库车山前下第三系漏失原因分析及堵漏方法

库车山前下第三系漏失原因分析及堵漏方法
侯冰;陈勉;卢虎;张斌;杨恒林;郝贺鹏
【摘要】库车坳陷山前构造地质情况非常复杂,其中下第三系地层在钻井施工时常遇到不同程度的井漏,针对不同的漏失原因选择合适的堵漏方法是解决井漏事故的关键.对下第三系地层漏失井的漏失工况、地层岩性、漏失通道进行统计分析,找到了该地层造成诱导裂缝漏失和渗透性漏失的主要原因是由于地层破碎严重,加之钻井液密度过高常压破地层.针对不同漏失原因总结了该地区所应用的堵漏方法,分析了不同堵漏方法的优缺点,将优选出的堵漏方法成功应用到实际堵漏施工中取得了较好的效果,为该构造带的防漏堵漏提供了参考.
【期刊名称】《石油钻采工艺》
【年(卷),期】2009(031)004
【总页数】5页(P40-44)
【关键词】山前构造;井漏;堵漏方法
【作者】侯冰;陈勉;卢虎;张斌;杨恒林;郝贺鹏
【作者单位】中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京,102249;中国石油大学石油工程教育部重点实验室,北京,102249;中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒,841000;中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒,841000;中国石油集团钻井工程技术研究院,北京,100097;渤海钻探工程公司,天津,300280
【正文语种】中文
【中图分类】TE254
塔里木库车坳陷山前构造地质和钻井情况复杂，导致在钻井作业中，频繁发生井漏，漏失类型复杂多样。

尤其是下第三系地层岩性分布不均，断层发育，地层破碎严重，井漏复杂程度增加，治理难度加大［1-5］。

通过对库车山前构造60余口井在下
第三系的井漏事故进行研究，分析该构造不同的漏失原因，针对不同的漏失原因对成功的堵漏方法进行优选，在实际作业中取得了较好的应用效果。

在库车坳陷山前构造带资料较齐全的60口漏失井中，下第三系地层共发生漏失120余次，损失时间总计约6107 h，漏失量约8449.28 m3，是库车山前构造漏
失发生的主要层位。

根据钻井漏失工况统计结果发现引起钻井漏失主要原因可分为2类：（1）活动钻具时激动压力过大；（2）循环、钻进时循环当量密度较大。

对库车山前构造下第三系重点井井漏事故的处理方法进行了统计，并对不同漏失原因的成功堵漏方法进行了分析，见表1。

根据漏失层的地质情况、岩性、漏速，井漏发生时伴随的某些钻井现象以及邻井资料对比，认为下第三系漏失通道大致分为自然漏失通道和人为漏失通道，其中自然漏失通道主要为天然裂缝漏失和孔隙性漏失，分别占统计的5.0%和14.2%；人为漏失通道主要为高钻井液密度大于岩石破裂压力造成岩石破碎所形成的诱导裂缝，占统计的78.3%。

通过对下第三系地层钻井井漏资料统计分析，将漏失原因分为以下4种情况：（1）诱导裂缝漏失。

在钻井过程中高密度钻井液作用下易在井壁上形成对称的诱导裂缝，其中缝面粗糙不平，产状不稳定，且延伸不远便消失。

诱导裂缝漏失是库车坳陷山前构造漏失的主要原因。

主要发生在迪那、东秋和西秋构造。

（2）地层渗透性漏失。

库车坳陷克拉、大北和西秋构造下第三系岩性以中厚层～厚层状泥质粉砂岩、粉砂岩、含砾细砂岩为主。

在高密度钻井液液柱压力下，易发生渗透性漏失。

（3）天然裂缝漏失。

山前构造发育的大量天然裂缝为与断层相关的构造裂缝，其中断层规模越大，断层附近裂缝发育宽度越大；断距越大，断层产生剪切力越强烈，附近的裂缝也就越发育。

主要发生在库车山前克拉、依南构造。

（4）激动压力漏失。

在下钻或下套管、划眼过程中，在发生憋泵、恢复循环开泵等情况下，井内会产生附加压力，导致钻井液漏失。

以迪那构造为主。

库车山前构造的漏失地层岩性不同，漏失原因极其复杂，漏失机理也不同，需要统计该区域不同岩性、不同漏失原因等因素造成漏失的成功堵漏方法，并对堵漏方法进行优选，是解决山前构造漏失问题的关键。

在进行迪那地区高压盐水层、目的层防漏堵漏及提高地层承压能力过程中，高密度条件下，主要采用平衡钻井液密度钻进、桥浆堵漏、水泥浆堵漏、国外堵漏材料堵漏4类防漏堵漏措施。

其中，桥浆堵漏根据使用的主要架桥颗粒的粒径对井下钻
具的要求，又分为光钻具桥浆堵漏及带钻头桥浆堵漏；水泥浆堵漏根据使用的配方及施工措施不同又分为普通水泥浆堵漏、堵漏水泥浆（添加CMNET-玻璃纤维）
堵漏、水泥浆结合桥浆堵漏、水泥桥浆堵漏4种方法。

2.1 桥浆堵漏
Bridge plugging
对于砂泥岩地层引起的孔隙性漏失或诱导性裂缝小漏失，桥浆堵漏一般具有很好的效果，但对大的裂缝漏失桥堵效果一般。

其原因主要是刚性粒子级配与弹性材料配比不能满足裂缝大小的需要，采用桥浆堵漏后，易发生重复性漏失，其堵漏效果不理想。

因此桥接材料的级配、桥接浆液的浓度以及施工时的挤替压力是影响堵漏效果的关键因素。

对于严重井漏，颗粒状材料以粗、中规格为主，纤维状材料以中长纤维为主，片状材料以粗中片为主。

颗粒粒径视裂缝大小而定，但材料最大粒径一般为裂缝尺寸三分之一较合适。

2.2 水泥浆堵漏
Cement slurry plugging
在膏盐岩地层采用桥堵钻井液进行堵漏作业无效时，采用G级水泥浆堵漏成功，
并根据需要，在水泥浆中加入缓凝剂来调节水泥浆稠化时间，以满足不同温度、不同井深条件下的堵漏要求。

但是，用水泥浆堵漏易形成高强度水泥石，在钻水泥塞时易产生新的井眼。

2.3 降密度处理
Density reduction treatment
下第三系地层使用钻井液密度过高，多数情况下在2.0 g/cm3以上，易压破地层，导致诱导裂缝漏失，需要根据地质情况采取降密度处理并循环观察直到堵漏成功。

2.4 进口材料堵漏
Imported materials plugging
塔里木引进了系列国外堵漏材料，主要有LCP2000、PolyBlock、Diseal M几种，这几种材料或强吸水、或快失水、或高膨胀对于强渗透、中小裂缝地层能提高一定的承压能力，但使用成本较高。

2006年上述4类主要防漏堵漏措施使用效果统计见表2。

3.1 发生经过
Course
井漏经过：迪那101井于2005年7月13日2‥45钻进至井深4124.71 m时发
现井漏，漏速为5.6 m3/h。

小排量循环观察漏速降至3.04 m3/h。

至6‥45钻进
至井深4128.29 m时漏速增至21.3 m3/h。

钻井液密度2.35～2.40 g/cm3、黏
度80～96 s。

溢流经过：因地质预测未到高压盐水层，准备降密度建立循环进行堵漏，堵漏后提高承压能力再将密度提起来钻超高压盐水层。

将钻井液密度由2.40 g/cm3降至2.38 g/cm3时漏速降至10.4 m3/h。

10‥10循环降钻井液密度至2.35 g/cm3井
下不漏。

至10‥50短起钻2柱至井深4059.30 m发现溢流1.2 m3，关井立压由
0升至3.5 MPa、套压由0升至3.9 MPa。

3.2 原因分析
Cause analysis
钻进层位为吉迪克组盐膏层，在该盐膏层底部4125～4128 m（未完）钻遇3 m
多灰色粉砂岩，因砂岩地层承压能力低造成井漏并漏速逐渐增大。

3.3 井漏处理
Lost circulation treatment
因溢流激活了高压盐水层，在泡解卡剂处理卡钻过程中井下溢流继续出现，将钻井液密度逐渐提高至2.45 g/cm3。

在侧钻至井深3867.94 m、3899.30 m又发生
两次井漏，为能进行正常侧钻，共进行了11次堵漏作业，漏失钻井液329.1 m3，见表3。

（1）库车山前高陡构造地质情况复杂，应力敏感，安全密度窗口较窄。

统计分析认为下第三系地层漏失的主要原因是钻井液密度大于岩石破裂压力造成岩石破碎所形成的诱导裂缝性漏失。

（2）针对下第三系不同岩性、不同漏失原因等因素造成漏失的成功堵漏方法进行了优选，在迪那101井取得较好的应用，为解决山前构造漏失问题提供了参考。

（3）下第三系钻井过程中普遍遇到高压盐水层井漏时，建议要慎重降低钻井液密度，应立即起钻至安全井段或套鞋内观察，并据井下漏失情况尽快采取措施；在钻遇高压盐水层溢流时，考虑关井正反挤将盐水推回地层，可以预防钻井液中的加重物沉积卡钻。

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中石化西南油气分公司川孝495-1井
该井JS22（2586.4～2633.2 m）井层进行超大型加砂压裂施工，实施了20-40目陶粒200 m3的超大型加砂压裂施工，施工压力58～65 MPa，施工排量5.1～5.8 m3/min，入地液量1066.32 m3，创集团公司单层加砂压裂施工规模最大、入地液量最大、高挤作业时间最长（加砂压裂施工高挤时间长达4 h）纪录。

四川的八角场气田大型压裂
其中两口井埋深在3000～3200 m，岩性为网状河道沉积砂岩夹薄层页岩，厚100～130 m，主要储层岩性为粗、中粒长石石英，呈孔隙-接触式胶结；主力产气层段平均孔隙度9.1%，渗透率0.53×10-3μm2；地层温度87 ℃。

构造裂缝不发育，属低孔、低渗、含水饱和度较高的致密孔隙型砂岩气藏。

单井产量较低，一般在1× 104m3/d以下。

施工排量达到6.0～7.95 m3/min，压裂液量为834～863 m3，支撑剂量达到244～351 t，支撑半长达到187～347 m，压后产量平均在20×104m3/d以上。

四川德阳新11井
四川德阳新11井须二层4905～4997 m段成功进行大型加砂压裂，施工采用8台目前世界顶尖级140 MPa、2500 HHP压裂动力车组联合作业，施工压力100.3 MPa，排量4 m3左右，入井陶粒80 m3，入井液量845 m3，压裂液采用哈里伯顿Delta 深层高温压裂液，均刷新了中国石化深层高破裂压力储层施工纪录，在液体返排率75.9%的情况下，获得天然气测试产能12.7 m3。

该压裂最大的特点就是施工压力高，压裂地层为超致密岩层，地层破裂压力大，施工困难。

大庆油田徐深9-平1井
大庆油田井下作业分公司完成了大庆油田第一口采用压裂及完井一体化管柱的水平井，徐深9-平1井的压裂施工。

该井位于黑龙江省大庆市肇源县境内，属于松辽盆地东南断陷区徐家围子断陷兴城鼻状构造，其完钻井深4717.47 m，水平段806.25 m，施工用液2800 m3，陶粒168 m3，是大庆油田截至目前压裂施工规
模最大的水平井。

中石油四川广安002-Xxx井
前置液：320 m3，携砂液：500 m3，圣戈班大陶：137 m3。

砂浓度100～700 kg/m3。

排量3.8 m3/min，施工时间250 min，BJ压裂液体系。

辽河油田欧X井
压裂井段2390.9～2447.9 m，射开37.8 m/7层，岩性为砂砾岩。

主压裂前进行小型测试，根据小型测试的结果，对主压裂的施工排量及前置液量进行了调整，排量由设计的6.0 m3/min调整为6.2 m3/min，前置液量由设计的200 m3调整为220 m3，主压裂施工中共加入0.45～0.9 mm的中密陶粒100 m3，压裂液用量668 m3，压力54-51-70-51-58 MPa。