承壓堵漏技術(shù)在定向大斜度深井中的應(yīng)用

摘 要

摘要：四川盆地地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在定向大斜度深井的鉆井過(guò)程中，往往出現(xiàn)阻、卡、漏、噴等多種復(fù)雜情況，特別是在壓差作用下鉆井液在低滲透層或漏失層所形成的虛厚濾餅，容易造成井眼縮
摘要：四川盆地地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在定向大斜度深井的鉆井過(guò)程中，往往出現(xiàn)阻、卡、漏、噴等多種復(fù)雜情況，特別是在壓差作用下鉆井液在低滲透層或漏失層所形成的虛厚濾餅，容易造成井眼縮小，泥包鉆頭，頻繁阻卡、托壓甚至卡鉆等，嚴(yán)重影響鉆井安全。針對(duì)在定向大斜度井的裸眼復(fù)雜井段中出現(xiàn)的這類(lèi)情況，在總結(jié)前期承壓堵漏施5-的基礎(chǔ)上，提出了“間歇關(guān)擠承壓堵漏技術(shù)”。該技術(shù)的關(guān)鍵是：使用各種顆粒剛?cè)峒?jí)配的堵漏劑；采用高承壓大于等于9MPa的間歇關(guān)擠方式；穩(wěn)壓8h以上。通過(guò)在河飛203、大邑301等井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該技術(shù)不僅徹底堵住漏層，提高了裸眼復(fù)雜井段地層承壓能力，而且消除了井下阻卡、托壓、泥包鉆頭等安全隱患，實(shí)現(xiàn)了負(fù)壓鉆井，為治理定向大斜度深井中出現(xiàn)的多種復(fù)雜事故隱患提供了安全快捷的可借鑒的實(shí)用技術(shù)。
關(guān)鍵詞：承壓堵漏；定向大斜度深井；負(fù)壓鉆井；井漏；阻卡；承壓能力；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
1 定向大斜度深井的主要難點(diǎn)
    1) 易漏且受井下工具和井身軌跡限制，堵漏成功率不高。
    2) 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，受井身結(jié)構(gòu)所限，同一裸眼井段內(nèi)存在多個(gè)壓力系統(tǒng)，為平衡該井段最高壓力層系，鉆井液液柱壓力對(duì)低壓地層滲透層產(chǎn)生較大的壓差，容易引起壓差卡鉆。
    3) 井徑不易控制，巖屑易沉積，斜井段易形成巖屑床，從而造成起下鉆摩阻大、卡鉆幾率高。
    4) 低壓高滲透層所形成的厚濾餅，造成井眼縮小、扭矩增大和泥包鉆頭、鉆鋌、扶正器等，導(dǎo)致頻繁阻卡、托壓甚至卡鉆等復(fù)雜情況。
2 承壓堵漏技術(shù)治理定向大斜度深井復(fù)雜事故隱患的機(jī)理
    在定向大斜度深井的鉆井施工過(guò)程中，即使鉆井液性能.(包括流變性、潤(rùn)滑性、防塌性、失水造壁性等)和井身軌跡較好，鉆具組合和施工排量也較合理，但仍然有頻繁阻卡、托壓等復(fù)雜情況發(fā)生，分析原因?yàn)閴翰钭饔檬广@井液在低滲透層或漏失層形成了虛厚濾餅[1～3]。
    在同一裸眼井段中，存在多個(gè)高低壓力懸殊的壓力層系，為平衡裸眼井段的最高壓力，鉆井液液柱對(duì)壓力相對(duì)較低的地層(低壓層、漏層、氣層、水層、滲透層等)必然產(chǎn)生較大的正壓差。正壓差值愈大，產(chǎn)生的失水量愈大，鉆井液形成的濾餅就愈厚，導(dǎo)致井眼縮小，縱向上呈“糖葫蘆”井眼，起下鉆阻卡頻繁；虛厚濾餅還會(huì)造成泥包鉆頭與鉆鋌、起鉆倒劃眼困難、托壓，鉆壓加不到鉆頭上，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致井眼軌跡無(wú)法控制，向深部鉆進(jìn)極為困難[4～11]。
    在裸眼復(fù)雜井段中全覆蓋堵漏漿，實(shí)施間歇關(guān)擠承壓堵漏技術(shù)能提高間歇關(guān)擠壓力9MPa以上，承壓時(shí)間8h以上。通過(guò)各種顆粒級(jí)配、剛?cè)岵?jì)的堵漏漿徹底封堵住裸眼復(fù)雜地層中的低壓漏失層、氣、水層、滲透層中的孔、洞、縫及毛細(xì)管等。人為地對(duì)裸眼復(fù)雜井段進(jìn)行修整強(qiáng)加固，形成穩(wěn)固的新井眼，并提高裸眼各低壓層段的承壓能力，使井內(nèi)由正壓鉆井轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)壓鉆井，整個(gè)鉆具在裸眼內(nèi)好比在套管內(nèi)一樣安全順暢，從根本上消除井內(nèi)各種復(fù)雜隱患，有利于定向大斜度深井的安全快速鉆進(jìn)。
3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例
3.1 河飛203井
3.1.1承壓堵漏施工前的基本情況
    河飛203井在嘉二段4200m處造斜，在4523.10～4890.45m井段一個(gè)月內(nèi)連續(xù)發(fā)生5次卡鉆，卡點(diǎn)位置不確定，并伴有井漏發(fā)生。第一次在井深4854.87m處接單根的過(guò)程中發(fā)生卡鉆；后續(xù)4次卡鉆是在上提鉆具過(guò)程中突發(fā)卡鉆。其中一次是蹩停頂驅(qū)后，一次是測(cè)斜后。第5次卡鉆解除后，先后調(diào)整鉆井液性能、增大洗井排量、加強(qiáng)劃眼處理，仍有頻繁阻卡現(xiàn)象，劃眼至斜深為4799.95m(嘉二段)又先后發(fā)生4次井漏，最高漏速為9m3/h。
    借鑒鄰井河壩1-1D井的經(jīng)驗(yàn)：該井在鉆遇嘉二段地層曾發(fā)生惡性井漏(井深4481.64m發(fā)生失返性井漏時(shí)的鉆井液密度為2.17g/cm3)，經(jīng)10h高承壓堵漏后徹底堵住了漏層，并將裸眼復(fù)雜井段承壓能力提高至井內(nèi)鉆井液當(dāng)量密度2.31g/cm3以上，隨后在負(fù)壓鉆井施工中無(wú)阻卡現(xiàn)象出現(xiàn)，劃眼到底恢復(fù)鉆進(jìn)，由此分析經(jīng)高承壓堵漏后能消除虛厚濾餅引起的阻卡井漏復(fù)雜隱患。
3.1.2承壓堵漏施工步驟
    1) 配制密度為2.16g/cm3的橋堵漿35m3，濃度為8.5%，其中核桃殼為1t，復(fù)合酸溶堵漏劑GD-1為1t，LF-2為0.5t，F(xiàn)LC-1為0.5t。
    2) 光鉆桿下至斜深4883.00m，連續(xù)活動(dòng)鉆具。
    3) 先注堵漏漿27.7m3，后替密度為2.16g/cm3的鉆井液32m3和替入密度為2.41g/cm3的加重鉆井液4m3，此時(shí)已將堵漏漿充填在4883～4340m的裸眼復(fù)雜井段內(nèi)。
    4) 起鉆至套管鞋3751.16m，開(kāi)泵循環(huán)返出后立即關(guān)上閘板封井器。
    5) 間歇關(guān)井?dāng)D壓5次，控制套壓介于9～7MPa，穩(wěn)壓8h，共擠入12.8m3，放壓返出1.8m3，共擠進(jìn)11m3堵漏漿進(jìn)入復(fù)雜裸眼井段地層。
    6) 起鉆換劃眼鉆具劃眼順利到底，恢復(fù)正常定向鉆進(jìn)。
河飛203井間歇關(guān)擠承壓堵漏壓力變化曲線見(jiàn)圖1。
 
3.1.3承壓堵漏施工后基本情況
    承壓堵漏實(shí)施后，起鉆最大摩阻為28t，井內(nèi)無(wú)漏失，掛、阻、卡狀況也明顯改善，井下情況基本正常，4896.41～6191m井段的純鉆時(shí)間僅為628.80h，平均鉆速由施工前的1.66m/h提高到了2.06m/h，期間10次蹩停頂驅(qū)、多次測(cè)斜靜止均無(wú)卡鉆事故發(fā)生，鉆至飛二段6191m(斜深)順利完鉆。
3.2 大邑301井
3.2.1承壓堵漏施工前的基本情況
    大邑301井從須三段4535.75m開(kāi)始造斜鉆進(jìn)，鉆至4666m大砂體滲透層后就頻繁出現(xiàn)托壓，當(dāng)鉆至4827.82m時(shí)發(fā)生嚴(yán)重托壓，鉆頭扶正器嚴(yán)重泥包，影響定向施工無(wú)法進(jìn)行。在鉆井液性能良好、增大了洗井排量的前提下，井內(nèi)復(fù)雜情況仍屢次發(fā)生，分析原因?yàn)椋喉毴蔚貙涌卓p較發(fā)育、大砂體滲透性好，鉆井液在正壓差作用下在井壁上形成虛厚濾餅。因此，決定在須三段裸眼復(fù)雜井段進(jìn)行承壓堵漏，從根本上徹底解決了定向大斜度鉆進(jìn)中托壓頻繁、起鉆遇阻卡和倒劃眼的問(wèn)題。
3.2.2承壓堵漏施工后的基本情況
    參照河飛203井的施工步驟，實(shí)現(xiàn)關(guān)擠壓力控制在9MPa左右，并穩(wěn)壓8h以上，提高了裸眼復(fù)雜井段的地層壓力超過(guò)液柱壓力當(dāng)量密度約0.19g/cm3，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓鉆井；徹底根治井下托壓、阻卡、泥包鉆頭及定向難等復(fù)雜井況，恢復(fù)正常定向鉆進(jìn)后順利完鉆。
4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論
    1) 間歇關(guān)擠承壓堵漏技術(shù)的關(guān)鍵是：針對(duì)裸眼復(fù)雜地層井段；使用各種顆粒剛?cè)峒?jí)配的堵漏劑全覆蓋在復(fù)雜裸眼井段內(nèi)；采用高承壓9MPa以上、穩(wěn)壓8h以上的間歇關(guān)擠方式。
    2) 在河飛203D、大邑301等幾口定向大斜度深井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，該技術(shù)提高了關(guān)擠壓力大于等于9MPa，提高了裸眼復(fù)雜地層壓力高于鉆井液當(dāng)量密度0.15～0.19g/cm3。
3) 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證實(shí)，該技術(shù)不僅能堵住漏層，提高復(fù)雜裸眼段承壓能力，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓鉆井，而且能消除虛厚濾餅導(dǎo)致的阻卡、泥包、托壓等復(fù)雜隱患，加固井壁，有利于后期安全快速定向鉆井。
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(本文作者：張軍 羅健生 李智斌 王光平姜文 張敬榮 四川綿陽(yáng)仁智油田技術(shù)服務(wù)股份有限公司)