田建東，于培志，牟福權(quán)

(1．中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)黃金第一支隊(duì)，黑龍江 牡丹江157021;2．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)〈北京〉工程技術(shù)學(xué)院，北京100083)

1 概述

托普臺(tái)區(qū)塊上部地層主要以砂泥巖層、礫質(zhì)砂巖地層為主，很容易產(chǎn)生高滲透性漏失，這種漏失邊鉆邊漏，不能準(zhǔn)確判斷漏層的位置，漏失井段長(zhǎng)，雖然漏速低，但長(zhǎng)時(shí)間漏失很容易造成井壁的不穩(wěn)定，發(fā)生鉆井事故;而漏層位多、漏點(diǎn)不明確使得判斷漏失情況困難，堵漏施工作業(yè)難度大，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，大量損失鉆井液，甚至報(bào)廢井眼。本文主要通過(guò)彈性石墨TXSM、聚合物膠凝隨鉆堵漏劑PSD、細(xì)石棉粉XSMF、雷特堵漏材料NTS－DC和超細(xì)碳酸鈣CSC等5種材料復(fù)配形成隨鉆堵漏劑，通過(guò)橋接+凝膠類膨體復(fù)合的方式，在井底漏層形成封堵層，從而在鉆遇漏層時(shí)，可以即鉆即堵，施工操作簡(jiǎn)單，不需要提鉆處理和確定漏點(diǎn)位置，可以隨鉆進(jìn)行全井堵漏，因此可以有針對(duì)性地解決托普臺(tái)區(qū)塊的高滲透性漏失問(wèn)題。鉆遇高滲透性漏層時(shí)采用該隨鉆堵漏劑封堵漏層，可以及時(shí)提高地層的承壓能力，防止產(chǎn)生誘導(dǎo)性裂縫;在漏失情況復(fù)雜的地層再輔以其他堵漏方式，可以大幅度提高井漏處理的成功率，降低井漏誘發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。

2 托普臺(tái)區(qū)塊漏失地層分析

目前，托普臺(tái)區(qū)塊漏失地層主要集中在2700～5200 m，而會(huì)發(fā)生高滲透性漏失的地層主要包括白堊系、侏羅系、三疊系地層［1］。

(1)白堊系地層巖性主要以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)粒砂巖等厚互層等為主，地層膠結(jié)較差，遇水易分散，導(dǎo)致地層承壓能力低，鉆井液密度高易壓裂地層。泥巖段易遇水膨脹縮徑，粉砂巖段易形成虛厚泥餅。下第三系及白堊系以細(xì)粒砂巖為主，易發(fā)生高滲透性漏失。

(2)侏羅系地層主要為粉砂巖、細(xì)粒砂巖、礫質(zhì)細(xì)粒、中粒砂巖與泥巖等厚互層夾煤線，地層膠結(jié)疏松，易發(fā)生高滲透性漏失。

(3)三疊系地層主要為泥巖夾細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、中細(xì)粒砂巖、含礫砂巖，地層膠結(jié)疏松，滲透率高，易發(fā)生高滲透性漏失。

3 隨鉆堵漏技術(shù)機(jī)理

目前常用的隨鉆堵漏劑主要有3種:橋接隨鉆堵漏劑、凝膠類膨體隨鉆堵漏劑和橋接+凝膠類膨體復(fù)合隨鉆堵漏劑。

純粹的凝膠類膨體隨鉆堵漏劑形成封堵層后，凝膠的力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較低，承壓能力可能達(dá)不到要求，而在其中加入橋接堵漏材料后，形成的封堵層強(qiáng)度會(huì)大幅度增加，既可以解決橋接隨鉆堵漏劑對(duì)于大裂縫地層不能有效封堵的問(wèn)題，又能解決凝膠類膨體隨鉆堵漏劑形成的封堵層強(qiáng)度較低的問(wèn)題。因此，實(shí)驗(yàn)選用了橋接+凝膠類膨體復(fù)合隨鉆堵漏劑。

橋接+凝膠類膨體復(fù)合隨鉆堵漏劑進(jìn)入地層后，其中的橋接堵漏材料會(huì)在漏失通道變窄處在架橋、拉筋、堆積、擠壓等作用下形成封堵層，而凝膠類膨體材料會(huì)通過(guò)擠壓變形的方式嵌入到橋接堵漏材料的封堵層中，其進(jìn)一步的吸水膨脹會(huì)擠緊封堵層中的顆粒，兩種堵漏材料相互作用，使封堵層的滲透率降低，達(dá)到“非滲透”的效果。凝膠類膨體堵漏材料膨脹產(chǎn)生的壓差，可以將橋接堵漏材料中的濾液擠出，防止橋接堵漏材料強(qiáng)度的降低，從而保證形成的封堵層既有較大的強(qiáng)度，又有一定的彈性［2］。

4 隨鉆堵漏劑配方優(yōu)化

為了適應(yīng)托普臺(tái)區(qū)塊高滲透性漏失的特點(diǎn)，本文選用新型材料彈性石墨(簡(jiǎn)稱TXSM，見(jiàn)圖1)加入到隨鉆堵漏配方中，而將TXSM作為隨鉆堵漏材料，在國(guó)內(nèi)尚屬首次。TXSM密度小，能在7 MPa壓力下，其彈性高達(dá)150%，長(zhǎng)時(shí)間或在高達(dá)425℃條件下處于礦物質(zhì)油或者原油中也不會(huì)軟化，其在高壓下壓縮，失去壓力后又能恢復(fù)的特性，使得其在作為隨鉆堵漏材料時(shí)，可以更好地適應(yīng)地層裂縫或孔隙，在加壓時(shí)壓縮，進(jìn)入地層的裂縫或空隙后，壓力減小，又可以恢復(fù)原狀，卡在裂縫或孔隙處，配合其他堵漏材料即可封堵漏層。本文通過(guò)TXSM、PSD、XSMF、NTS－DC和CSC五種材料復(fù)配形成隨鉆堵漏劑，以陽(yáng)離子乳液聚合物鉆井液體系作為基漿，利用高溫高壓濾失儀來(lái)評(píng)價(jià)隨鉆堵漏劑對(duì)于模擬高滲透漏失的沙床的封堵能力。

圖1 彈性石墨

4．1 配伍性評(píng)價(jià)

在配置好的5份鉆井液中分別按一定量加入5種材料，測(cè)定其常溫及120℃熱滾16 h后的各項(xiàng)性能，以考察每種材料對(duì)于鉆井液流變性的影響，確定所選定的5種材料是否適用于隨鉆堵漏。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 5種材料常溫及120℃的配伍性評(píng)價(jià)結(jié)果

從表1可以看出，5種材料單獨(dú)加入時(shí)，常溫下對(duì)于鉆井液的流變性影響很小，泥餅厚度變化也很小，并且降低了鉆井液的API濾失量;120℃熱滾16 h后，鉆井液流變性和HTHP濾失量變化同樣很小，泥餅厚度有了一定程度的增加。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，5種材料無(wú)論常溫還是高溫下都與鉆井液有良好的配伍性。

根據(jù)5種材料配伍性評(píng)價(jià)結(jié)果和材料特點(diǎn)，擬定了3個(gè)隨鉆堵漏劑配方。

配方一:陽(yáng)離子乳液聚合物鉆井液+1%PSD+1%XSMF+2%NTS－DC+1%CSC;

配方二:陽(yáng)離子乳液聚合物鉆井液+1%PSD+2%XSMF+2%NTS－DC+1%CSC;

配方三:陽(yáng)離子乳液聚合物鉆井液+2%TXSM+1%PSD+1%XSMF+2%NTS－DC+1%CSC。

4．2 隨鉆堵漏劑配方配伍性評(píng)價(jià)

隨鉆堵漏劑不僅要有封堵漏層的能力，還要與鉆井液有良好的配伍性，隨鉆堵漏劑加入鉆井液后不能改變鉆井液本身性能。因此，首先進(jìn)行了隨鉆堵漏劑與鉆井液配伍性的評(píng)價(jià)，具體結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 隨鉆堵漏劑常溫及120℃的配伍性評(píng)價(jià)結(jié)果

從表2可以看出，3個(gè)配方在常溫下對(duì)于鉆井液的流變性和泥餅厚度改變較小，同時(shí)輔助降低了鉆井液的API濾失量;而在120℃熱滾16 h后，流變性的變化仍在可以接受的范圍以內(nèi)，而濾失量稍有降低，泥餅厚度有所增大，總體而言，3個(gè)配方與鉆井液都有良好的配伍性。

4．3 隨鉆堵漏劑封堵能力評(píng)價(jià)

利用高溫高壓濾失儀，在其中加入粒徑0.9～1.7 mm經(jīng)清水洗凈烘干后冷卻的沙子，慢慢加入堵漏漿，加熱至120℃后，逐漸加壓至3.5 MPa，在120℃下分別測(cè)試1、7.5和30 min的濾失量，評(píng)價(jià)隨鉆堵漏劑配方對(duì)于高滲透性漏層的封堵能力，具體結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 隨鉆堵漏劑120℃封堵能力評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出，3種配方均可以在1 min以內(nèi)封堵住沙床，但配方3的漏失率明顯小于其余2個(gè)配方。

4．4 隨鉆堵漏劑封堵漏層后承壓能力測(cè)試

對(duì)于封堵住沙床的堵漏漿，在做完30 min的濾失后，勻速的向高溫高壓泥漿罐中加壓，測(cè)定封堵膜被壓裂有泥漿漏失時(shí)的壓力，評(píng)價(jià)隨鉆堵漏劑配方封堵漏層后的承壓能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 120℃沙床堵漏承壓能力測(cè)試結(jié)果

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，配方三的承壓能力相對(duì)于其余2個(gè)配方有明顯的升高，可以承受住10 MPa以上的壓力，可以滿足后期固井的需要。

圖2 高滲透性漏失封堵效果圖

5 應(yīng)用實(shí)例

TP328X井是部署在阿克庫(kù)勒凸起西南斜坡的一口開(kāi)發(fā)井，采用五級(jí)井深結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)井深6842.24 m，目的層為奧陶系。TP328X井鉆進(jìn)至6226.59 m時(shí)發(fā)生了溢流，密度由1.35 g/cm3提高至1.42 g/cm3過(guò)程又發(fā)生漏失，漏速8 m3/h，期間裸眼有二疊系、志留系等薄弱層位，漏失層位不清，漏失量＜15 m3/h，為能繼續(xù)提高密度壓穩(wěn)溢流層位，保持液面穩(wěn)定，為下部承壓等施工做好準(zhǔn)備，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行隨鉆堵漏施工。按段塞配方:50 m3井漿+5%凝膠隨鉆堵漏+4%彈性石墨+2%雷特纖維隨鉆堵漏劑。

按上述比例室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表5所示，可看出對(duì)流變失水影響不大，可以施工，將高濃度段塞替入井底，然后起鉆至頂部循環(huán)，漏失量從8 m3/h降低為1～2 m3/h，后期將密度順利提高至1.46 g/cm3， 順利壓穩(wěn)溢流層。

表5 鉆井液性能變化情況

后期測(cè)井下套管順利，固井質(zhì)量?jī)?yōu)良。對(duì)于高壓差、高滲透漏失的工況，高強(qiáng)度彈性石墨顆粒復(fù)合凝膠堵漏，可以有效封堵漏層，特別適用于對(duì)于漏層不明、漏涌同層、裸眼等復(fù)雜井況，本井隨鉆的應(yīng)用有效地?cái)U(kuò)大了安全密度窗口，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，從現(xiàn)場(chǎng)泥餅來(lái)看，致密、富有韌性的泥餅可以減少滲失量，有效實(shí)施隨鉆堵漏。

6 結(jié)論

(1)塔河油田托普臺(tái)區(qū)塊漏失地層較為復(fù)雜，發(fā)生高滲透性漏失的地層主要包括白堊系、侏羅系、三疊系地層，高滲透性地層堵漏利用隨鉆堵漏技術(shù)可以大幅度提高堵漏作業(yè)效率，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，快速通過(guò)漏失地層。

(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)高滲透性漏失的隨鉆堵漏劑配方進(jìn)行了優(yōu)化:陽(yáng)離子乳液聚合物鉆井液+2%TXSM+1%PSD+1%XSMF+2%NTS－DC+1%CSC。該隨鉆堵漏劑對(duì)鉆井液性能影響小，能夠一定程度降低API濾失量，可在鉆進(jìn)過(guò)程中迅速封堵高滲透性漏層，封堵漏層后承壓能力＞10 MPa，滿足后期鉆井需求，同時(shí)在120℃高溫下性能穩(wěn)定，可用于深井堵漏。

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