塔里木山前構造克深某區塊鹽膏層井漏技術處理

任保友，劉鋒報，徐興梁，羅威

（1.西南石油大學石油與天然氣工程學院，四川成都610500；2.中國石油塔里木油田公司，新疆庫爾勒841000）

克深某區構造帶屬于塔里木山前地區庫車坳陷克拉蘇構造，第三系鹽膏層普遍發育，巖性復雜，在鉆探施工過程中經常發生井漏現象，常規鉆井技術難以保障井下安全。針對鹽膏層高密度鉆井液漏失形成了一套單項集成技術。通過前期現場試驗形成的，解決鹽間及目的層的漏失問題，具有較好的實用性。形成了較成熟的山前防漏堵漏技術體系，降低了對油氣層的傷害，提高了地層的承壓能力，縮短了鉆井周期。針對以上的鉆完井液面臨的難題，有必要開展持續的攻關，解決生產技術難題，保障深部地層勘探開發的需要。

1 克深區塊井漏統計與地質特征

1.1 克深某區塊漏失情況統計

2013～2016年，統計顯示庫車山前克深某區近4年共完鉆井70口余井，漏失井平均單井漏失鉆井液671.51m3，平均單井損失時間281.14h。平均91%的井會發生漏失，漏失主要發生在鹽膏層，占全井段的53.4%，其次是目的層漏失，占34.7%。

1.2 克深某區地質特點

根據對地質錄井資料和測井資料的綜合分析，庫車山前復合鹽層屬于古近系地層，鹽層分布在1526～7945m，最大厚度3914m，預測地層孔隙壓力系數自新近系康村組底部開始升高為異常高壓，為1.25g/cm3左右，至庫姆格列木群地層孔隙壓力升至最高為1.96g/cm3，從上至下細分4個巖性，依次是泥巖段、膏鹽巖段、白云巖段、膏泥巖段。地層破裂壓力當量鉆井液密度為2.30～2.45g/cm3，而鹽間高壓鹽水，壓力系數最高2.47，鹽間最高鉆井液密度2.55g/cm3，鉆進鹽層時無法實現近平衡鉆進，對鉆井液密度難以把控，同時增加了井漏卡鉆的風險。預計本區鉆探風險將在古近系庫姆格列木群鉆遇膏鹽巖地層，巖性為巨厚白色膏鹽巖、石膏、膏質泥巖與厚層褐色泥巖不等厚互層，分層性較強，偶夾薄砂層，中下部見區域性標志層白云巖。鹽層厚度較大，埋藏深，鄰井在鉆達此層段出現溢流，本區段存在高壓鹽水層，注意預防溢流、井漏卡鉆等事故。該地區已鉆井表明，鹽層分布的深度、厚度縱橫向差異大。導致地層速度縱橫向變化劇烈，在速度場建立的過程中還存在不確定因素，造成安全和鉆井壓力窗口窄、井漏、溢流等復雜情況，由于該區淺層礫巖、膏鹽巖發育，膏泥巖段過程中可能鉆遇反沖斷層，鉆遇多套膏泥巖段巖性組合。因此，設計的構造形態、層位預測可能與實鉆存在一定的差異。

2 堵漏技術難點分析

2.1 鹽膏層鹽間富含薄弱層，在高密度鉆進中超出井段安全承壓能力

在常規鹽膏層不用擔心井漏問題，由于該地區復合鹽膏層巖性與礦物組成復雜，在同一井段存在不同地層壓力系統，若共處同一密度鉆井液壓力維持下，難以保證地層失穩、井漏等問題，通過堵漏等方法提高鹽間地層的承壓能力。就鹽膏層的物理及化學性質看，純鹽或純膏層不存在漏失條件，但當出現泥巖、砂巖或泥巖與鹽共生的情況時，由于井壁的均質性受到破壞，承壓能力降低，發生漏失的可能性增大，因此如何避免這種現象有待于進一步探索[1-2]。對于超高壓高產鹽水層中的裂縫以及膏泥巖弱薄弱的膠結面，地層本身承壓能力較弱，高密度的鉆井液必然會引起鹽間薄弱地層漏失，若在高壓差條件下，物性較好、滲透性較強、欠壓實砂巖，則表現為孔隙發育地段極易發生漏失，例如在X4井段庫姆格列木群（E1-2Km）6616.0～7714.5m，鉆厚1098.5m。在該層泥巖段、膏鹽巖、膏泥巖段、底砂巖段都夾薄層泥質粉砂巖、粉砂巖和鹽巖條帶，特別是底部中厚層狀灰褐色細砂巖、膏質細砂巖（各一層）、含膏泥巖、粉砂質泥巖（各一層）為漏失高發井段。

在鹽底薄層泥巖（或提前鉆遇目的層）易發生惡性井漏。如克深X1井剛鉆穿鹽層底部進入白堊系巴什基奇克組7432.45m用密度為1.91g/cm3的油基鉆進液發生井漏（漏失0.4m3，漏速12m3/h），隨后鉆進7440m后又發生井漏，調整鉆井液降密度處理1.82g/cm3并配合隨鉆堵漏劑堵漏成功，本次累計漏失油基鉆進液93.1m3。

2.2 鉆進液密度窗口窄，井漏溢流并存

塔里木油田山前構造高壓鹽水層壓力梯度高，高壓鹽水層分布無規律性，鉆進過程中難以預測鹽水層，同一裸眼段的安全密度窗口窄，裂縫、微裂縫發育，導致溢漏同存現象頻繁，井漏和溢流交替，鉆井液漏失嚴重，處理過程復雜，存在較大的井控難題。高壓鹽水層一般集中于抗張能力低、膠接弱面的粉砂巖中，想要提高薄砂層的承壓能力就難以保證井底不漏失，很難找到維持壓力平衡密度區間，鹽膏層發育高壓鹽水層，鹽水溢流后，維持更高鉆井液或壓井液密度，致鹽下異常高壓形成的高壓非構造裂縫，加劇了薄弱層的漏失。伴隨鹽水入浸、井漏的反復，此過程中往往會造成鉆井液的嚴重污染，引發井下的復雜，甚至造成井下發生惡性卡鉆。

在克深X5、X3、X4井鉆進鹽層時均出現高壓鹽水層溢流壓井后出現的井漏，克深X5井鉆進至井深6975.28m，發現溢流，采用相對密度2.58g/cm3油基鉆井液及濃度15%堵漏鉆井液邊滲漏邊鉆進至井深7229m。井段7148.58～7229m，漏失鉆井液3次，累計漏失201.0m3，節流循環壓井成功后,開始實施鹽間高壓鹽水層放水泄壓。同樣在X3鉆進至7175.79m膏鹽巖段下部循環鉆井液時發現溢流，壓井時發生井漏；井段7234～7433.34m膏鹽巖段下部鉆進時發生井漏。

3 鹽間及鹽底薄弱層漏失治理技術

3.1 鉆井液體系選擇

高密度抗高溫油基鉆井液是以柴油為基礎油，采用了抗高溫的乳化劑、潤濕劑、親油膠體等主要添加劑形成的油包水型高密度油基鉆井液體系。適用于高難度深井、超深高溫井；強水敏性泥巖地層；大段含鹽膏地層，高壓力系數地層等。該體系主要優點有抗高溫性；抗污染性；潤滑性；對高壓頁巖地層，可以更低密度鉆進等。

該鉆井液技術是為了解決山前7000m左右埋深鹽膏層及大段鹽膏層而引進的新技術。該技術在X2井應用，解決了超深鹽膏層鉆井、溢漏同存、“三高”鉆井液技術等諸多難題，保障了該井成功鉆至8023m。該技術的應用，避免了因鹽底井漏而易發生的卡鉆事故，增強了X2、X6等井目的層易垮塌井段的井壁穩定性，克深區塊的鹽膏層、目的層機械鉆速大幅度提高，井身質量得到明顯改善，使鉆井液的總體成本得到大幅度下降。

3.2 高密度控壓鉆井

控壓鉆井主要是用于解決窄安全密度窗口帶來鉆井時出現的“噴漏同層、噴漏同存”的復雜事故有顯著的效果，因為作業時采用閉式壓力控制系統，更適合于控制井涌、井漏，通過動態壓力控制或自動節流控制，可以快速控制地層流體侵入井內，安全性高[3]。控壓鉆井起源于欠平衡鉆井，控壓鉆井屬于過平衡鉆井，通過精確控制鉆進、起下鉆作業過程中的環空壓力剖面，保持井底壓力大于或等于地層的孔隙壓力，限制了地層流體的溢出[4]。使井筒壓力保持在地層孔隙壓力與破裂壓力區間，進行平衡或近平衡鉆井，控壓鉆井主要通過對井口套管壓力、流體密度、水力摩阻等的綜合控制，非常適宜孔隙壓力和破裂壓力窗口較窄的地層作業[5]。

X3、X4井鉆遇高壓鹽水層（密度2.59g/cm3），采取控壓鉆進方式（控壓0.5～2MPa），成功鉆進至中完井深，避免了再壓井提密度發生井漏。X3鉆至7234m，密度2.58g/cm3，循環發現液面上漲0.9m3，循環后更換旋轉控制頭旋轉總成，靜止3.5h后循環發現溢流0.9m3，提密度至2.59g/cm3循環漏失20m3。配合隨鉆堵漏泵入相對密度2.7g/cm3的重漿，控制套管壓力（2～3MPa），循環排重漿完成后接單根關旋轉控制頭、后續采用不提密度壓井控制套壓0.5～1MPa鉆進，原密度控壓0.5～2MPa（帶旋轉控制頭）鉆進，每天漏5～9m3，順利鉆至中完。

3.3 常規橋堵技術

控壓鉆井技術的成功應用減少再壓井提密度后井漏發生的概率，但在控壓鉆井期間針對鹽間薄弱層承壓堵漏工作不容忽視，引起高壓鹽層井漏的原因既有壓差性漏失，也有誘導性漏失和壓裂性漏失，集中在鹽下異常高壓形成的高壓非構造裂縫；膏泥巖弱的膠結面、薄弱的膏泥巖層[6]；超高壓高產鹽水層壓裂鹽膏層中的裂縫，以及人為提高承壓能力而致地層壓裂的井漏。當前處理井漏最廣泛應用的是橋接堵漏技術，通過用固體顆粒堵塞裂縫孔隙通道，在漏失孔道中起架橋和支撐作用，改變不同顆粒極配，可以在不同尺寸的裂縫孔道中起到架橋和支撐作用，在裂縫中形成穩定封隔區域阻止鉆進液漏失。

X3井在鉆進7433m時發生井漏失返，該次漏失先后堵漏3次，先前2次堵漏調整濃度，材料選取，顆粒極配，再次失返性漏失，最后研究決定選取堵漏配方：8%GT-4+4%GT-3+4%GT-2+2%GT-1+3%核桃殼（粗）+6%核桃殼（中粗）+4%雷特超強堵漏劑+1%雷特酸溶堵漏劑成功堵漏，加入雷特超強堵漏劑，提高了堵漏成功率，節約了生產成本。

X4井鉆進至井深7040m鉆進發現井漏（排量16L/s,漏失油基鉆井液1.2m3,漏速6m3/h），降排量至6L/s循環觀察,不漏（地面配制KGD隨鉆堵漏鉆井液32m3,濃度9%KGD-2+3%KGD-3），泵入隨鉆堵漏鉆井液20m3循環（排量6L/s,泵壓6MPa）。短起至井深6724m，關井求壓（套壓0↗0.6↘0.5MPa,立壓0↗1.1MPa,地面配制堵漏鉆井液30m3,10%KGD-3+6%KGD-2+4%KGD-1+0.5%雷特+4%SQD-98細+3%核桃殼（中粗）+0.2%雷特纖維），試擠（泵入鉆進液1m3,立壓0.5↗4.5↘2.8MPa,套壓1.1↗2.3↘2.1MPa），泵入堵漏鉆井液20m3至21:10替鉆井液45.5m3完至23:45關井、正擠鉆井液24m3（排量2～3L/s,立壓6.8↘4.3↗4.4MPa,套壓3.2↘2.5↗2.6MPa），停泵觀察（立壓4.4↘2.6MPa,套壓2.6MPa未變），開井循環（排量11L/s,立壓10.5MPa,漏失油基鉆井液0.4m3,漏速2.4m3/h,降排量至7L/s,立壓7MPa,不漏）。其余井漏情況如表1所述。

表1 克深某區鹽膏層堵漏經過

通過對克深某區庫姆格列木群的堵漏施工總結，根據現場多次堵漏失利總結教訓，不同漏失性質選取橋接材料合理的比例，提升堵漏漿濃度和級配復合使用得到良好的效果。通過對雷特堵漏材料的引進提高承壓效果明顯，封堵漏失層能力強，解決了高密度鉆井液條件下常規堵漏技不能起作用的漏失問題，形成了一套具有代表性的山前防漏堵漏技術；橋接堵漏技術作為一種常規且經濟方便的處理井漏方式，為塔里木山前高密度條件下堵漏提供有效有效解決方案。

3.4 放水降壓技術

放水降壓技術是針對高壓鹽水層通過控制環空液柱壓力剖面，使地層鹽水有控制的進入井眼，將其循環至地面進行處理或分離的技術[7]。放出高壓鹽水之后，改變了地層壓力系統，使井段的壓力非均向變得均一，降低了地層壓差范圍，有利于后續固井，提高承壓測試，降低井漏和溢流風險，改變了窄密度窗口下噴漏同存的限制條件。

X5井采用相對密度2.45g/cm3油基鉆井液鉆進至井深6975.28m，發生高壓鹽水溢流0.5m3，套管壓力11MPa,泵入2.58g/cm3壓井液，出口密度2.45↘2.40↗2.58。最后采用相對密度2.58g/cm3油基鉆井液節流循環壓井成功。鉆進至7159m與7226.5m滲流，采用相對密度2.58g/cm3油基鉆井液及濃度15%堵漏鉆井液（2次共40.0m3）邊滲漏邊鉆進，鉆進7229m發生漏失（6m3/h），進行常規堵漏，總共漏失3次，累計漏失201.0m3。停泵觀察，出口未斷流，開始實施鹽間高壓鹽水層由被動放水改為主動放水泄壓。關井觀察套壓穩定在3.1MPa，控壓放水,節流閥全開（排量8↘7↘6L/s,立壓5.2↘4.8↘4.2MPa,放水速度1.2↘0.8↘0m3/h）,累計放水1.8m3,觀察（套壓2.1MPa穩定）。停鉆重復作業排水33d，鉆井液密度由2.58g/cm3降至2.40g/cm3，總計排水18次，排水215m3，順利鉆進至中完井深，鹽底卡層也未發生漏失。

采用放水降壓工藝，可降低泥漿密度，但要注意3點：一是控制好壓力逐步放水，減少地層壓力波動過大而影響井壁穩定，過量的鹽水污染會使油基鉆井液的油水比失衡，改變了鉆井液流變性與穩定性，同時影響裸眼井段受鹽水浸泡而失穩定；二是只能針對定容鹽水有效（透鏡體型閉圈）；三是油基泥漿條件下。

4 認識與結論

（1）針對庫車山前的鹽層復雜地質的漏失問題，形成了一套控壓鉆井與放水降壓、常規橋堵技術的單項集成配套一體化技術，具有廣泛的實用性，值得推廣應用。

（2）在鹽膏層鉆進過程中，要精準預測好地層壓力，銜接好不同層段連續性鉆井工作，調整鉆井液密度，防止井漏與溢流。

（3）根據地震資料對地層孔隙壓力和地層破裂壓力預測，正確進行井身結構和套管程序設計。同一裸眼井段內，避免有噴漏同存的地層存在，應用動平衡壓力快速鉆穿高壓鹽水層，提高鉆進效率。

（4）在鉆開高壓層之前，應先加重鉆井液，試驗地層承壓能力，鉆遇高壓層發生溢流時，要立即關井檢查，發生入侵和溢流將會對高密度鉆井液產生嚴重污染，若未能及時關井壓井要將溢流循環出來。

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