孫 歡，朱明明，李潤(rùn)苗，趙福榮，楊治強(qiáng)，劉小杰

（中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶鉆井總公司，陜西西安 710018）

剩余可采儲(chǔ)量是石油生產(chǎn)賴以持續(xù)的基礎(chǔ)，直接影響著目前和今后的產(chǎn)量[1-3]。長(zhǎng)慶油田黃3 區(qū)自2010年投入開發(fā)，主要采用480 m×150 m 菱形反九點(diǎn)井網(wǎng)滾動(dòng)注水開發(fā)模式，但隨著儲(chǔ)層長(zhǎng)期開采，常規(guī)的水驅(qū)技術(shù)很難再進(jìn)一步提高油氣采收率，為此在長(zhǎng)慶油田試驗(yàn)低滲透油藏二氧化碳驅(qū)油開采模式，累計(jì)注氣1.64×104t，注采效果顯著。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)在頁巖油開發(fā)中，不僅能大幅提高油田開發(fā)水平，實(shí)現(xiàn)低滲透油田高效開發(fā)，而且可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室氣體二氧化碳的地下封存，達(dá)到驅(qū)油和節(jié)能減排的雙重目的[4-7]。

長(zhǎng)慶油田黃3 區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層埋藏淺，長(zhǎng)1 至長(zhǎng)3層位巖性為灰泥巖、煤層、砂巖交錯(cuò)，易發(fā)生壓差性漏失，長(zhǎng)4 至長(zhǎng)7 層位底為黑色泥巖、頁巖、碳質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)泥巖及油頁巖，表現(xiàn)為高阻、高時(shí)差、高伽馬、自然電位偏負(fù)等特性，存在微裂縫，易發(fā)生大型漏失，長(zhǎng)8 為主力油藏，平均厚度為13 m，油層平均埋深2 698 m，壓力系數(shù)從0.70～1.41，壓力梯度跨幅較大，該區(qū)域施工的更新井鉆井難度大幅增加，為此，針對(duì)該區(qū)域鉆井技術(shù)難點(diǎn)，通過優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)、應(yīng)用多級(jí)配強(qiáng)封堵鉆井液體系、采用不起鉆高承壓堵漏技術(shù)和可固化儲(chǔ)層保護(hù)堵漏工作液，形成了長(zhǎng)慶油田二氧化碳注采區(qū)綜合防漏堵漏技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了三開鉆井一趟鉆，未出現(xiàn)井控風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)后期在鄂爾多斯盆地形成10×104t 二氧化碳注采區(qū)提供鉆井技術(shù)支撐。

1 鉆井技術(shù)難點(diǎn)

為最大限度的實(shí)現(xiàn)鉆井提速，長(zhǎng)慶油田頁巖油井采用二開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一開設(shè)計(jì)500 m（環(huán)河組），二開依次鉆遇華池組、洛河組、安定組、直羅組、延安組和目的層延長(zhǎng)組，目的層延長(zhǎng)組依據(jù)油藏特性細(xì)分為長(zhǎng)1 至長(zhǎng)8 段，長(zhǎng)8 段探明地質(zhì)儲(chǔ)量豐富，經(jīng)過長(zhǎng)期注水/氣開發(fā)，鉆井面臨“漏、塌、噴、堵”等技術(shù)難點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）砂巖層孔隙度高、滲透率分布極不均勻，地層承壓能力弱，易發(fā)生壓差性漏失；目的層延長(zhǎng)組，大面積驅(qū)注壓裂，出現(xiàn)大量人造裂縫且無規(guī)律分布，鉆井中易發(fā)生惡性漏失。

（2）目的層延長(zhǎng)組長(zhǎng)1 段至長(zhǎng)8 段砂泥巖交錯(cuò)，且存在煤層、碳質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)泥巖，存在多套不穩(wěn)定井段，鉆進(jìn)中易坍塌，發(fā)生卡鉆事故[8-10]。

（3）為滿足后續(xù)注氣及開采要求，儲(chǔ)層發(fā)生惡性漏失后考慮儲(chǔ)層保護(hù)，需對(duì)儲(chǔ)層段進(jìn)行暫堵，現(xiàn)有可固化類堵漏工作液幾乎都是水泥類堵漏漿，很難滿足要求，堵漏技術(shù)難點(diǎn)大幅增加[11-13]。

（4）存在異常氣竄層，井控風(fēng)險(xiǎn)高。黃3 區(qū)設(shè)計(jì)注氣層為長(zhǎng)8 段，但由于儲(chǔ)層疏松、存在微裂縫、地層傾角等地質(zhì)因素，出現(xiàn)跨層氣竄，長(zhǎng)6 段及長(zhǎng)7 段可監(jiān)測(cè)到二氧化碳且壓力異常，鉆井施工中易出現(xiàn)井控風(fēng)險(xiǎn)。

2 防漏堵漏關(guān)鍵技術(shù)

2.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

原有的鉆采方案采用“導(dǎo)眼+二開”井身結(jié)構(gòu)，通過分析具體施工概況，該井身結(jié)構(gòu)不能完全滿足二氧化碳注采區(qū)鉆井開發(fā)需要。該區(qū)域洛河組承壓能力極低，地層流體活躍，且存在垂直裂縫與橫向微裂縫，采用清水聚合物鉆進(jìn)易發(fā)生失返性惡性漏失，導(dǎo)致堵漏時(shí)間長(zhǎng)且漏失易復(fù)發(fā)。為滿足該區(qū)域鉆井及后續(xù)井控安全需求，井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化為三開結(jié)構(gòu)，二開增加一層技術(shù)套管，封住易漏洛河組。

具體井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化：一開采用Ф444.5 mm 鉆頭鉆至井深300～350 m，進(jìn)入穩(wěn)定地層，下入Ф339.7 mm 套管，封隔上部黃土層；二開采用Ф311.2 mm 鉆頭鉆至井深1 500 m，鉆穿易漏層洛河組地層，進(jìn)入直羅地層，下入Ф244.5 mm 套管，封隔洛河組易漏失地層，為三開高密度鉆井創(chuàng)造條件；三開采用Ф215.9 mm 鉆頭鉆至二氧化碳注采層位，下入Ф139.7 mm 的套管固井完井，固井水泥返至表套內(nèi)50 m 以上。

2.2 多級(jí)配強(qiáng)封堵鉆井液體系

為實(shí)現(xiàn)快速鉆井，常規(guī)采用復(fù)合鹽水鉆井液體系，該體系具有無固相、強(qiáng)抑制的特性，但鉆遇高孔隙度的層位很容易誘發(fā)壓差性漏失，新漿的大量補(bǔ)充造成鉆井液性能波動(dòng)大，井壁易失穩(wěn)，為此，研發(fā)了多級(jí)配強(qiáng)封堵鉆井液體系，通過優(yōu)選惰性封堵材料，在原有復(fù)合鹽體系中加入重晶石（74 μm）、碳酸鈣（10～44 μm）、水化白土（≤200 μm）惰性封堵材料，固相含量控制在30%，通過顆粒級(jí)配，提高鉆井液的封堵能力。鉆井液配方為復(fù)合鹽泥漿+10%水化白土+15%碳酸鈣+5%重晶石，室內(nèi)將復(fù)合鹽水鉆井液與多級(jí)配強(qiáng)封堵鉆井液分別注入兩塊物性相近的巖心中，通過壓差的變化進(jìn)行封堵能力評(píng)價(jià)，結(jié)果見表1。

表1 不同壓差下鉆井液漏失30 min 的濾失量

由表1 可知，隨著壓差的增加，多級(jí)配強(qiáng)封堵鉆井液的濾失量上升更加緩慢平穩(wěn)，表明在壓差作用下，惰性材料被壓入巖石孔隙中，微顆粒堆積形成物理封堵層，起到了良好的封堵降濾失效果。

2.3 不起鉆高承壓堵漏技術(shù)

為保證打開主力儲(chǔ)層后上部地層滿足井控要求（裸眼井段承壓≥1.50 g/cm3），需起鉆采用光鉆桿進(jìn)行專項(xiàng)高承壓堵漏[14-15]，該工藝大幅增加鉆井周期，為此，通過應(yīng)用“PBL 多次激活旁通系統(tǒng)+超分子凝膠堵漏工作液”進(jìn)行不起鉆高承壓堵漏技術(shù)，減少起下鉆次數(shù)，提高鉆井時(shí)效。

2.3.1 PBL 多次激活旁通系統(tǒng) 為提高堵漏時(shí)效，自主研發(fā)了PBL 多次激活旁通工具，該工具可多次打開、關(guān)閉的開關(guān)短接，最多可進(jìn)行8 次堵漏專項(xiàng)使用，旁通口可通過濃度40%以下橋塞漿體，實(shí)現(xiàn)不起鉆高承壓堵漏目的，通過系列研發(fā)已具備120.65、171.45、209.55 mm 三種型號(hào)井下堵漏專用工具。該工具工藝原理：在鉆具組合的回壓凡爾上部連接PBL 旁通閥工具，需打開旁通閥時(shí)投一個(gè)開閥球，開閥球到達(dá)旁通閥時(shí)只需0.7～1.4 MPa 壓差，旁通閥處于打開狀態(tài)，停泵時(shí)旁通閥暫時(shí)關(guān)閉；旁通閥作業(yè)結(jié)束后需要恢復(fù)鉆井作業(yè)時(shí)，投2 個(gè)關(guān)閥球，關(guān)閥球到達(dá)旁通孔時(shí)進(jìn)行憋壓，壓力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)剪切壓力值時(shí)，開閥球被剪切，開閥球、關(guān)閥球相繼落入下部球籃中；該工具根據(jù)鉆井需要可多次打開與關(guān)閉，重復(fù)上述步驟即可。

2.3.2 超分子凝膠堵漏工作液 超分子凝膠堵漏工作液是在原漿基礎(chǔ)上先加入GT-MF、NTBASE 兩種礦植物高承壓材料，最后加入超分子凝膠。GT-MF 由多種纖維狀、粉末狀、不規(guī)則顆粒等材料經(jīng)特殊工藝加工而成，粒徑分布在80～140 目，具有良好的封堵、填充及拉筋作用；NTBASE 是由高強(qiáng)度片狀、纖維、顆粒狀材料組成，粒徑主要分布在20～60 目，通過剛性顆粒架橋、片狀材料楔入、小顆粒填充、纖維狀材料拉筋等作用，達(dá)到高效封堵的目的，以上兩種高承壓堵漏材料均不溶于水基、油基和合成基等鉆井液體系的惰性封堵材料，與水基鉆井液配伍性良好；超分子凝膠堵漏工作液是在大分子鏈上引入特殊官能團(tuán)，在水溶液中，大分子鏈官能團(tuán)通過非共價(jià)鍵相互作用自發(fā)地形成有序超分子結(jié)構(gòu)，形成的超分子結(jié)構(gòu)具有可逆性、智能性。該結(jié)構(gòu)使其溶液具有特殊的性能特點(diǎn)：（1）具有優(yōu)異的剪切稀釋性，在低剪切速率下具有比較高的黏度，在高剪切速率下具有比較低的黏度；（2）無需交聯(lián)劑，能自發(fā)形成強(qiáng)度比較高的超分子聚集體；（3）形成的超分子聚集體具有優(yōu)異的抗稀釋性，不會(huì)因高剪切等因素而失效；（4）智能性強(qiáng)，對(duì)鉆井液、水泥漿無明顯損害。超分子凝膠堵漏工作液配方為原漿+10%GT-MF+5%NTBASE+0.8%超分子凝膠，在室內(nèi)對(duì)其進(jìn)行縫板承壓能力評(píng)價(jià)，結(jié)果見表2。

表2 超分子凝膠堵漏工作液縫板承壓能力評(píng)價(jià)

由表2 可知，在60 ℃實(shí)驗(yàn)條件下，2.0 mm 縫板承壓可達(dá)8 MPa，封閉濾失量8 mL。因此，超分子凝膠堵漏工作液滿足井控承壓需求。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 整體應(yīng)用效果

2021 年施工的塬平XX 井鉆至目的層后發(fā)生氣侵溢流，實(shí)施壓井作業(yè)，因上部洛河組漏失、儲(chǔ)層氣侵導(dǎo)致同一裸眼井段“上漏下溢”，最終水泥封井。長(zhǎng)慶油田二氧化碳試驗(yàn)區(qū)黃3 區(qū)塊已施工10 余口二氧化碳區(qū)更新井，第一口井新塬29-XX 井，采用優(yōu)化三開井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用復(fù)合鹽水鉆井液體系鉆井，鉆至長(zhǎng)4+5層位發(fā)生失返性漏失，采用超分子凝膠堵漏工作液堵漏后恢復(fù)鉆進(jìn)，鉆至長(zhǎng)8 層位后發(fā)生不同程度的漏失，采用補(bǔ)充新漿的方式完井，鉆井周期高達(dá)42.5 d，后續(xù)施工井通過應(yīng)用長(zhǎng)慶油田二氧化碳注采區(qū)綜合防漏堵漏技術(shù)，鉆井周期在30.0 d 以內(nèi)，鉆井提速超過31.25%，鉆井成本降低45.32%，提速降本效果顯著，未發(fā)生井控險(xiǎn)情。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)典型井應(yīng)用案例

新塬31-XX 井是該井場(chǎng)施工的第二口井，采用“導(dǎo)眼+三開”井身結(jié)構(gòu)，二開Ф244.5 mm 套管下深1 502 m，三開采用多級(jí)配強(qiáng)封堵鉆井液體系，鉆井液密度1.33～1.38 g/cm3，未發(fā)生漏失，井壁穩(wěn)定，鉆穿長(zhǎng)6后采用不起鉆高承壓堵漏技術(shù)進(jìn)行裸眼井段承壓，承壓當(dāng)量密度1.58 g/cm3，滿足后續(xù)施工要求，后續(xù)順利完井，鉆井周期28.5 d。

不起鉆高承壓堵漏技術(shù)應(yīng)用。（1）鉆進(jìn)至2 530 m，投入樹脂球開閥球，循環(huán)泵壓13.5 MPa，20 min 后泵壓突降至0，判斷PBL 旁通閥打開；（2）連續(xù)泵入24 m3超分子凝膠堵漏工作液，堵漏漿替至環(huán)空后進(jìn)行關(guān)井?dāng)D封作業(yè)，關(guān)封井器，擠入18 m3，套壓達(dá)到5.5 MPa（承壓當(dāng)量密度1.58 g/cm3），滿足要求；（3）開封井器，投入兩個(gè)金屬關(guān)閥球，緩慢開泵，循環(huán)壓力正常，判斷堵漏旁通閥已關(guān)閉，恢復(fù)鉆進(jìn)。

4 結(jié)論

（1）針對(duì)二氧化碳注采區(qū)鉆井開采，長(zhǎng)裸眼井段存在上部層位承壓弱，下部?jī)?chǔ)層異常高壓的技術(shù)難題，通過優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)能很好的解決此問題，降低井控風(fēng)險(xiǎn)。

（2）多級(jí)配強(qiáng)封堵鉆井液體系具有強(qiáng)抑制、強(qiáng)封堵的特性，通過壓差作用，實(shí)現(xiàn)微顆粒堆積，在高孔隙易漏層形成致密的封堵層，起到了良好的封堵降濾失效果。

（3）不起鉆高承壓堵漏技術(shù)應(yīng)用效果顯著。PBL 多次激活旁通系統(tǒng)配合超分子凝膠堵漏工作液實(shí)現(xiàn)了原鉆具組合高承壓堵漏需求，降低井下動(dòng)力鉆具堵塞風(fēng)險(xiǎn)，避免空井時(shí)出現(xiàn)井控風(fēng)險(xiǎn)，大幅提高鉆井時(shí)效。