大慶徐家圍子深部氣藏防漏堵漏技術

孟祥博

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶163114）

大慶油田深層天然氣勘探開發過程中，鉆井液漏失主要集中在登婁庫、營城組和沙河子等深部地層，超過70%的井發生漏失和惡性漏失，漏速最高達到80m3/h，單井最大漏失量超過1000m3，因處理井下漏失導致鉆井周期延長，給鉆井造成極大經濟損失。針對這種情況，在分析出深部地層地質特征的基礎上，針對不同漏失特點分別形成了多種防漏堵漏材料和配套技術，在現場防漏堵漏作業中發揮了重要作用，為保障大慶深層天然氣的經濟高效開發提供了技術支撐。

1 地質情況與漏失特點分析

大慶油田徐家圍子深層天然氣目的層位為登婁庫組、營城組，這些層位巖性屬于礫巖/火山巖，氣孔非常發育，不規則橫向、縱向裂隙裂縫較多，裂縫發育強度受斷裂控制，以高角度構造縫、溶蝕縫為主，裂縫寬度10~200μm間，構成鉆井液漏失天然通道；同時，裂縫密度高，膠結能力差，當鉆井液密度控制不合理，所產生的鉆井液液柱壓力無法有效平衡地層孔隙壓力時，極易導致使地層中原生裂縫張開，產生較多的次生裂縫，并使裂縫之間相互連通，最終導致地層破碎引起鉆井液漏失。

根據徐家圍子鉆井施工情況統計，該區塊的鉆井液漏失主要有以下幾種：①滲透性漏失，這主要是地層含有較多礫巖和含礫砂巖，并且裂縫寬度較小，構成了鉆井液發生滲透性漏失的天然通道，漏速一般小于3m3/h，這種漏失鉆井液總量變化不明顯，只有通過勤觀察、精確測量和計算才能準確發現；②裂縫型漏失，在鉆遇天然裂縫寬度較大的登婁庫層位時，極易發生較大量的鉆井液漏失，漏速一般在3~5m3/h；③孔洞型漏失，在鉆遇火山巖這類裂縫—孔隙結構大量發育的破碎帶地層時，當鉆井液液柱壓力過大，極易發生孔洞失返性漏失，井口無鉆井液返出，漏速較大，最大超過80m3/h，嚴重時漏失后期會引起井涌、井噴等事故。

2 徐家圍子防漏堵漏技術

根據徐家圍子地質情況和漏失特點，制定以下幾方面的防漏堵漏措施：①按照地質提示，進入漏失層提前100m，補充非滲透橋接劑和隨鉆堵漏劑，保持泥漿內有效含量，達到隨鉆封堵孔隙的目的；②在滿足井控安全的前提下，嚴控控制鉆井液密度在設計下限，合理控制鉆井液流變性，降低井底壓差，防止井下漏失；③調整鉆井液粘切力，保證井眼凈化效果，降低激動壓力；④優化堵漏配方，形成針對性較強的防漏堵漏技術。

2.1 隨鉆防漏技術

針對滲透性漏失地層，在鉆遇漏層前50m，在鉆井液中添加隨鉆防漏材料，可以有效預防鉆井液漏失。隨鉆防漏材料主要由剛性顆粒、木質纖維素類、云母類礦物棉和吸水材料四種組成，第一種材料由不同目數的核桃殼或者棉籽殼組成，在地層致漏裂縫中起到填充、架橋和支撐作用；第二種材料具有良好的形變能力，能夠在裂縫內部和剛性顆粒之間縱橫交錯，起到很好的拉扯作用，提高堵漏層的承壓能力；第三種材料能夠在裂縫內部根據裂縫形態和尺寸發生形變而增強封堵層的適應性；第四種材料在進入前三層材料組成的封堵層的剩余空隙中，吸水后會發生體積膨脹，會進一步增強封堵層的強度，提高承壓能力。

這種隨鉆防漏技術已經在大慶油田深井累計應用超過50口井，均取得了良好的防漏效果，使徐深區塊的漏失發生率由之前的70%降至30%。有的同區塊相鄰井，通過采用隨鉆防漏技術成功鉆穿易漏地層，防漏成功率達到100%，有效減少了井下復雜的發生，縮短了因處理井漏而延長的鉆井周期，提高了鉆井效率[1]。

2.2 復合纖維堵漏技術

復合纖維堵漏是針對漏速在5m3/h左右的一種復合堵漏技術。當漏失速度大于5m3/h，常規的隨鉆堵漏技術難以滿足要求。復合纖維堵漏技術的核心材料是剛性纖維和彈性纖維，其中剛性纖維可以在壓差作業下發生一定的形變進入到地層的裂縫之中，起到支撐、架橋的作用，形成第一層纖維網狀結構；彈性纖維可以在封堵層中很好地分散，使形成的纖維網狀結構更加致密，兩種纖維相互纏繞可提高承壓能力，降低封堵層在壓力釋放之后的“返吐”幾率[2]。

該技術在現場應用中也取得了良好效果。在FS-2井鉆至3500~3700m左右時發生三次漏失，漏失最高達到35m3/h，累計漏失200多立方米，使用該技術進行第一次堵漏，漏速降至0.6m3/h，第二次堵漏后漏速小于0.5m3/h，第三次堵漏后漏失現象消失，正常鉆進。

2.3 延遲膨脹堵漏技術

延遲膨脹堵漏是專門針對地層漏失量較大，漏速大于10m3/h的一種停鉆堵漏技術。這種技術是將吸水后可以發生體積膨脹的材料，采用一種包覆方法將其進行包裹。這種材料在隨著鉆井液往地層注入的過程中，內部的膨脹材料不會直接與液相接觸，也就不會發生體積膨脹，待進入漏失地層致漏裂縫內部，在井底溫度作用一段時間后外部包覆層開始融化，內部的膨脹材料與液相接觸開始發生體積膨脹和變形，這種技術的封堵材料能直接在裂縫內部進行封堵和變大，對致漏裂縫進行深處內封堵。這種堵漏材料具有體積膨脹倍率高、膨脹時間能延遲2~5h、抗溫達120℃的特點，可有效封堵0.5~4mm寬的裂縫，將封堵層的承壓能力提高至5.5MPa以上[3]。

技術成果在徐深區塊XS1井進行了現場應用，該井鉆至4000m左右時發生較為嚴重的漏失，漏失速度約為4m3/h，單日累計漏失鉆井液超過180m3，全井漏失量大于400m3。前后共進行5次堵漏作業也沒有取得明顯效果，在使用延遲膨脹堵漏技術之后，漏速降低0.54m3/h，再添加隨鉆材料后恢復正常鉆進。與鄰井相比，大幅度降低了累計漏失量，縮減了井漏處理時間，節約了堵漏成本[4]。

2.4 化學凝膠堵漏技術

針對地層中存在溶洞、孔洞等較大天然漏失通道的地層，常規堵漏技術難以起到有效堵漏作用。為解決這類漏失難題，研制了一種具有低剪切、高粘度的特種凝膠堵漏劑，主要原料為瓜膠和交聯劑，在較低的剪切速率或者靜止狀態下，能通過化學作用產生分子交聯，形成粘度在（10~100）×104mPa·s之間的凝膠。雖然粘度較高，但在高速度梯度下能夠剪切變稀，很容易泵入地層，能夠根據地層溶洞、孔洞的形態和走向發生任意形變，從而形成強度高、結構穩定、粘度和彈性高的高承壓封堵層[5]。

這種凝膠堵漏法在大慶徐深區塊某井進行了應用，該井在二開開鉆后1h就發生泥漿池體積減少的情況，加入隨鉆堵漏劑后漏失量有所減少，繼續鉆進后突然發生嚴重漏失，漏失速度在60~70m3/h之間，預計是鉆遇溶洞型地層，開始進行停鉆堵漏作業。先在井筒中注入30m3清水，在備用罐中打入50m3清水，分別加入瓜膠和交聯劑配成1%濃度的凝膠，并加入復合纖維堵漏材料，充分攪拌后注入井筒漏失井段，憋壓30min后開泵試漏，鉆井液返出正常，恢復正常鉆進。

3 結論

（1）大慶油田徐家圍子天然氣地層在勘探中極易發生鉆井液漏失、惡性漏失和失返性漏失，給天然氣勘探開發造成巨大損失。

（2）通過研究地質特征和技術攻關，逐步形成了隨鉆防漏、延遲膨脹堵漏等防漏堵漏材料，在現場應用中發揮了巨大作用，為大慶油田天然氣資源的經濟有效動用提供了技術支撐。