塔中碳酸盐岩储层恶性井漏治理现状及对策浅析

陈 柳，刘 翔，洪英林，向朝刚，王卫阳

（1.塔里油田分公司塔中油气开发部，新疆库尔勒841000；2.四川省重点实验室，四川广汉618300；3.川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院，四川广汉618300）

塔中奥陶系碳酸盐岩油气藏属于超深缝洞型碳酸盐岩凝析气藏，是塔中主要开发的油气田。该区碳酸盐岩储层为裂缝、岩溶孔洞和洞穴构成复杂网络孔隙系统，钻井过程中常出现失返性漏失、放空性漏失以及“溢漏同层”等复杂现象。该区块31口漏失井统计结果表明，漏失以目的层井漏为主，占统计漏失井的90%，累计漏失5.89m3，占全部漏失量的93.34%，平均单井目的层漏失2172.36m3，其中放空井占50%，如某14-3H、某441-H6、某441-H3以及某14-H5出现不同程度地放空，其中某14-H5井在6358.41～6906.86m放空7.34m，发生恶性漏失，累计漏失钻井液7076.1m3，因堵漏无效提前完钻。目前塔中恶性井漏问题未得到良好的解决，储层恶性漏失已成为制约了塔中碳酸盐岩油气藏勘探开发的瓶颈。因此，认识塔中碳酸盐岩储层井漏特征，分析塔中储层井漏治理难点，探索提高塔中堵漏成功率途径具有重要的意义[1-4]。

1 塔中碳酸盐岩储层恶性井漏特征及治理现状

1.1 塔中碳酸盐岩储层恶性井漏特征

塔中奥陶系碳酸盐岩孔洞缝发育，是油气主要的渗滤通道与储集空间。钻井过程中井漏频繁，常发生失返性井漏、放空和溢流等，井漏治理难度大，堵漏成功率低。表1统计结果表明塔中碳酸盐岩恶性漏失层位主要分布在上奥陶统良里塔格组和中下奥陶统鹰山组，漏失井段从5000～7000m左右；其漏失类型主要缝洞型漏失以及洞穴性漏失，在空间规模上呈现“串珠”地震反射。图1为缝洞型漏失通道成像测井图。图2为缝洞型储层地震剖面图，其中水平段A点地震响应特征为中强串珠地震反射，B点地震反射为弱片状地震反射，钻遇B的漏失情况较钻遇A的漏失情况通常更为严重。在此类井段钻进时，钻遇串珠状反射地层，均会钻遇不同程度的放空井段，且漏失量大。

图1 裂缝/缝洞型漏失通道成像测井图

1.2 塔中碳酸盐岩储层恶性井漏治理难点分析

塔中碳酸盐岩储层漏失通道的复杂性决定堵漏难度大。主要表现在以下几点：

（1）塔中碳酸盐岩属于非均质岩溶伴生的缝洞系统，宏观—微观多尺度结构复杂，且应力扰动下裂缝动态宽度变化呈现出的“呼吸效应”，导致选择堵漏材料颗粒级配难准确把握以及对形成的“封堵隔墙”的抗压强度、胶结强度与回弹性能提出高要求，而目前桥塞堵漏技术难很实现以上要求。

（2）碳酸盐岩漏失通道壁面光滑，且大部分被流体充填，导致架桥颗粒难以在壁面驻足形成稳固的封堵层，而且堵漏浆进入漏层快速与地层流体置换导致堵漏浆有效浓度降低。

（3）目前塔中多采用多串珠水平井的方式直抵储层，而水平井更易沟通碳酸盐岩非均质岩溶伴生的缝、洞或者洞穴，形成复杂的漏失通道系统，从而导致恶性漏失、放空性漏失以及溢漏同存等复杂井漏问题[5-7]。

图2 串珠状地震反射剖面图

表1 恶性漏失井数据统计

1.3 塔中碳酸盐岩储层恶性井漏治理现状

针对塔中目的层恶性漏失，目前主要采用降钻井液密度与精细控压钻井相结合方式钻进，尽可能减少漏失量，没有更好更有效地防漏堵漏措施减少漏失量和减少钻井液对储层的伤害，在实际钻井开发中，很多井因钻遇溶洞而出现严重放空现象，被迫提前完钻。如表2所示，部分井虽采取了现有恶性井漏堵漏措施，包括桥塞堵漏技术、投球堵漏技术、雷特堵漏技术、凝胶堵漏技术等，但效果不理想。如塔中区块某井以密度1.15g/cm3的钻井液钻进至产层井段6031.2～6045.5m时，钻遇大裂缝和大孔洞，井漏失返，钻杆内外钻井液液面在井口以下250～300m处，前期采用堵漏剂浓度45%～53%并以雷特超强堵漏剂和雷特酸溶性堵漏剂为主的桥塞堵漏浆进行了8次堵漏作业，空静液面由298m减低到90m，漏速由失返性漏失降低到14.5m3/h；后期通过投球设备投入19mm树脂堵漏球10万颗，再配合堵漏剂浓度50%的高浓度桥塞堵漏浆漏后漏速降低至12.5m3/h，该井段共漏失密度1.15g/cm3的钻井液和堵漏浆4000m3。，累计漏失量达4000m3。由此可见，现有堵漏技术在提高静液，减少漏速方面具一定的效果，但堵漏次数多，累计漏失量大，一次堵漏成功率低。

2 探索治理塔中碳酸盐岩储层恶性井漏新方法

2.1 现有堵漏技术局限性

桥塞堵漏技术常选用多粒径的颗粒材料，复配纤维状和片状材料，配制成一定浓度和配比的桥塞堵漏浆，注入漏层，以颗粒堆积原理，调节堵漏材料的粒径配比和浓度，通过桥堵材料的架桥、填充作用堵塞漏失通道，此方法为石油行业最主要的承压堵漏方法，塔中储层井漏堵漏技术也主要以此类堵漏材料及其配套堵漏技术为主[7-9]。

桥塞堵漏材料局限性主要体现在以下几方面：其一，桥塞堵漏通过物理堆积的方式形成封堵层，颗粒粒径难以与复杂漏失通道尺寸相匹配。物理堆积方式形成的封堵层与裂缝壁面胶结强度弱，承压能力低，易返吐造成复漏。其二，现有桥塞堵漏材料大多由天然矿物类材料和天然植物类材料复合而成，而天然矿物类堵漏材料由于密度过大，配浆易沉导致堵漏浆中堵漏材料有效浓度偏低，抗压强度低，易崩解破碎、封门或浅层封堵；而天然植物类堵漏材料密度过低，配浆易漂浮且在高温环境下易发生高温变质（如碳化、降解等）失去其力学性能，核桃壳、棉籽壳以及纤维在高温环境下均发生不同程度的碳化降解软化的变质特征。

表2 塔中井漏治理工艺及漏失情况

2.2 探索治理恶性井漏新技术

针对井下恶性漏失问题，综合运用岩石力学、流体力学及泥浆化学等领域的基础理论和实验方法，深入研究恶性漏失的成因及堵漏原理，设计并研发新型堵漏材料和特种井下堵漏工具，形成有效解决恶性漏失的实用技术。

2.2.1 化学固化材料复配新型桥接材料形成“隔绝式”封堵带治理严重井漏

为解决传统桥塞堵漏材料依靠物理堆积方式形成的封堵层与裂缝壁面胶结强度弱、承压能力低、易返吐造成复漏等问题，有待研发出固化剂或者热固性树脂材料，这种固化材料与惰性堵漏材料具有良好配伍性，通过调整配方可在地层多温度条件下胶结固化，并能根据需要调节固化时间。将这种固化材料与上述新型承压堵漏材料混合复配，作为一种新型桥塞承压堵漏浆注入漏层，在挤注堵漏作业过程中，前期依靠新型承压堵漏材料在漏失通道架桥、填充形成堵塞段，具备一定的承压能力，随着候堵时间延长，固化剂或者热固性树脂在地层温度作用下逐渐胶凝固化，将新型承压堵漏材料颗粒全部胶结固化成一个整体，同时与漏失通道的岩石表面粘结在一起，提供后期承压堵漏能力。交接固化成一个整体后的流动阻力显著增强，很难被挤入地层或者返吐回井筒，可大幅减少频繁性复漏现象和卸压后大量返吐现象，其堵漏原理如图3所示。

图3 隔绝式封堵原理

2.2.2 抗高温高启动压力聚合物凝胶段塞带治理严重井漏

目前凝胶堵漏剂由于其抗温能力、抗水冲稀能力以及启动压力低等原因导致堵漏效果不佳。借助“结构流体流变学”与“超分子化学”研发抗高温聚合物凝胶，所研制的凝胶堵漏剂需具有以下特性：（1）抗高温可达到150℃以上，满足超深井恶性井漏堵漏需要；（2）强剪切稀释特性，有利于泵送和进入漏层后滞留；（3）具有很好的粘弹性，且弹性比例高，能过喉道膨胀、占据和充满整个缝洞空间，能形成将地层流体与井筒完全隔断的段塞。静止后要使其移动必须克服足够的弹性阻力；（4）与水混合后不影响其成胶能力。

2.2.3 采用膨胀波纹管“补疤”技术对隔绝将漏失通道隔离方法处理井漏失

研发一种特殊封隔短套管，弥补现有波纹管技术的不足。该短套管内部装有剪切销钉和倒齿，以水力压力剪断销钉后短套管膨胀，之后不需要滚子整形器的多次机械膨胀；以卡瓦式倒齿做支撑提供强大抗外挤强度，保证不会挤压变形造成后续卡钻事故；以螺纹连接，改变现场焊接质量难以保证的现状。

该短套管下端装有可钻性引鞋和球座，上端装有丢手装置，通过投球憋压膨胀后紧贴在井壁上，其本体上装有裸眼封隔器部件，提供密封隔离能力。相对于波纹管的管串结构（下堵头及下过渡接头+下封隔器+波纹管+上封隔器+上堵头+倒扣螺母及提拉杆），该短套管结构明显简化，现场入井时安装简便。

3 结论

（1）塔中碳酸盐岩恶性井漏治理成功率低主要原因为漏失通道复杂性、水平井布井方式以及基于“架桥理论”形成的系列传统堵漏技术及工艺的局限性。

（2）现有桥塞堵漏技术治理的不足主要体现桥塞堵漏通过物理堆积的方式形成封堵层胶结强度弱，承压能力低以及高温环境下易发生高温变质（如碳化、降解等）失去其力学性能。

（3）提出了诸如研制新型化学固化材料、抗高温高启动压力聚合物凝胶段塞以及采用膨胀波纹管“补疤”技术对等新方法和新工艺解决恶性井漏问题。

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