古潛山裂縫性漏失井固井技術應用

王春才，王建東，田思雨

(天津中油渤星工程科技有限公司 天津300451)

在古潛山油氣藏中，裂縫性油氣藏占有非常重要的戰略地位。特別是在變質巖和火成巖為基巖的潛山中，構造裂縫是主要的油氣儲集空間。在潛山油層鉆進過程中多數井發生了鉆井液漏失，漏失量為100～10,000,m3不等。一般情況下，在固井施工前進行堵漏，將所有漏失風險降到最低，避免在固井過程中再次發生漏失。但鉆進過程中發生漏失的井位在固井施工時的風險依然存在，且影響較大，因此分析古潛山裂縫性油氣藏漏失原因，研制專門的固井技術指導固井施工，對解決古潛山固井漏失，提高固井質量具有重要意義。

1 古潛山裂縫性油氣藏漏失機理

漏失發生需具備以下 3個條件：①地層中有孔隙、裂縫或溶洞，使流體有通行的條件；②井筒內液柱壓力大于地層孔隙中的流體壓力，在正壓差的作用下，發生漏失；③地層破裂壓力小于井筒液柱壓力和環空壓耗或激動壓力之和，壓裂地層從而產生漏失。由于裂縫存在的形態復雜多樣，漏失機理呈多樣化，使得裂縫漏失性儲層保護技術成為全球性難題之一。

根據古潛山的巖性特征分為變質巖儲層潛山、火山巖儲層潛山、碳酸鹽巖儲層潛山和碎屑巖儲層潛山。按照漏失通道形成的原因，古潛山裂縫性油氣藏漏失類型可分為自然通道和人為通道兩大類：①自然裂縫性漏失。在古生代、太古代、元古代的變質巖因受變晶、構造運動、物理風化和化學淋溶形成裂縫和孔隙，構成漏失的通道。火山巖由于巖漿噴發、溢流、風化作用等結晶構造運動等因素在熔巖內形成了孔隙和裂縫，構成了易發生漏失的通道；碳酸鹽層經過長期地下水的溶蝕、沖蝕作用形成大大小小的地下溶洞和暗河，強烈的構造作用又會產生縱橫交錯的裂縫，其開口由幾厘米到幾十米不等。鉆進過程中，鉆遇自然裂縫性發育的巖石時形成自然漏失，鉆遇破碎性巖石常會發生隨著井下憋跳、鉆速加快等現象，使井內壓力過大、結合力較弱的地層產生裂縫，當工作液液柱作用于井壁地層的動壓力超過地層裂縫內流體壓力，并且井壁與裂縫系統連通時即可發生天然裂縫性儲層漏失。其漏失程度取決于井筒動壓力與地層孔隙壓力的差值、天然裂縫的發育程度及連通狀況、裂縫寬度和長度、漏失通道內流體的流變性等。雖然有時儲層中天然裂縫系統未與井筒連通，一旦產生誘導裂縫，儲層同樣會因產生的誘導裂縫將天然裂縫與井筒連通而發生嚴重漏失。②人為裂縫性漏失。儲層本身并不存在漏失通道，但由于井下地層壓力系數低或地層破裂壓力低，井眼壓力高于地層破裂壓力時，在井眼周圍地層中誘發出裂縫導致井漏。主要原因為地層壓力體系紊亂、施工措施不當導致壓漏地層，而出現人為裂縫性漏失，裂縫性漏失通常漏速在20～100,m3/h。常見人為裂縫有鉆具振動縫、應力釋放縫和人為壓裂縫(應力敏感縫)。鉆具振動縫和應力釋放縫通常不會引起嚴重的工作液漏失。

2 古潛山裂縫性油氣藏防漏固井技術

2.1 古潛山裂縫性油氣藏防漏技術關鍵

古潛山油氣藏地層中裂縫、溶洞極其發育，天然裂縫防漏關鍵在于根據地質設計和鉆進壓力顯示，準確了解斷層、裂縫位置，精確預測裂縫寬度，及時調整工作液性能，提高儲層承壓能力，盡可能地提高儲層安全密度窗口。

古潛山油氣藏由于長期風化，表層的承壓能力嚴重降低，極易產生人為裂縫。人為裂縫防漏關鍵在于降低液柱密度、調整流變參數或開泵措施等方法，減少激動壓力和環空壓耗。一旦產生人為裂縫，必須在短時間形成封堵帶，阻止裂縫的進一步延展，提高儲層破裂壓力和裂縫重啟壓力，阻止或減少漏失。

由前述分析可知，如果天然裂縫性儲層漏失處理得當，則產生人為裂縫性儲層漏失的機率就會大大降低。因此應將裂縫防漏作為系統性工程，鉆井、下套管、固井等環節都應充分考察鄰井地質資料，掌握地層破裂壓力較低，易坍塌、易漏失的薄弱地層，預防裂縫性漏失產生，以確保施工安全順利。

2.2 古潛山裂縫性油氣藏防漏技術措施

2.2.1 優選固井工藝

根據現場具體鉆井情況，確定固井工藝。對于井況復雜的井，可采取以下幾種特殊工藝，但由于特殊工藝設備在設計上較為復雜，存在出現問題的幾率，一般優先考慮常規固井工藝。

①分級注水泥工藝。古潛山油氣藏由于地層比較薄弱，對于封固段較長的井，水泥漿液柱壓力較高，漏失風險很大，可以采用分級注水泥工藝，先封固下部薄弱地層，再封固上部地層，可以有效防止固井發生漏失。但分級注水泥的第一級固井，要求水泥漿封過潛山頂界面。如果潛山界面卡得不準或高角度裂縫的影響造成水泥漿漏失，可能形成第二級注水泥施工水泥漿液柱壓力高于地層壓力造成漏失導致工藝失敗。因此在考慮分級固井工藝施工的井位，必須對分級箍下入位置嚴格審查。

②漏層頂部注水泥工藝。對于底部嚴重漏失的井，如裂縫性、溶洞性漏失，先期堵漏后承壓能力仍然有限，可以采用頂部注水泥工藝。對產層易漏失的井，可以采用篩管頂部注水泥工藝，產層段下入篩管，然后封固上部環空。產層下部有漏層的，可采用漏層頂部注水泥工藝。

③膨脹管封漏層工藝。如裸眼中部存在無法處理的漏層，可先在漏層段下入膨脹管后漲開，使之貼在裸眼漏層段井壁，用水泥漿替代泥漿或者水來脹封管外封隔器，實現封堵漏層，然后再下入套管固井。

2.2.2 優化漿柱體系

①堵漏隔離液。為了增強防漏效果，提高頂替效率，改善界面膠結，在隔離液中加入適量、適當形狀的堵漏材料，使隔離液具有一定的堵漏性能；調整隔離液的流變性能，使其粘度適中，高溫下不過分稀釋，具有較好的懸浮功能和一定的觸變性。

②水泥漿體系。針對不同區塊固井采用不同的水泥漿體系，防止固井過程漏失的發生。結合古潛山裂縫性油氣藏漏失現況，根據緊密堆積理論設計了高強低密度水泥漿體系和防漏增韌水泥漿體系。

高強低密度水泥漿體系利用合理的物料顆粒級配并通過改善物料的表面性質，減少物料顆粒間的充填水和表面的潤滑水，提高單位體積水泥漿中固相，形成更加致密的水泥石；通過超細礦物材料之間的物理化學作用等手段，提高低密度水泥漿的力學性能。防漏增韌水泥漿體系添加由長度小于 12,mm特種纖維組成BCE-200S和助防漏劑組成的防漏外加劑。

2.2.3 輔助技術措施

①通井防漏技術措施。避免隋性物理堵塞型堵漏劑暫時屏蔽的漏層在下套管和固井注前置液時裸露，再次漏失，因此，通井過程必須充分、徹底，以鉆進時最大安全排量充分循環，確保井眼暢通、清潔，提高井壁穩定性。

②下套管作業技術措施。控制下放速度，減小激動壓力，以防止增加薄弱地層或漏失層段的激動壓力，造成漏失。對于漏失嚴重的井，下套管前做充分堵漏處理。如下套管途中出現漏失，下套管完畢后使用鉆井液進行堵漏，確保井眼穩定。

③變排量頂替技術。起初采用高速追趕頂替，追上水泥漿后，適當降低排量，低速碰壓，既防止在替泥漿時因激動壓力過大，壓漏地層，又控制了水泥漿在理想狀態下塞流上返，達到良好的頂替效果。

3 現場應用

CBG7-5井處于埕北古7塊，太古界巖石裂縫非常發育主要為網狀縫和成組縫，在2,193～2,801,m鉆進過程多次發生漏失，累計漏失鉆井液662.75,m3，打開潛山地層且封固段 1,500,m。針對本井的復雜情況，由于先期堵漏效果較好，采用常規單級固井工藝。下套管期間嚴格控制下放速度，觀察返出情況沒有發生明顯漏失，下完套管0.4,m3/min小排量頂通順利，緩慢逐步提高循環排量，漏失不明顯。采取循環自然堵漏的措施，控制循環排量最高提至1.6,m3/min，充分循環至液面穩定，從膠結質量、施工安全考慮，選用沖洗液+隔離液+水泥漿的漿柱結構。實際注入堵漏隔離液 16,m3，沖洗液 6,m3，注1.70,g/cm3領漿特種纖維水泥漿 32,m3，注 1.88,g/cm3領漿 35,m3，替鉆井液 66.56,m3，通過變頂替排量頂替技術保證替漿泵壓不超過10,MPa，碰壓明顯，穩壓壓力不降，放壓不倒返。電測顯示，水泥實際返高1,550,m，滿足設計要求；1,900,m 至井底聲幅在 10%,以內，1,550～1,900,m 聲幅在 20%,以內，固井質量合格。固井結果表明，采取的防漏技術達到了預期效果，保證了此次固井施工的順利進行和固井質量。

4 認 識

古潛山裂縫性油氣藏漏失機理復雜，防漏是該類型油氣藏重要技術難點；其漏失機理和防漏工藝對預防裂縫性油氣藏漏失具有重要意義。技術工藝、體系選擇面廣，可根據不同井型合理挑選適當的固井措施。該技術在CBG7-5井的成功應用為古潛山油氣藏防漏指明了方向，但由于應用井位不足，該技術還需進一步研究分析。■

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