兩段式橋堵增效技術在南堡27-平201 井應用

郭明紅，張克正，呂東華，來東風，王保軍，徐文光，劉艷，李秀妹

（1.渤海鉆探泥漿技術服務分公司,天津 300280；2.天津市復雜條件鉆井液企業重點實驗室，天津 300280；3.冀東油田勘探開發建設工程事業部,河北唐山 063000；4.渤海鉆探第四鉆井分公司,河北河間 062450；5.渤海鉆探華北石油工程事業部，河北任丘 062552）

隨著油氣勘探開發的不斷深入、井身結構的不斷簡化，鉆井安全密度窗口矛盾更加突出，井漏成為制約鉆井提速的主要問題，據統計處理井漏復雜時間超過鉆井所有事故復雜時效的50%，其中惡性漏失占所有井漏復雜時效的60%以上[1-5]。橋接堵漏作為一種全天候堵漏手段仍然是處理井漏的首選，但是橋堵對漏失通道尺寸判斷至關重要，部分井裂縫處于動態顆粒尺寸匹配尤為困難，尤其是針對高溫井，常規橋堵材料抗溫能力不夠，發生復漏幾率極高。因此，從抗高溫異形體橋堵材料優選，橋堵+固結漿體優化等兩方面著手，借助堵漏專用混輸裝置形成一套兩段式橋堵增效技術，解決惡性漏失橋堵效率低，易復漏的問題[6-11]。

1 工程地質概況

1）地質概況。南堡27-平201 井是冀東油田南堡2 號構造2-27 區塊一口開發井，四開主要鉆遇下第三系東三段下部地層，巖性主要為灰色、深灰色泥巖，夾薄層粉砂巖，發育厚層火山巖，火山巖頂部發育凝灰質砂巖。泥巖易發生垮塌，火山巖裂縫發育，極易發生漏失，安全密度窗口窄，鄰井實鉆過程中發生多次惡性漏失，處理難度極大，且因井漏引發多次井下垮塌，導致阻卡。

2）工程概況。該井三開使用Φ244.5 mm 技術套管下至井深3970 m，坐進東三段上部，四開采用Φ215.9 mm鉆頭鉆至井深4608 m 完井。四開鉆井液密度為1.49 g/cm3，實鉆過程中分別在井深4279、4307、4346、4432、4442、4457、4461～4478、4484 和4574 m 發生了不同程度的漏失，其中在井深4484 m 和4574 m 兩個漏層漏失嚴重，采取的堵漏方式主要為橋接堵漏，4484 m 多次橋堵無效后，注水泥堵漏成功，4574 m 兩次橋堵無效后，采用兩段式橋堵增效技術堵漏成功。

2 堵漏難點分析

①東三段輝綠巖裂縫發育，4574 m 發生失返漏失后，進行了2 次橋接堵漏均未返漿；②東三段輝綠巖段裂縫對壓力比較敏感，4484 m 堵漏過程中，多次出現漏速忽大忽小現象；③井深4574 m，井底溫度高達120 ℃，常規橋堵材料易發生復漏；④該井井斜54.5°，堵漏施工過程中部分堵漏劑會貼下井壁，易發生阻卡；⑤東三段泥巖段易發生井壁失穩；⑥目的層后效明顯，施工過程須確保井控安全。

3 兩段式橋堵增效原理

橋堵增效技術通過物理、化學兩方面來提高橋接堵漏的成功率，降低復漏幾率，借助堵漏專用混輸裝置實現兩段式工藝，具體思路如下：第1 段橋堵漿以中細顆粒為主，輔助2%～5%固結材料，采用堵漏專用裝置進行泵送，進入漏層深部后堵漏材料堆積成塞后，隨著時間延長固結材料將橋堵塞的黏結為一個整體，避免后期復漏；第2 段橋堵漿增大中粗顆粒加量，同時選用抗高溫樹脂顆粒，該顆粒外觀為三角錐形，具有易進入、易滯留、抗返排的特點，施工時粗顆粒在開泵后從罐面加入，實現分級堵漏，采用泥漿泵進行泵送。

4 橋堵增效堵漏漿配方優化

4.1 第一段堵漏漿配方優化

4.1.1 基漿性能優化

針對前2 次橋接堵漏結果來看，最大顆粒3～5 mm 的果殼可以進入漏層，因此結合前2 次橋堵配方，暫定第一段堵漏漿基本配方為：基漿+3%果殼（3～5 mm）+3%果殼(1～3 mm)+5%水化膨脹復合堵漏劑BZ-STA Ⅱ型+5%水化膨脹復合堵漏劑BZ-STA Ⅰ型+3%隨鉆堵漏劑BZ-ACT+2%石棉纖維+2%貝殼粉+2%固結材料，并在此基礎上優化基漿性能，結果見表1。表1 結果表明：基漿黏度太高，加入橋堵和固結材料后整體流動性變化較大，分別加入10%、20%膠液對基漿黏度進行調整后，整體流動性較好，綜合考慮流動性和封堵效果，選擇2#基漿作為第一段堵漏漿基漿。

表1 第一段堵漏漿基漿的性能優化

4.1.2 固結材料加量對堵漏漿性能的影響

在確定好基漿性能基礎上，進一步考察不同加量固結材料對堵漏漿性能的影響，結果見表2。堵漏塞強度評價方法：采用CLD-II 型高溫高壓堵漏儀按照封堵實驗操作規程，加壓至7 MPa（120℃）穩壓30 min 后，關閉出液閥，使入口處封堵層與液相充分接觸，同時防止出口封堵層水分蒸發。憋壓候堵一段時間后取出楔板，將楔板兩側螺絲去掉后平放在平穩桌面上，固定住下楔板，在上楔板前端裝上活動鉤，采用拉力計測試摩擦力，讀取上楔板發生相對運動的瞬時拉力數值。

表2 在橋接堵漏漿中加入不同加量固結材料對堵漏漿性能的影響

從實驗結果可以看出，隨著固結材料加量增大，堵漏漿流動度逐漸降低，固結材料加量在3%以內時，堵漏漿流動度均在可泵范圍內，加量達到5%時，流動性明顯變差，不具有安全泵送條件。候堵時間越長，封堵層中的固結材料膠結效果越好，封堵層與楔板之間的摩擦力越大，且固結劑加量越大，膠結越好，確定固結材料加量為3%。

綜上所述，在基漿性能和固結材料加量優化基礎上，確定了第一段堵漏漿配方為：2#基漿+3%果 殼（3～5 mm）+3%果 殼（1～3 mm）+5%水化膨脹復合堵漏劑BZ-STA Ⅱ型+5%水化膨脹復合堵漏劑BZ-STA Ⅰ型+3%隨鉆堵漏劑BZ-ACT+2%石棉纖維+2%貝殼粉+3%固結材料。

4.2 第二段堵漏漿配方優化

4.2.1 抗高溫三角錐顆粒性能評價

優選一種外觀為三角錐體（6 mm）的熱固型樹脂顆粒材料，具有抗溫性強、強度高、易進漏層、抗返排的特點。采用破碎率試驗機對高溫滾動后的三角錐堵漏材料進行破碎率測試。稱取200 g樣品，放入破碎率試驗機的模具中，在20 MPa 下壓5 min，后取出測篩余量S，計算破碎率P：

實驗結果表明：經過150 ℃滾動16 h 后，當顆粒尺寸為8、6、5 mm 時，三角錐樹脂顆粒破碎率分別為9.5%、8.4%和7.7%，均不超過10%，如圖1 所示。

圖1 三角錐樹脂顆粒

4.2.2 第二段堵漏漿配方優化

在前期所用配方基礎上加入三角錐（6 mm）和果殼（5～8 mm），采用CLD-II 型高溫高壓堵漏模擬試驗裝置，選用5 mm×8 mm 楔板，對各堵漏配方進行評價，結果見表3。從實驗結果可以看出，6#配方承壓能力和返排壓力均相對較高，且封堵層致密，加入三角錐顆粒的3 個配方承壓能力遠高于未加三角錐顆粒的配方，綜合考慮承壓效果和經濟性，確定6#配方為第二段堵漏漿配方。6#配方模擬堵漏實驗效果圖見圖2。

表3 針對5 mm 裂縫配方優化實驗結果

圖2 6#配方模擬堵漏實驗效果

5 兩段式橋堵增效堵漏工藝優化

1）起鉆換光鉆桿，下鉆通井，驗漏；起鉆至安全位置，正常排量測漏速，測量環空液面，準備注堵漏漿。

2）配堵漏漿。分2 次配堵漏漿，第一罐在堵漏專用混輸裝置中配制，先向堵漏專用混輸裝置儲備罐中泵入基漿15 m3（密度為1.49 g/cm3,黏度為75 s 左右），按1#配方依次加入堵漏劑，最后準備入井之前加入3%固結劑，第二罐在泥漿罐中配制，井漿20 m3（密度為1.49 g/cm3,黏度為100 s 左右），按2#配方依次加入堵漏劑，準備一根氣管線，配漿過程中吹氣使堵漏漿攪動均勻，在開始泵入之后向罐中加入三角錐和果殼（5～8 mm）。

3）注堵漏漿。用堵漏專用裝置注第一罐堵漏漿，用泥漿泵注第二罐堵漏漿，然后替鉆井液，當第一罐堵漏漿出鉆具水眼前1 m3，提前關井，采用平推工藝將第一罐堵漏漿推入鉆具水眼以下井段，在套壓允許范圍內盡量多進入漏層。

4）候堵結束，分段下鉆試循環排堵漏漿。

6 現場應用

在南堡27-平201 井鉆進至井深4574 m，發現漏失0.7 m3，鉆井液失返。

堵漏施工過程：起鉆至井深4426 m，開泵泵入8 m3井漿井口無返出，打入堵漏漿31 m3，替堵漏漿37.5 m3時井口返出，繼續替漿3 m3至堵漏漿全部出鉆頭水眼，起鉆20 柱至技術套管內(起鉆按理論體積灌漿)，靜置候堵6 h，灌漿1.5 m3返出，開泵驗漏，逐步提排量至30 L/s，無漏失，下鉆分段循環至井底，逐步提高至30 L/s，無漏失。

其中：①第一段堵漏漿15 m3，配方：井漿+3%果殼（3～5 mm）+3%果殼(1～3 mm)+5%BZSTA Ⅱ型+5%BZ-STA Ⅰ型+3%BZ-ACT+2%石棉絨+2%貝殼粉+3%固結材料，總濃度24%；配制要求：固結材料在準備泵送前從罐面加入，貝殼粉在泵注過程中在泵送裝置料斗中邊泵邊加入。②第二段堵漏漿16 m3，配方：井漿+4%果殼（5～8 mm）+3%果殼（3～5 mm）+3%果殼(1～3 mm)+7%BZ-STA Ⅱ型+5%BZ-STA Ⅰ型+3%BZ-ACT+2%石棉絨+2%貝殼粉+3%三角錐顆粒（6 mm），總濃度32%；配制要求：5～8 mm 果殼和三角錐顆粒在準備泵送前從罐面加入。

7 結論及認識

1.橋堵增效技術通過物理、化學兩方面來改善堵漏漿的封堵性能，借助堵漏專用裝備實現兩段式堵漏工藝，提高堵漏的成功率，有效降低復漏幾率。

2.橋堵漿中加入3%以內的固結材料，高溫老化后堵漏漿流動性良好，且堵漏塞強度明顯增加。

3.橋堵漿中引入三角錐樹脂顆粒，能夠有效提高堵漏承壓能力和抗返排能力。