67 2010 年第 10 期西部探矿工程塔河油田 TK1040 井防漏堵漏与防坍塌钻井液技术赵静杰( 华北石油局西部工程公司 ,新疆轮台 841600)3摘 : T K1040 井位于塔河油 S99 - T728 井 NN W 向的构造隆起条带南翼、要牧场北残丘群西翼斜坡。
该井地层裂缝发育 ,存在两套压力系统 ,钻井过程中井漏和井塌问题非常严重 , 钻井作业十分困难。
根据现场情况 ,对该井发生井漏的原因进行了分析 , 通过对室内小型实验研究出了适合该井堵漏、防塌钻井液工艺技术 ,并进行了现场应用 ,取得了良好的效果。
现场应用表明 ,该桥塞堵漏钻井液技术可以很好的解决该井的井漏问题。
针对该井地层坍塌问题 ,本井采用多元醇配合沥青类防塌剂 , 能很好的起到防塌效果。
关键词 : 承压堵漏 ; 桥堵 ; 防塌 ; 塔河油田中图分类号 : T E24 文献标识码 :B 文章编号 :1004 5716 ( 2010 ) 10 0067 04 T K1040 井是塔河油田 10 区奥陶系油藏 , 该井三开钻遇三叠系、石炭系、泥盆系、奥陶系地层 , 到达目的层后 ,发生漏失和地层坍塌等问题的出现。
该井钻遇奥陶系良里塔格组时发生严重井漏 ,其分析为存在两套地层压力系统。
并且随后发生井塌等井下复杂情况。
最后通过大量的室内研究及现场反复摸索 ,研究总结出适应该地区地层特点的堵漏、防塌钻井液工艺技术 , 并成功在该井进行了应用 , 收到了良好的效果 , 为塔河油田 10 区高效优质开发提供了有力的保障。
1 工程地质简介渐新统地层 ( 0 ～ 3440m ) , 岩性以棕褐色泥岩与灰棕色粉砂岩、细砂岩互层为主。
古 - 始新统地层 ( 3440 ～3520m) ,岩性主要以砂岩为主夹棕色粉砂质泥岩。
白垩系地层 ( 3520 ～ 4609m ) 岩性主要为灰白色细 - 中粒砂岩、含砾砂岩夹棕褐、灰绿色泥岩。
该井段地层疏松 ,由于钻速快、砂岩多井壁易渗漏。
侏罗系地层 ( 4609 ～4639m) ,岩性主要为灰色细粒屑长石砂岩、长石石英砂岩夹灰、棕灰色泥岩、粉砂岩泥岩及薄煤层。
三叠系地层 ( 4639 ～ 5144m ) , 岩性主要为灰黑色泥岩、粉砂质泥岩夹浅灰色细粒长石岩屑砂岩、深灰色泥质粉砂岩。
侏罗系、三叠系地层泥页岩地层易吸水膨胀、剥落、掉块。
石炭系地层 ( 5144 ～ 5781m ) , 岩性主要为褐灰、深灰色泥岩、粉砂质泥岩 ,石炭系“双峰灰岩” ,顶部为黄段灰色泥晶灰岩夹深灰色泥岩 , 下峰含石膏 , 使用高密度钻井液体系易发生井漏。
堵漏要根据实钻情况和地质解释有针对性进行。
泥盆系地层( 5781 ～5821m) ,岩性主要灰色细粒、含砾细粒岩屑石英砂岩、粉砂岩夹灰、深灰色泥岩。
2 钻井液技术概况 T K1040 井是由华北西部 60817 HB 井队施工。
T K1040 井 2007 年 9 月 2 日 15 : 25 钻至井深 5925. 58m ,层位 O3 l , 开始发生井漏 , 漏失 1. 30g/ cm3井浆 43. 71m3 。
9 月 3 日 , 继续钻进至井深 5927. 79m 时再次发生 ,井漏漏失 1. 30g/ cm3 井浆 48. 91m3 。
9 月4 日～5 日期间漏失 1. 30g/ cm3 井浆 359. 09m3 。
9 月 6日 5 :30 起钻完准备下光钻杆进行堵漏作业 , 下钻至井深 3990. 68m 遇阻 ,上下活动、开泵循环均无效 ,井内坍塌。
9 月 6～14 日期间进行划眼作业共漏失1. 30g/ cm3 井浆 233. 3m3 。
9 月 15 日划眼至井深 5914m 再次发生井漏 ,后进行承压堵漏作业 ,至 9 月 18 日堵漏完毕漏失79. 11m3 。
从 9 月 2 日开始发生井漏、中途划眼至 9 月 18 日承压堵漏完毕期间共计漏失764. 12m3 。
该层位为桑塔木组底界定为 5864m , 目前进入良里塔格组 61.58m 。
井漏原因分析 : 由于外力 ( 如液柱压力等) 大于地层岩石破裂压力 ,造成岩石破裂所形成的诱导裂缝 ; 外力造成闭合裂缝的开启所形成的诱导裂缝。
根据地质资料可知 ,在 T K1040 井井漏主要发生在储集层井段。
由于储层漏失压力低 ,部分井在该井段钻进时由于采取措施不当 ,造成井漏 ,漏失量从几十立方米到几百立方米3 收稿日期 :2010202201 作者简介 : 赵静杰 (19672) ,男 ( 汉族) ,河北定州人 ,工程师 ,现从事石油钻井技术工作。
68 西部探矿工程2010 年第 10 期不等。
井塌原因分析 : 本井下钻至井深 3990. 68m 遇阻 , 上下活动、开泵循环均无效 , 现场判断为井塌。
该地质层位是白垩系。
其坍塌原因 : 一是页岩吸水后 , 膨胀力以破碎掉块的形式释放出来 ; 二是受构造应力的挤压 , 地层破碎 ; 三是页岩性脆 ,受钻具碰撞而掉块。
其次是钻井液密度与井眼稳定的关系。
钻井液密度与井眼稳定存在辩证关系 , 钻井液密度必须适当 , 过高或过低都不利于井眼稳定。
从力学角度看 ,高的钻井液密度有利于井眼稳定 , 但过高反而不利于井眼稳定。
这是因为井眼稳定问题不仅仅是一个力学稳定 ,而且还是一个复杂的物理化学问题。
虽然密度较高的钻井液产生的液柱压力对井壁存在一定的支撑作用 ,但同时也会导致钻井液滤失量增大 ,如果发生在上部井眼 , 会引起井眼附近地层粘土的水化膨胀 ,造成井眼缩径 ;如果发生在下部硬脆性泥岩或裂缝发育的地层 ,则会引起剥落掉块、地层坍塌 ,造成井眼扩径。
另外 ,钻井液密度过高 ,超过地层破裂压力 , 还会引发井漏等复杂事故。
再者 , 从物理化学的角度看 ,如果钻井液抑制性不够好 , 仅靠提高钻井液密度是不能平衡钻井液滤液与井壁岩石作用产生的水化应力的。
如果钻井液密度过低 ,井眼液柱压力低于地层的坍塌压力 ,井壁岩石失去了力学支撑作用 ,也会膨胀缩径和垮塌掉块 ,甚至引发井涌或井喷等复杂事故。
长期以来 ,石油系统流行的一个概念是 : 钻井液密度高了 ,损害油气层 ; 钻井液密度低了 , 有利于保护油气层。
甚至认为新区探井钻井液密度高 , 会压死油气层 , 影响油气田的发现。
自 20 世纪 50 年代以来 ,这种认识就占据主导地位 ,大大影响了勘探速度[ 1 ] 。
不少新区勘探速度慢、钻井周期长、成本高的重要原因是受钻井液密度高就压死油气层片面观点指导造成的结果。
在这种片面观点的影响下 ,不少新区探井钻井液密度规定过死 , 一旦遇到井下复杂情况 ,现场不能及时调整钻井液密度 , 一再拖延时间 ,导致井下复杂情况更复杂 , 甚至发生井下事故。
3 TK1040 井堵漏情况 3. 1 堵漏机理的分析与认识 ( 1) 采用桥塞复合承压堵漏 ,提高地层承压能力 ,应压裂地层 ,让桥塞剂进入漏失通道后静堵 , 让其地层充分闭合 ,闭合过程中 ,桥塞剂堵液通过失水形成桥接隔离墙。
施工要求控制打压排量、挤入量和间隔时间 , 以利于逐渐增厚隔离墙 , 完成对地层的封闭 , 达到承压要求。
( 2) 长段裸眼地层井段 ,可能存在多个漏层的情况 ,桥塞堵漏所施压力会传递到不同漏层而形成堵剂塞子 ( 桥塞剂进入漏失地层并在井段环空失水形成段塞) ,上部地层形成的第一漏层的堵剂塞子 ,会影响压力向下传递 ,以后各漏层的堵剂塞子承受的压力递减 , 其下部地层承压能力和承压堵漏的效果很不可靠 , 因此 , 地层承压堵漏尽可能选择以减少裸眼井段的长度或有明确的漏层进行。
( 3) 复合桥接堵漏配方的确定 ,以大小颗粒、长短纤维、软硬搭配与片状材料结合有利于架桥的形成。
并要求配制和施工时间尽可能短 ,在堵剂尚未完全水化发胀之前进入地层 ,其堵漏效果更佳。
3. 2 现场堵漏试验及效果评价 ( 1) 实验前的准备 : 采用架桥理论进行堵漏钻井液配方研究。
使用 4 种堵漏材料 , 粒状材料为中粗核桃壳、细核桃壳、棉籽壳、锯末 ; 片状材料为云母 ; 酸溶堵漏材料为 SQD - 98 ; 纤维状材料为 CXD 。
T K1040 井在承压堵漏前 , 认真收集分析邻井资料 ,并结合本井实钻及测井地质资料 , 认为该井所处的区块地层承压能力非常弱 ,承压难度大。
经过认真分析后 ,我们认为 ,该井承压堵漏不可操之过急 ,要想一次成功 ,一定要保证地层“吃入” 一定量的堵漏浆。
要首先注入一定量的中细颗粒后 , 再用中粗颗粒堵漏浆进行承压 ,这样可以保证地层憋入足量堵漏材料。
( 2) 第一次配浆堵漏。
发生井漏以后 , 起钻至套管内进行循环、配浆及配堵漏液 , 低压循环期间没有发生漏失 ,决定下钻到底进行循环堵漏。
堵漏配方按以下步骤配制堵漏浆 : 堵漏配方 : 井浆 + 2 %SQD - 98 ( 粗 ) + 2 %CXD + 1 %Q S - 2 + 1 %PB - 1 。
此次堵漏浆浓度为 6 % , 打完堵漏浆以后 , 漏失量明显减小。
( 3) 第二次配浆堵漏。
待上次堵漏完毕起钻 , 关井观察 ,取得了一定的效果 , 紧接着换钻头下钻循环的时候 ,再次发生漏失 ,决定打入密度 1. 28g/ cm3 的堵漏浆 20m3 。
保证堵漏浆打至井底漏失层。
堵漏配方 : 坂土浆 + 3 %核桃壳 ( 中粗) + 4 %SQD 98 ( 中粗) + 2 %棉子壳 + 2 %锯末 + 2 %PB - 1 + 3 %Q S - 2 + 4 %CXD ,总浓度 :19 % 。
打完堵漏浆以后起钻至套管内关井观察 ,共计漏失 157. 55m3 。
( 4) 第二次配浆承压。
第二轮承压堵漏是在下钻至井深 3990. 68m 遇阻 ,上下活动、开泵循环均无效 , 现场判断为井塌。
然后对其进行划眼作业。
划眼到 5914m 时再次发生井漏。
此次堵漏在第一次的基础上调整了配方 ,加入了适量的中粗颗粒的堵漏材料 , 适当加大了69 2010 年第 10 期西部探矿工程堵漏浆总浓度。
这样在地层已经“吃入” 一定量的堵漏材料的基础上 ,高浓度、大颗粒堵漏浆增加了架桥 ,保证了承压堵漏的可靠性。
为保证下步堵漏及承压作业顺利进行制定以下措施 ,下钻至井底分段注入 100m3 ,堵漏配方如下 : 配方①: 注入堵漏浆 20m3 , 密度 1. 30g/ cm3 , 封堵井段 :5914～5360m , 井浆 25m3 + 核桃壳 ( 中粗 ) 5 % + 核桃壳 ( 细 ) 1 % + 锯末 2 % + 棉籽壳 2 % + J YW - 1 ( 1 %) + 2 %CXD + 2 %SQD - 98 ( 中粗) + 云母 5 %总浓度 20 % 。