擴展安全密度窗口鉆井液技術在蘇西區塊的應用

侯博 王凱 韓佩章（川慶鉆探長慶鉆井總公司，陜西 西安 710018）

擴展安全密度窗口鉆井液技術在蘇西區塊的應用

侯博 王凱 韓佩章（川慶鉆探長慶鉆井總公司，陜西 西安 710018）

提高地層承壓能力的鉆井液技術是擴展安全密度窗口鉆井液技術的重要內容。通過鉆井液防漏堵漏技術手段來提高地層的承壓能力,提高鉆井液密度的安全使用上限,從而保證在窄(或負)安全密度窗口條件下的安全鉆進,是油氣勘探開發鉆井的重要需求。本文針對蘇西區塊劉家溝組、雙石層處于同一裸眼段，漏塌并存問題，在鉆穿劉家溝組轉化體系后通過梯度選擇堵漏材料粒徑和梯度配比堵漏材料含量,優先進行承壓堵漏，并通過提高鉆井液的封堵造壁能力，形成了一套防塌防漏工藝技術，把劉家溝承壓能力由原來的1.24～1.26 g/cm3提高到了當量密度1.32～1.33g/cm3緩解了漏塌矛盾,推廣應用結果表明，擴展安全密度窗口的鉆井液技術，能有效提高地層承壓能力，減少井下復雜，縮短鉆井周期。

安全密度窗口；承壓堵漏；強封堵

鉆井安全窗口是指鉆井過程中不造成噴、漏、塌、卡等鉆井事故,能維持井壁穩定的鉆井壓力(密度)范圍。即min(ρb、ρp)＜ρECD＜max(ρf、ρL)。若用壓力形式表示,上式可寫為min(Pb、Pp)＜PECD＜max(Pf、PL)式中,Pp為地層孔隙壓力;Pb為坍塌壓力;Pf為破裂壓力;PL為漏失壓力。若PECD＞Pf(或PL),則井漏; PECD＜Pp,則溢流、井涌甚至井噴;PECD＜Pb,則發生井塌。

1 蘇西區塊面臨塌漏問題

1.1 井漏問題

雙石層與承壓能力低的劉家溝組處于同一裸眼段，但在鉆進提密度過程中劉家溝地層1.22～1.25g/cm3即發生滲漏，如果繼續提密度，井漏風險進一步加大。

1.2 井塌問題

該區塊目的層盒8上的蓋層為灰黑色硬脆性泥巖，其裂縫發育，鉆井液發生侵蝕后，在毛細管力作用下，地層坍塌壓力增大，需要更高的鉆井液密度平衡地層坍塌壓力，導致塌漏矛盾并存。

2 施工工藝技術

2.1 承壓堵漏技術

2.1.1 承壓堵漏工藝要求：

(1）鉆穿劉家溝地層50米～100米；

(2）轉化體系后進行工藝堵漏。

2.1.2 承壓堵漏擠封原則

該區塊劉家溝組存在微裂縫，在承壓堵漏時如果選擇較大粒徑堵漏材料，可能產生“封門”現象，因此優選了惰性堵漏材料重晶石和ZDS并復配SFT對井壁膠結、固化，按照逐級擠封原則，在原漿擠封完后，根據情況分別配制20%、40%惰性材料擠封。如未達到承壓要求，則需要加入DF-A、鋸末、DF_NIN等堵漏材料擠封，直到滿足承壓要求。

2.1.3 承壓堵漏工藝配方

依據轉化體系后，分別在原漿基礎上配比不同含量的惰性材料、隨鉆堵漏材料擠封，使之達到當量鉆井液密度。基本配方為：

20%惰性材料配方：原漿+5%SFT+5%LG-130+10%重晶石。

40%惰性材料配方：原漿+5%SFT+10%LG-130+25%重晶石。

擠封堵漏材料：原漿+5-8%DF-A+8-10%鋸末+5-7%DF—NIN+5-10%重晶石。

2.1.4 承壓堵漏憋擠工藝

(1）由破漏實驗確定地層可承受的實際當量密度

(2）確定承壓堵漏最低憋壓值，計算裸眼承壓當量循環鉆井液密度達到1.32g/cm3以上的憋壓值。

(3）依據井徑確定確定堵漏漿配制量，將鉆具下入劉家溝底界，然后將不同配比的堵漏漿按照技術方案要求注入相應井段封閉劉家溝組，起鉆至劉家溝上部擠封堵漏，擠封堵漏材料總濃度不低于20%。

(4）破漏實驗和憋壓原則：每次憋壓變化值控制在1MPa以內，小排量12～15L/s憋擠堵漏漿。

(5）憋擠成功條件：裸眼承壓當量密度滿足工程設計要求，最終憋壓值30min內壓降小于0.5MPa。

2.2 強封堵技術

該技術主要通過物理及化學封堵作用來實現，物理封堵主要是通過惰性封堵粒子ZDS、LG-130對地層中的微裂縫進行有效封堵，化學封堵主要依靠陽離子乳化瀝青分SFT或XL-1在井底高溫達到軟化點后和ZDS、LG-130等惰性粒子相互吸附、膠結，實現對井壁微裂縫填充，進而提高地層破裂壓力，進而提高地層安全密度窗口的目的。下表為ZDS與SFT復配后的封堵性實驗結果。

表1 ZDS與SFT復配封堵性實驗結果

（基漿配方：0.2-0.3%PAC+2-3%GD-K+2-2.5%SFT+1-1.5%SMP-2+10-15%工業鹽+10%甲酸鈉）

3 現場應用及效果分析應用

3.1 現場應用

承壓堵漏技術分別在蘇47、蘇14區塊5口井進行了現場應用，現以蘇47-25-67H2井為例簡述該技術的現場施工。該井劉家溝組垂深2775-3055米共計280米。

(1）在2850米劉家溝中上部轉化為復合鹽體系，轉化后鉆井液密度1.10g/cm3，粘度40S，鉆穿劉家溝組50米后進行了承壓堵漏，實施承壓堵漏前鉆井液密度為1.15g/cm3，粘度42S。由地破試驗確求得裸眼段地層破裂壓力為7.6MPa，在密度為1.15g/cm3時求得最大允許關井套壓為6.7MPa。

(2）計算當量密度達到1.32g/cm3時最低憋壓值為5MPa。

(3）將鉆具起至劉家溝上部，進行原漿擠封，擠封最高閃壓5.5MPa，停泵后10min穩壓至3.8MPa，未達到擠封要求。配置20%惰性堵漏材料擠封，配方為：原漿+6%SFT+5%LG-130+10%重晶石粉，將堵漏漿注入劉家溝井段后關井擠封，擠入25方堵漏漿，擠封最高壓力6.0MPa,15min后穩壓至4.2MPa。再次配置40%惰性堵漏材料，原漿+6%SFT+15%LG-130+20%重晶石粉，按照上述方案，擠入12方堵漏漿后，擠封最高壓力6.6MPa，15min后穩壓至5.2MPa,30min后穩壓5.0MPa。達到承壓堵漏要求。

(4）承壓堵漏完成后，在斜井段后期施工中，井斜60°時將封堵粒子含量都達到5%以上，斜井段完鉆時鉆井液密度達到1.34g/cm3該井未發生漏失，鉆井液消耗量每班5-6方，完鉆短起下、電測下套管順利。

3.2 效果分析

分別在蘇西涵蓋的蘇47、蘇14區塊共計8口井應用該技術，承壓堵漏后蘇14區塊漏失當量密度由原先1.24-1.25 g/cm3提高至1.31-1.33 g/cm3,蘇47區塊漏失當量密度由原先1.23-1.25 g/cm3提高至1.33-1.35 g/cm3,且通過改善泥餅質量，提高鉆井液封堵性，完井鉆井液密度高于當量密度0.02-0.03個點后也未發生漏失，完井電測及下套管順利?？梢娫摷夹g現場應用良好，滿足了蘇西區塊安全施工要求。

4 結語

4.1 擴展安全密度窗口的承壓堵漏技術能有效提高地層承壓能力，減少井下漏失，縮短鉆井周期，保證優質快速的鉆井施工，推廣應用前景廣闊。

4.2 安全密度窗口的擴展可以通過不同工藝過程實現，但它離不開鉆井液防漏、堵漏工藝技術及堵漏材料的合理匹配。

4.3 通過原漿擠封后，再配比不同材料惰性材料和堵漏劑擠封能很好地滿足蘇西區塊承壓堵漏要求。

4.4 承壓堵漏后配合鉆井液強封堵措施能滿足蘇西區塊井下安全要求。

[1]王善舉,孫舉,馬文英.隨鉆提高窄安全密度窗口的泥漿技術[J].精細石油化工進展,2008,9(5):20-24.

[2]劉加杰,康毅力,王業眾.擴展鉆井液安全密度窗口理論與技術進展[J].鉆井液與完井液,2007,24(4):69-73.