珠床和砂床模擬漏失地層,優(yōu)選出了分別適用于裂縫性和孔隙性漏失的堵漏劑配方。該技術在務古4和晉古2-4(加深)井的承壓堵漏施工中得到了成功應用,2口井的承壓能力分別達到了3和4mpa,且30min壓力不降,滿足了下步施工的要求。

元壩1井是位于四川盆地川東北巴中低緩構造帶元壩巖性圈閉的一口重點區(qū)域探井,由于該井在嘉陵江組2段存在高壓層,為滿足下部井段安全快速鉆進的需要,需對上部裸眼井段地層進行承壓堵漏作業(yè),使其承壓能力達到2.15kg/l以上。在室內試驗的基礎上,優(yōu)選應用了凝膠復合堵漏劑nfj-1,并給出了適用于不同漏失的堵漏漿配方及現(xiàn)場承壓堵漏技術方案。該井須家河組、雷口坡組及嘉陵江組3段底部地層承壓堵漏作業(yè)獲得成功,地層承壓能力均達到了設計要求,從而保證了該井的順利完鉆,并為該區(qū)塊海相地層堵漏方案的確定積累了經驗。介紹了該井承壓堵漏技術研究、堵漏漿配方的確定、現(xiàn)場堵漏施工過程及效果等。

在鉆進復雜地層時,人工承壓堵漏技術被越來越廣泛地用于提高裸眼井壁的承壓能力,但由于種種原因使該技術很難實現(xiàn)規(guī)范化操作。概述了目前人工承壓堵漏技術現(xiàn)場的應用情況,分析了現(xiàn)行人工承壓計量方式的缺點,提出以密度差、最高當量密度和當量承壓梯度3種方法表征人工承壓堵漏時承壓指標的建議,并簡要分析了這3種表征方法的優(yōu)點,同時指出使用這3種表征方法有利于實現(xiàn)人工承壓堵漏作業(yè)中基礎數(shù)據(jù)的規(guī)范和統(tǒng)一,方便承壓堵漏方案的設計和現(xiàn)場施工。

馬2井位于四川省通江縣青浴鄉(xiāng)9村1組,是中石化勘探南方分公司部署在通南巴構造帶馬路背構造東高點上的一口預探井,設計井深(垂深)5681m,該井在鉆進過程中發(fā)生井漏11次,共漏失鉆井液3856.21m3。在承壓堵漏的過程中運用了橋漿、復合交聯(lián)、凝膠纖維水泥等多種堵漏方式,取得了良好的效果,保障了馬2井的順利施工,文章對幾次關鍵的承壓堵漏進行分析,提出了有意義的認識和建議。

at5井是位于阿克庫勒凸起東南斜坡帶的一口預探井,其三開鹽上裸眼井段可能存在灰?guī)r、砂巖、含礫砂巖、砂泥巖不整合面等漏失類型,要求在鉆進鹽層前進行承壓堵漏作業(yè)。從地層資料分析、堵漏漿配方的確定及后期改進、堵漏漿配制與注入、憋堵施工全過程介紹了該井的承壓堵漏技術。該井進行了37次打壓憋堵,累計憋入198.21m3堵漏漿,憋堵壓力可穩(wěn)定到14.8mpa,鉆井液密度被提高到1.71g/cm3,達到了滿足鉆穿鹽巖地層的施工需要的目的。提出了幾點認識和建議。

在鹽膏地層中鉆進,為抑制鹽膏層蠕動,提高泥漿密度來增大液柱壓力,以平衡地層的水平應力。在上部地層沒有被套管封隔,裸眼較長且地層壓力又低時,易漏地層將產生漏失,因此堵漏就是要解決的首要問題。橋漿先期承壓堵漏在各種堵漏工藝中成本低,而且堵漏可靠,施工較容易。橋漿先期承壓堵漏的關鍵技術在于施工壓力的控制、堵漏漿配方的確定、封堵隔離帶的控制、施工工藝及注意事項。

塔河油田古生界石炭系地層存在膏鹽巖層,埋深為5175-5304m,厚度達130m。該膏鹽巖層純而且集中,鉆井過程中極易發(fā)生溶解、膨脹、井眼縮徑、井壁坍塌,造成起鉆遇阻、下鉆遇卡等現(xiàn)象。決定采用欠飽和鹽水鉆井液和配套的鉆井技術措施。鉆進鹽膏層時,保持鉆井液性能穩(wěn)定,控制鉆井液密度,以平衡地層壓力,抑制鹽青層的蠕變;及時檢測cr-含量。將cl-含量控制在160000-175000mg/l之間,保證適度溶解鹽膏層井壁,防止縮徑發(fā)生復雜情況;對于漏失層采用全井分段間隙式堵漏工藝,每次泵入量不宜太多,泵速不宜太高,按照“少量多次”的原則進行憋壓。現(xiàn)場應用表明,該鉆井液體系和配套的鉆井技術措施,滿足了鹽膏層鉆進,保證了鹽膏層上部地層的穩(wěn)定,井眼無坍塌現(xiàn)象,鹽膏層鉆進順利,無阻卡現(xiàn)象,5次電測均一次到底,下套管、固井施工順利。

塔河油田s105井鹽層以上地層破裂壓力較平衡鹽層的壓力低,為了在鹽層中安全鉆進,必須提高鉆井液密度,上部長段裸眼又會發(fā)生井漏。為此,采用了承壓堵漏技術進行先期堵漏,使上部地層承壓能力達到平衡鹽層的當量密度,整個鹽層鉆井過程順利,達到了預期效果。

在鉆井施工中,經常要進行堵漏作業(yè),有的井是為使地層承壓能力達到一定預期而進行的先期承壓堵漏,而進行承壓堵漏,區(qū)塊不同,地層承壓能力也不同,承壓堵漏不能盲目按照一個模式進行,要根據(jù)區(qū)塊不同,地層特點有針對性的制定合理的承壓堵漏方案,承壓時,不能盲目追求速度,要合理調配堵漏劑顆粒,穩(wěn)扎穩(wěn)打,保證地層注入一定量的堵漏材料,確保承壓堵漏一次成功。

四川盆地地質構造復雜,在定向大斜度深井的鉆井過程中,往往出現(xiàn)阻、卡、漏、噴等多種復雜情況,特別是在壓差作用下鉆井液在低滲透層或漏失層所形成的虛厚濾餅,容易造成井眼縮小,泥包鉆頭,頻繁阻卡、托壓甚至卡鉆等,嚴重影響鉆井安全。針對在定向大斜度井的裸眼復雜井段中出現(xiàn)的這類情況,在總結前期承壓堵漏施工的基礎上,提出了"間歇關擠承壓堵漏技術"。該技術的關鍵是:使用各種顆粒剛柔級配的堵漏劑;采用高承壓大于等于9mpa的間歇關擠方式;穩(wěn)壓8h以上。通過在河飛203、大邑301等井的現(xiàn)場應用表明,該技術不僅徹底堵住漏層,提高了裸眼復雜井段地層承壓能力,而且消除了井下阻卡、托壓、泥包鉆頭等安全隱患,實現(xiàn)了負壓鉆井,為治理定向大斜度深井中出現(xiàn)的多種復雜事故隱患提供了安全快捷的可借鑒的實用技術。

at22井是一口長裸眼穿鹽井,穿鹽前需要提高鹽上裸眼地層的承壓能力,以利于穿鹽作業(yè)時提高鉆井液密度,防止卡鉆等復雜情況的發(fā)生。根據(jù)地層巖性特征及承壓要求,把裸眼地層分成5段,通過室內實驗確定了承壓堵漏漿配方。承壓堵漏施工結束,篩堵漏材料后驗漏,由于驗漏方式的不合適,鉆井液密度低(1.45g/cm3),套管鞋處鉆井液當量密度遠遠超過地層破裂壓力當量鉆井液密度,全井段驗漏未能達到井底當量密度1.73g/cm3的指標;針對套管鞋處地層進行承壓施工后,鉆井液密度由1.45提高至1.60g/cm3,套管鞋處當量鉆井液密度與地層破裂壓力相當,全井段驗漏合格,井底當量鉆井液密度為1.74g/cm3,滿足了穿鹽對鉆井液密度的要求。

托普臺地區(qū)具有豐富的地質儲量。近幾年來,西北油田分公司不斷加大該區(qū)塊的勘探開發(fā)力度,在托普臺地區(qū)布井數(shù)量不斷增加;而該區(qū)塊地質結構復雜,經常發(fā)生井漏,造成鉆井周期延長,影響了正常的完井投產。井漏成為制約托普臺區(qū)塊鉆井提速的瓶頸問題。為了提高鉆井效率,加快勘探開發(fā)進度,提高托甫臺地區(qū)鉆井工程質量,本文從托普臺區(qū)塊的地質特點及漏失機理入手,提出了針對該區(qū)塊的堵漏措施,并成功運用于現(xiàn)場施工,為工區(qū)鉆井提速、快速上產提供保障。

為了滿足儲氣庫井提高地層承壓能力的需要,研究出了新型剛性嵌入多級封堵承壓堵漏技術,該技術主要是利用不同級別目數(shù)的剛性架橋顆粒,以及各粒級的橋塞堵漏劑和可變形微粒封堵材料,在地層中架橋,楔入、填充裂縫中,提高地層的周向誘導應力,從而提高地層承壓能力。室內實驗針對板南儲氣庫井的地層特點優(yōu)選出一套承壓堵漏漿配方:基漿+5%剛性顆粒a(150～250μm)+3%剛性顆粒b(40～60μm)+3%剛性顆粒c(10～30μm)+10%橋塞堵漏劑bz-spa+2%低滲透封堵劑bz-dft。該承壓堵漏技術在板南儲氣庫現(xiàn)場應用3口井,均一次完成承壓堵漏,顯著提高了堵漏效率,滿足了固井施工對地層承壓能力的要求。

介紹了復雜氣田漏失難點,對裂縫性地層漏失機理進行了探討,應用dl-a高溫高壓堵漏實驗儀器,針對4mm圓孔模板對13種橋堵劑的復配配方進行了模擬4mm裂縫堵漏實驗,評價出了適合4mm孔隙和裂縫性地層的橋堵劑配方?，F(xiàn)場進行了試驗應用:在at16井承壓堵漏密度由1.35g/cm3提高到1.78g/cm3,提高密度0.43g/cm3;在豐鹵1井由1.75g/cm3提高到2.00g/cm3,提高密度0.25g/cm3。通過實驗和現(xiàn)場應用該項承壓堵漏技術在進入漏層后具有膨漲填充和擠緊壓實作用,封堵效果好且封堵裂縫寬,泵入過程中,不影響鉆井液性能;進入封堵層后,承壓強度高、特別適合于上部高滲透及裂縫性地層的承壓堵漏。

at16井是位于沙雅隆起阿克庫勒凸起東南斜坡帶的一口探井,該井在石炭系巴楚組鉆遇長達261m(5057~5318m井段)的鹽膏層段。由于該井鹽上地層為長裸眼段,地層壓力系數(shù)低,易漏,因此鉆進至井深5000m時,應使用承壓堵漏工藝技術對井身5000m以上的裸眼段進行先期堵漏,使地層承壓能力提高,為鹽膏層順利鉆進提供保障。本文對此次承壓堵漏進行了分析,提出了自己的一些認識和建議。