渤海西部海域某區塊斷層防漏、堵漏技術研究及應用

陳建宏，湯柏松，羅 偉，杜雪雷，方 牧

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津300459；2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300452）

利用三維地震資料，并借助淺層三維地震資料的方差切片，對渤西S油田范圍內的全部斷層逐條進行排查，以識別出風險斷層。將風險斷層分為4類：①斷層直接從目的層段延伸至海底；②淺層斷至海底但未斷至目的層的斷層，與①類斷層相搭接；③斷層未斷至海底，但斷至目的層并向上搭接到①類斷層上；④淺層斷至海底但未斷至目的層的斷層。其中①類斷層有38條，②類斷層有3條，③類斷層有5條，④類斷層有6條，通過統計分析探井作業期間漏失情況，風險最大的斷層為①類，其次為②、③和④類斷層。

1 易漏地層特征及漏失機理

S油田漏失地層主要在館陶組和東營組。

1.1 井漏特點

調研發現，該油田發生漏失主要由于鉆遇斷層發生的惡性漏失，如A20井連續鉆遇3個斷層，A7井連續鉆遇2個斷層。該區塊部分斷層鉆穿后不會發生漏失，一旦發生漏失，瞬時漏速很大，井口無返出，環空灌液也無法觀察到液面，往往會造成泥漿補充量跟不上，給后續施工帶來很大的麻煩，容易帶來井下及井控風險，需要不停配泥漿，增加材料消耗和單井成本，影響正常鉆井周期。

1.2 漏失機理分析

渤海灣盆地經歷了多期構造運動，導致區域內斷層眾多，地層內破碎帶和微裂縫極其發育，渤海以正斷層控制為主，過斷層區域漏失壓力低，一般認為等于最小水平地應力，封閉性差的斷層漏失壓力可能更低，當井底ECD超過漏失壓力時，井底會發生漏失［1-2］。S油田區域內斷層發育，尤其是館陶組泥巖縱向裂縫、微裂縫發育；地層之間不整合面接觸，通過地質作用形成破碎帶，導致承壓能力較低；鉆進期間，由于施加外力，進一步誘導微裂縫擴張延伸，最終導致漏失［3］。

2 防漏技術

2.1 漏失風險評估體系

為預防鉆井井漏和優選處理措施，根據區域地質特征和地震屬性特征，劃分了高井漏風險、中等井漏風險和低井漏風險3個等級。此外，針對漏失堵漏處理困難的問題，提出了避鉆建議［4］。不同井漏風險條件下的鉆井應對措施為：針對漏失風險較高的裂縫或火山通道等，采取避鉆措施；針對漏失風險中等或較低的裂縫，降低鉆進，提前準備PF-SZDL、PF-SEAL等，采取堵漏材料或提前配置堵漏漿等應對措施（表1）。

表1 不同井漏風險條件下的鉆井應對措施Tab.1 Drilling countermeasures under different lost circulation risk conditions

2.2 鉆井液性能控制

經過統計分析，S油田在勘探階段共有8口井發生漏失，由于高鉆井液密度引發的井漏占一半。參考地層三壓力預測及鄰井資料，在確保安全作業前提下，采用低密度鉆井液鉆進預防井漏。

根據地層三壓力預測的坍塌壓力系數及鄰井鉆井液密度，綜合確定每個地質層位的最低鉆井液密度：建議明化鎮組1.15 g/cm3，館陶組1.18 g/cm3，東營組1.22～1.30 g/cm3（圖1）。

圖1 S-1井三壓力曲線Fig.1 Well S-1 triple-pressure curve

鉆進過程中撈取巖屑樣，觀察是否存在泥巖掉塊，密切關注鉆井參數、背景氣、單根氣、后效氣和氣竄速度，根據井壁穩定情況決定是否需要調整鉆井液密度；提高鉆井液封堵性，使用強抑制鉆井液體系有效封堵來降低平衡地層坍塌壓力所需的鉆井液靜液柱壓力，在滿足井眼清潔的前提下，合理優化鉆井液流變性，降低鉆井液黏切，減少循環阻力及壓耗［5］。

2.3 ECD精準預測與控制技術

制訂精確的隨鉆ECD控制方案；在滿足井眼清潔的條件下，以模擬最大ROP鉆進，實測ECD與模擬ECD對比，動態反演巖屑濃度和摩擦系數；當巖屑濃度達到3%、實測ECD與模擬ECD差達到0.03 sg時，降低ROP；控速鉆進若無改觀，采取停止鉆進、循環、倒劃眼短起下等措施，達到破壞巖屑床、提高巖屑返出效率的目的，最終降低ECD。對于311.15 mm井眼，控制巖屑濃度＜3%時，ROP 100～110 m/h、排量4 700 L/min、泵壓8～19 MPa；對于215.9 mm井眼，設計非水平井ROP 110～150 m/h、排量2 600～2 900 L/min、泵壓15～19 MPa，水平井ROP 50～70 m/h、排量2 100 L/min、泵壓13～14 MPa。

3 高承壓堵漏技術

高承壓堵漏技術是以抗高溫高壓的層片狀架橋顆粒（高承壓片狀樹脂系列堵漏劑）為主的橋堵類堵漏技術，不同級配的層片狀顆粒嵌入裂縫、微裂縫漏層中架橋、卡喉，小顆粒材料配合其他固相顆粒充填，以實現漏失地層封堵的目的，相當于提高了地層破裂壓力梯度、延伸加寬了鉆井液密度安全窗口［7］。

結合高承壓堵漏的特點及堵漏效果，當隨鉆堵漏、橋接堵漏無法實施有效封堵時，可使用高承壓堵漏。一般來說，采用高承壓堵漏的情況有惡性漏失、下步鉆遇異常高壓地層需對上部井段提承壓、斷層式漏失，特別適用于常規堵漏劑不能起作用的嚴重漏失情況。S油田鉆遇惡性斷層或斷層破碎帶后，超過一半的井發生失返性漏失，而常規堵漏泥漿封堵效果差，受承壓能力弱，易發生復漏，所以采用高承壓堵漏技術。

高承壓堵漏材料以層片狀堵漏劑（高承壓片狀樹脂系列堵漏劑）為主，輔以顆粒、細顆粒和纖維堵漏劑。高承壓堵漏漿的濃度主要由漏層性質、漏速等決定，一般濃度為21%～25%。堵漏漿配漿量通常根據承壓井段長度進行調整。一般將鉆具下至漏層頂部30～100 m位置，如果井況復雜，則可適當放寬深度范圍，適當降低泵入排量，盡量減少泥漿的損失；蹩壓壓力一般為3～8 MPa，需根據現場施工要求選取合理的蹩擠壓力，既要保證堵漏施工要求，又要確保井下安全條件。

4 現場應用與效果

4.1 現場應用實例

S油田S-7井（井眼241.3 mm井段）鉆進至2 071⊥1 948 m發生井下漏失，當時排量2 200 L/min（ECD：1.27 g/cm3）,立即降低排量至1 000 L/min，瞬時達漏速60 m3/h，直接短起至1 720 m，期間循環池加入PF-SZDL+PF-SEAL，漏速逐步降至10 m3/h，繼續短起至直徑273.1 mm套管內，靜態漏速降至0，然后開泵測試，1 000 L/min排量不漏，下鉆至井底，期間監測不漏，繼續鉆進至2 119⊥1 993 m，排量1 200 L/min，再次發生漏速，監測漏速100 m3/h，起鉆更換簡易鉆具進行堵漏，后強鉆至井深2 252 m，排量500 L/min，漏速12 m3/h。為滿足下部施工要求，采用高承壓堵漏。

4.2 現場應用效果

本次堵漏施工共配制堵漏漿72 m3，入井64 m3，分多次擠注，擠入地層25.9 m3，泄壓返出1.4 m3，最終承壓至3.6 MPa，穩壓10 min，壓降0.15 MPa，分段循環到底，排除完堵漏劑后，提鉆井液密度至1.22 g/cm3,液面穩定。

5 結 論

①參考地層三壓力預測及鄰井作業鉆井液密度，在確保安全作業前提下，低密度鉆井液鉆進是預防井漏的主要手段。

②積極開展鉆前地質風險預測，梳理鄰井井漏情況分析，盡量避開斷層和破碎帶，若無法避開，則軌跡盡量選擇在同相軸連續性好的地層，以降低井漏風險。

③壓堵漏施工提鉆井液密度后，對比地層，漏失壓力密度窗口變窄，易發生壓裂性漏失；后期鉆進過程中需操作平穩，減少壓力，調整好泥漿性能。前期發生漏失后，漏失量較大，由于地層延伸性打開，漏失通道暢通，堵漏材料架橋困難，給后續承壓增加了困難。