承压堵漏技术在定向大斜度深井中的应用

张军 罗健生 李智斌 王光平 姜文 张敬荣

四川绵阳仁智油田技术服务股份有限公司

承压堵漏技术在定向大斜度深井中的应用

张军 罗健生 李智斌 王光平 姜文 张敬荣

四川绵阳仁智油田技术服务股份有限公司

四川盆地地质构造复杂,在定向大斜度深井的钻井过程中,往往出现阻、卡、漏、喷等多种复杂情况,特别是在压差作用下钻井液在低渗透层或漏失层所形成的虚厚滤饼,容易造成井眼缩小,泥包钻头,频繁阻卡、托压甚至卡钻等,严重影响钻井安全。针对在定向大斜度井的裸眼复杂井段中出现的这类情况,在总结前期承压堵漏施工的基础上,提出了“间歇关挤承压堵漏技术”。该技术的关键是:使用各种颗粒刚柔级配的堵漏剂;采用高承压大于等于9 M Pa的间歇关挤方式;稳压8 h以上。通过在河飞203、大邑301等井的现场应用表明,该技术不仅彻底堵住漏层,提高了裸眼复杂井段地层承压能力,而且消除了井下阻卡、托压、泥包钻头等安全隐患,实现了负压钻井,为治理定向大斜度深井中出现的多种复杂事故隐患提供了安全快捷的可借鉴的实用技术。

承压堵漏 定向大斜度深井 负压钻井 井漏 阻卡 承压能力 现场应用

1 定向大斜度深井的主要难点

1)易漏且受井下工具和井身轨迹限制,堵漏成功率不高。

2)地质构造复杂,受井身结构所限,同一裸眼井段内存在多个压力系统,为平衡该井段最高压力层系,钻井液液柱压力对低压地层渗透层产生较大的压差,容易引起压差卡钻。

3)井径不易控制,岩屑易沉积,斜井段易形成岩屑床,从而造成起下钻摩阻大、卡钻几率高。

4)低压高渗透层所形成的厚滤饼,造成井眼缩小、扭矩增大和泥包钻头、钻铤、扶正器等,导致频繁阻卡、托压甚至卡钻等复杂情况。

2 承压堵漏技术治理定向大斜度深井复杂事故隐患的机理

在定向大斜度深井的钻井施工过程中,即使钻井液性能(包括流变性、润滑性、防塌性、失水造壁性等)和井身轨迹较好,钻具组合和施工排量也较合理,但仍然有频繁阻卡、托压等复杂情况发生,分析原因为压差作用使钻井液在低渗透层或漏失层形成了虚厚滤饼[1-3]。

在同一裸眼井段中,存在多个高低压力悬殊的压力层系,为平衡裸眼井段的最高压力,钻井液液柱对压力相对较低的地层(低压层、漏层、气层、水层、渗透层等)必然产生较大的正压差。正压差值愈大,产生的失水量愈大,钻井液形成的滤饼就愈厚,导致井眼缩小,纵向上呈“糖葫芦”井眼,起下钻阻卡频繁;虚厚滤饼还会造成泥包钻头与钻铤、起钻倒划眼困难、托压,钻压加不到钻头上,严重时导致井眼轨迹无法控制,向深部钻进极为困难[4-11]。

在裸眼复杂井段中全覆盖堵漏浆,实施间歇关挤承压堵漏技术能提高间歇关挤压力9 M Pa以上,承压时间8 h以上。通过各种颗粒级配、刚柔并济的堵漏浆彻底封堵住裸眼复杂地层中的低压漏失层、气、水层、渗透层中的孔、洞、缝及毛细管等。人为地对裸眼复杂井段进行修整强加固,形成稳固的新井眼,并提高裸眼各低压层段的承压能力,使井内由正压钻井转变为负压钻井,整个钻具在裸眼内好比在套管内一样安全顺畅,从根本上消除井内各种复杂隐患,有利于定向大斜度深井的安全快速钻进。

3 现场应用实例

3.1 河飞203井

3.1.1 承压堵漏施工前的基本情况

河飞203井在嘉二段4 200 m处造斜,在4 523.10～4 890.45 m井段一个月内连续发生5次卡钻,卡点位置不确定,并伴有井漏发生。第一次在井深4 854.87 m处接单根的过程中发生卡钻;后续4次卡钻是在上提钻具过程中突发卡钻。其中一次是蹩停顶驱后,一次是测斜后。第5次卡钻解除后,先后调整钻井液性能、增大洗井排量、加强划眼处理,仍有频繁阻卡现象,划眼至斜深为4 799.95m(嘉二段)又先后发生4次井漏,最高漏速为9 m3/h。

借鉴邻井河坝1-1D井的经验:该井在钻遇嘉二段地层曾发生恶性井漏(井深4 481.64 m发生失返性井漏时的钻井液密度为2.17 g/cm3),经10 h高承压堵漏后彻底堵住了漏层,并将裸眼复杂井段承压能力提高至井内钻井液当量密度2.31 g/cm3以上,随后在负压钻井施工中无阻卡现象出现,划眼到底恢复钻进,由此分析经高承压堵漏后能消除虚厚滤饼引起的阻卡井漏复杂隐患。

3.1.2 承压堵漏施工步骤

1)配制密度为2.16 g/cm3的桥堵浆35 m3,浓度为8.5%,其中核桃壳为1 t,复合酸溶堵漏剂GD-1为1 t,LF-2为0.5 t,FLC-1为0.5 t。

2)光钻杆下至斜深4 883.00 m,连续活动钻具。

3)先注堵漏浆27.7 m3,后替密度为2.16 g/cm3的钻井液32 m3和替入密度为2.41 g/cm3的加重钻井液4 m3,此时已将堵漏浆充填在4 883～4 340 m的裸眼复杂井段内。

4)起钻至套管鞋3 751.16 m,开泵循环返出后立即关上闸板封井器。

5)间歇关井挤压5次,控制套压介于9～7 M Pa,稳压8 h,共挤入12.8 m3,放压返出1.8 m3,共挤进11 m3堵漏浆进入复杂裸眼井段地层。

6)起钻换划眼钻具划眼顺利到底,恢复正常定向钻进。

河飞203井间歇关挤承压堵漏压力变化曲线见图1。

3.1.3 承压堵漏施工后基本情况

承压堵漏实施后,起钻最大摩阻为28 t,井内无漏失,挂、阻、卡状况也明显改善,井下情况基本正常, 4 896.41～6 191 m井段的纯钻时间仅为628.80 h,平均钻速由施工前的1.66 m/h提高到了2.06 m/h,期间10次蹩停顶驱、多次测斜静止均无卡钻事故发生,钻至飞二段6 191 m(斜深)顺利完钻。

图1 河飞203井间歇关挤曲线图

3.2 大邑301井

3.2.1 承压堵漏施工前的基本情况

大邑301井从须三段4 535.75 m开始造斜钻进,钻至4 666 m大砂体渗透层后就频繁出现托压,当钻至4 827.82 m时发生严重托压,钻头扶正器严重泥包,影响定向施工无法进行。在钻井液性能良好、增大了洗井排量的前提下,井内复杂情况仍屡次发生,分析原因为:须三段地层孔缝较发育、大砂体渗透性好,钻井液在正压差作用下在井壁上形成虚厚滤饼。因此,决定在须三段裸眼复杂井段进行承压堵漏,从根本上彻底解决了定向大斜度钻进中托压频繁、起钻遇阻卡和倒划眼的问题。

3.2.2 承压堵漏施工后的基本情况

参照河飞203井的施工步骤,实现关挤压力控制在9 M Pa左右,并稳压8 h以上,提高了裸眼复杂井段的地层压力超过液柱压力当量密度约0.19 g/cm3,实现负压钻井,彻底根治井下托压、阻卡、泥包钻头及定向难等复杂井况,恢复正常定向钻进后顺利完钻。

4 认识与结论

1)间歇关挤承压堵漏技术的关键是:针对裸眼复杂地层井段;使用各种颗粒刚柔级配的堵漏剂全覆盖在复杂裸眼井段内;采用高承压9 M Pa以上、稳压8 h以上的间歇关挤方式。

2)在河飞203D、大邑301等几口定向大斜度深井的现场应用中,该技术提高了关挤压力大于等于9 M Pa,提高了裸眼复杂地层压力高于钻井液当量密度0.15～0.19 g/cm3。

3)现场实践证实,该技术不仅能堵住漏层,提高复杂裸眼段承压能力,实现负压钻井,而且能消除虚厚滤饼导致的阻卡、泥包、托压等复杂隐患,加固井壁,有利于后期安全快速定向钻井。

[1]徐同台.钻井工程防漏堵漏技术[M].北京:石油工业出版社,1997.

[2]张敬荣.桥堵泥浆间隙关挤堵漏工艺技术的现场应用[J].天然气工业,1998,18(1):86-87.

[3]张敬荣.喷漏共存的堵漏压井技术[J].钻采工艺,2008,31 (5):30-33.

[4]钱殿存,王晴,王海涛,等.水包油钻井液体系研制与应用[J].钻井液与完井液,2001,18(4):3-6.

[5]徐明进,李明远,彭勃,等.Zeta电位和界面膜强度对水包油乳状液稳定性影响[J].应用化学,2007,6(6):140-143.

[6]张高波,徐家良,史沛谦,等.中国低密度欠平衡钻井液研究应用现状[J].钻采工艺,2002,25(6):74-76.

[7]蒲晓林,梁大川,王平全,等.抑制钻屑形成泥球的钻井液研究[J].西南石油学院学报,2002,24(2):46-49.

[8]李春霞,黄进军,徐英.一种新型高温稳定的油基钻井液润湿反转剂[J].西南石油学院学报,2002,24(5):22-24.

[9]王平全,熊汉桥,李晓红.烘干法用于黏土岩水合状态的实验研究[J].西南石油学院学报,2002,24(5):25-27.

[10]徐同台.钻井工程井壁稳定新技术[M].北京:石油工业出版社,1999.

[11]黄汉仁.泥浆工艺原理[M].北京:石油工业出版社,1981.

Pressurized plugging technology applied in deep high-angle wells

Zhang Jun,Luo Jiansheng,Li Zhibin,Wang Guangping ,Jiang Wen,Zhang Jingrong
(Renzhi Oilf ield Technology Service Co.,L td.,M ianyang,Sichuan 621000,China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 30,ISSUE 1,pp.74-75,1/25/2010.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

The Sichuan Basin is featured by comp licated geological structures.W hen drilling deep high-angle wells there,drilling p roblem s like sticking,fluid loss and well kicksoften occur.Especially the faulty filter cake form sw hen drilling through low-permeability zones or thief zones under differential p ressure often causes undergauged wellbore,bit balling,frequent sticking,and backing p ressure,etc.,all of w hich will threaten the drilling safety.Based on those potential risks at the open hole section,through the study of the p revious p lugging p ractices,a new technology called p ressurized p lugging by intermittent squeezes is thus p roposed.The key points of this technology are the adop tion of seepage controlmaterial(SCM)w ith a variety of grain grades,intermittent squeeze of mud with p ressure up to o r over 9 M Pa,and holding the p ressure over 8 hours.The app lication at the wells like Hefei 203 and Dayi 301 has demonstrated that this technology can thoroughly plug the thief zones,imp rove the load bearing capacity of the knotty fo rmations,eliminate the potential safety hazards like sticking,backing p ressure and bit balling,and help maintain the underbalanced condition during drilling.It is a p ractical technology to solve those p roblem s affecting safe and fast drilling of deep high-angle wells.

p ressurized p lugging,deep high-angle well,underbalanced drilling,lost circulation,sticking,load bearing capacity

中国石化“川东北海相碳酸盐岩高含硫气藏安全、高效、快速钻井技术研究”项目(编号:P04001-T01)。

张军,1970年生,高级工程师,硕士;1996年毕业于原西南石油学院油田化学专业;现任四川绵阳仁智油田技术服务股份有限公司副总裁兼钻井液事业部总经理。地址:(621000)四川省绵阳市临园路西段53号地税大厦副楼仁智公司。电话: 13908118058。E-mail:zhangj@rzyt.cn

张军等.承压堵漏技术在定向大斜度深井中的应用.天然气工业,2010,30(1):74-75.

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.01.021

2009-10-28 编辑 钟水清)

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.001.021

Zhang Jun,senio r engineer,born in 1970,graduated in oilfield chemistry from Southwest Petroleum Institute in 1996.He is now vice p residentof the RenzhiOilfield Technology Service Company of M ianyang,aswell as generalmanager of the Drilling Fluid Division of this Company.

Add:No.53,West Section,Linyuan Rd.,Adjunctive Building of Land Tax(Dishui)Mall,M ianyang,Sichuan 621000,P.R.China

Mobile:+86-13778100455 or 13908118058E-mail:zhangj@rzyt.cn