托普台区块高渗透地层随钻堵漏剂配方优化

田建东，于培志，牟福权

(1．中国人民武装警察部队黄金第一支队，黑龙江 牡丹江157021;2．中国地质大学〈北京〉工程技术学院，北京100083)

1 概述

托普台区块上部地层主要以砂泥岩层、砾质砂岩地层为主，很容易产生高渗透性漏失，这种漏失边钻边漏，不能准确判断漏层的位置，漏失井段长，虽然漏速低，但长时间漏失很容易造成井壁的不稳定，发生钻井事故;而漏层位多、漏点不明确使得判断漏失情况困难，堵漏施工作业难度大，耗费时间长，大量损失钻井液，甚至报废井眼。本文主要通过弹性石墨TXSM、聚合物胶凝随钻堵漏剂PSD、细石棉粉XSMF、雷特堵漏材料NTS－DC和超细碳酸钙CSC等5种材料复配形成随钻堵漏剂，通过桥接+凝胶类膨体复合的方式，在井底漏层形成封堵层，从而在钻遇漏层时，可以即钻即堵，施工操作简单，不需要提钻处理和确定漏点位置，可以随钻进行全井堵漏，因此可以有针对性地解决托普台区块的高渗透性漏失问题。钻遇高渗透性漏层时采用该随钻堵漏剂封堵漏层，可以及时提高地层的承压能力，防止产生诱导性裂缝;在漏失情况复杂的地层再辅以其他堵漏方式，可以大幅度提高井漏处理的成功率，降低井漏诱发的风险。

2 托普台区块漏失地层分析

目前，托普台区块漏失地层主要集中在2700～5200 m，而会发生高渗透性漏失的地层主要包括白垩系、侏罗系、三叠系地层［1］。

(1)白垩系地层岩性主要以泥岩、粉砂质泥岩与泥质粉砂岩、粉砂岩、细粒砂岩等厚互层等为主，地层胶结较差，遇水易分散，导致地层承压能力低，钻井液密度高易压裂地层。泥岩段易遇水膨胀缩径，粉砂岩段易形成虚厚泥饼。下第三系及白垩系以细粒砂岩为主，易发生高渗透性漏失。

(2)侏罗系地层主要为粉砂岩、细粒砂岩、砾质细粒、中粒砂岩与泥岩等厚互层夹煤线，地层胶结疏松，易发生高渗透性漏失。

(3)三叠系地层主要为泥岩夹细粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、中细粒砂岩、含砾砂岩，地层胶结疏松，渗透率高，易发生高渗透性漏失。

3 随钻堵漏技术机理

目前常用的随钻堵漏剂主要有3种:桥接随钻堵漏剂、凝胶类膨体随钻堵漏剂和桥接+凝胶类膨体复合随钻堵漏剂。

纯粹的凝胶类膨体随钻堵漏剂形成封堵层后，凝胶的力学强度相对较低，承压能力可能达不到要求，而在其中加入桥接堵漏材料后，形成的封堵层强度会大幅度增加，既可以解决桥接随钻堵漏剂对于大裂缝地层不能有效封堵的问题，又能解决凝胶类膨体随钻堵漏剂形成的封堵层强度较低的问题。因此，实验选用了桥接+凝胶类膨体复合随钻堵漏剂。

桥接+凝胶类膨体复合随钻堵漏剂进入地层后，其中的桥接堵漏材料会在漏失通道变窄处在架桥、拉筋、堆积、挤压等作用下形成封堵层，而凝胶类膨体材料会通过挤压变形的方式嵌入到桥接堵漏材料的封堵层中，其进一步的吸水膨胀会挤紧封堵层中的颗粒，两种堵漏材料相互作用，使封堵层的渗透率降低，达到“非渗透”的效果。凝胶类膨体堵漏材料膨胀产生的压差，可以将桥接堵漏材料中的滤液挤出，防止桥接堵漏材料强度的降低，从而保证形成的封堵层既有较大的强度，又有一定的弹性［2］。

4 随钻堵漏剂配方优化

为了适应托普台区块高渗透性漏失的特点，本文选用新型材料弹性石墨(简称TXSM，见图1)加入到随钻堵漏配方中，而将TXSM作为随钻堵漏材料，在国内尚属首次。TXSM密度小，能在7 MPa压力下，其弹性高达150%，长时间或在高达425℃条件下处于矿物质油或者原油中也不会软化，其在高压下压缩，失去压力后又能恢复的特性，使得其在作为随钻堵漏材料时，可以更好地适应地层裂缝或孔隙，在加压时压缩，进入地层的裂缝或空隙后，压力减小，又可以恢复原状，卡在裂缝或孔隙处，配合其他堵漏材料即可封堵漏层。本文通过TXSM、PSD、XSMF、NTS－DC和CSC五种材料复配形成随钻堵漏剂，以阳离子乳液聚合物钻井液体系作为基浆，利用高温高压滤失仪来评价随钻堵漏剂对于模拟高渗透漏失的沙床的封堵能力。

图1 弹性石墨

4．1 配伍性评价

在配置好的5份钻井液中分别按一定量加入5种材料，测定其常温及120℃热滚16 h后的各项性能，以考察每种材料对于钻井液流变性的影响，确定所选定的5种材料是否适用于随钻堵漏。结果见表1。

表1 5种材料常温及120℃的配伍性评价结果

从表1可以看出，5种材料单独加入时，常温下对于钻井液的流变性影响很小，泥饼厚度变化也很小，并且降低了钻井液的API滤失量;120℃热滚16 h后，钻井液流变性和HTHP滤失量变化同样很小，泥饼厚度有了一定程度的增加。从实验结果看，5种材料无论常温还是高温下都与钻井液有良好的配伍性。

根据5种材料配伍性评价结果和材料特点，拟定了3个随钻堵漏剂配方。

配方一:阳离子乳液聚合物钻井液+1%PSD+1%XSMF+2%NTS－DC+1%CSC;

配方二:阳离子乳液聚合物钻井液+1%PSD+2%XSMF+2%NTS－DC+1%CSC;

配方三:阳离子乳液聚合物钻井液+2%TXSM+1%PSD+1%XSMF+2%NTS－DC+1%CSC。

4．2 随钻堵漏剂配方配伍性评价

随钻堵漏剂不仅要有封堵漏层的能力，还要与钻井液有良好的配伍性，随钻堵漏剂加入钻井液后不能改变钻井液本身性能。因此，首先进行了随钻堵漏剂与钻井液配伍性的评价，具体结果见表2。

表2 随钻堵漏剂常温及120℃的配伍性评价结果

从表2可以看出，3个配方在常温下对于钻井液的流变性和泥饼厚度改变较小，同时辅助降低了钻井液的API滤失量;而在120℃热滚16 h后，流变性的变化仍在可以接受的范围以内，而滤失量稍有降低，泥饼厚度有所增大，总体而言，3个配方与钻井液都有良好的配伍性。

4．3 随钻堵漏剂封堵能力评价

利用高温高压滤失仪，在其中加入粒径0.9～1.7 mm经清水洗净烘干后冷却的沙子，慢慢加入堵漏浆，加热至120℃后，逐渐加压至3.5 MPa，在120℃下分别测试1、7.5和30 min的滤失量，评价随钻堵漏剂配方对于高渗透性漏层的封堵能力，具体结果见表3。

表3 随钻堵漏剂120℃封堵能力评价结果

根据实验结果，可以看出，3种配方均可以在1 min以内封堵住沙床，但配方3的漏失率明显小于其余2个配方。

4．4 随钻堵漏剂封堵漏层后承压能力测试

对于封堵住沙床的堵漏浆，在做完30 min的滤失后，匀速的向高温高压泥浆罐中加压，测定封堵膜被压裂有泥浆漏失时的压力，评价随钻堵漏剂配方封堵漏层后的承压能力。实验结果见表4。

表4 120℃沙床堵漏承压能力测试结果

从实验结果可以看出，配方三的承压能力相对于其余2个配方有明显的升高，可以承受住10 MPa以上的压力，可以满足后期固井的需要。

图2 高渗透性漏失封堵效果图

5 应用实例

TP328X井是部署在阿克库勒凸起西南斜坡的一口开发井，采用五级井深结构，设计井深6842.24 m，目的层为奥陶系。TP328X井钻进至6226.59 m时发生了溢流，密度由1.35 g/cm3提高至1.42 g/cm3过程又发生漏失，漏速8 m3/h，期间裸眼有二叠系、志留系等薄弱层位，漏失层位不清，漏失量＜15 m3/h，为能继续提高密度压稳溢流层位，保持液面稳定，为下部承压等施工做好准备，现场进行随钻堵漏施工。按段塞配方:50 m3井浆+5%凝胶随钻堵漏+4%弹性石墨+2%雷特纤维随钻堵漏剂。

按上述比例室内实验，结果如表5所示，可看出对流变失水影响不大，可以施工，将高浓度段塞替入井底，然后起钻至顶部循环，漏失量从8 m3/h降低为1～2 m3/h，后期将密度顺利提高至1.46 g/cm3， 顺利压稳溢流层。

表5 钻井液性能变化情况

后期测井下套管顺利，固井质量优良。对于高压差、高渗透漏失的工况，高强度弹性石墨颗粒复合凝胶堵漏，可以有效封堵漏层，特别适用于对于漏层不明、漏涌同层、裸眼等复杂井况，本井随钻的应用有效地扩大了安全密度窗口，降低了施工风险，从现场泥饼来看，致密、富有韧性的泥饼可以减少渗失量，有效实施随钻堵漏。

6 结论

(1)塔河油田托普台区块漏失地层较为复杂，发生高渗透性漏失的地层主要包括白垩系、侏罗系、三叠系地层，高渗透性地层堵漏利用随钻堵漏技术可以大幅度提高堵漏作业效率，降低施工风险，快速通过漏失地层。

(2)通过实验对高渗透性漏失的随钻堵漏剂配方进行了优化:阳离子乳液聚合物钻井液+2%TXSM+1%PSD+1%XSMF+2%NTS－DC+1%CSC。该随钻堵漏剂对钻井液性能影响小，能够一定程度降低API滤失量，可在钻进过程中迅速封堵高渗透性漏层，封堵漏层后承压能力＞10 MPa，满足后期钻井需求，同时在120℃高温下性能稳定，可用于深井堵漏。

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［4］ 陆长青，闫联国，郑建翔．塔河油田托普台区块二叠系堵漏技术探讨［J］．西部探矿工程，2011，(11):38 －40．

［5］ 焦利宾，董正亮，覃华政．非渗透性随钻堵漏剂HTK－1的室内性能评价［J］．精细石油化工进展，2012，13(1)，8 －11．

［6］ 苗海龙，陈俊生，卜平．渗透性地层随钻堵漏技术的研究和应用［J］．创新技术，2009(5)，69－71．

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