涪陵页岩气田井漏现状与技术对策

周贤海，臧艳彬，陈小锋

（1.中国石化江汉油田分公司地质工程设计监督中心，湖北 潜江433124；2.中国石化石油工程技术研究院，北京100101）

涪陵页岩气田一期50亿方产建区位于川东南地区川东高陡褶皱带包鸾－焦石坝背斜带焦石坝构造，目的层为上奥陶统五峰组－下志留统龙马溪组下部。自上而下地质分层为雷口坡组（部分井）、嘉陵江组、飞仙关组、长兴组、龙潭组、茅口组、栖霞组、梁山组、黄龙组、韩家店组、小河坝组、龙马溪组、五峰组等。嘉陵江组、飞仙关组地层主要为灰岩、云岩；长兴组、龙潭、茅口、栖霞、梁山、黄龙地层以深灰色灰岩、泥质灰岩为主；韩家店绿灰色泥岩、粉砂质泥岩；小河坝以灰色泥岩、粉砂质泥岩为主；龙马溪上部有35m厚的浊积砂岩，下部以泥页岩为主。龙马溪组－五峰组存大小不等裂缝，施工过程中易引起大小不同的漏失，给安全生产带来不同程度的威胁和经济损失。为此，笔者在分析涪陵页岩气田焦石坝地区井漏分布规律、井漏特点及承压堵漏技术难点的基础上，结合目前国内外堵漏技术现状，提出了有效解决该地区井漏的技术措施。

1 涪陵焦石坝地区井漏现状分析

为客观全面分析涪陵页岩气田焦石坝地区钻井漏失发生的规律及特点，对2012年以来完钻的162口井发生的337起井漏情况进行统计（表1）。

1.1 漏失频率

在雷口坡组至五峰组的地层剖面中，除龙潭组、黄龙组未发生井漏外，其它各层系均看见不同程度的井漏。其中韩家店－小河坝组漏失次数最多为102次、占总数的30.27%；其次为龙马溪组91次，漏失百分率为27%；嘉陵江组、飞仙关组、雷口坡组漏失次数中等，分别为73次，26次，23次，分别占漏失总数的21.66%，7.71%，6.82%；其它层位漏失次数较少。

1.2 漏失严重程度

由表1可知：①韩家店－小河坝组漏失具有次数多的特点，是涪陵地区发生漏失最频繁的层位。②雷口坡、嘉陵江组漏失总量最大、漏失次数中等，嘉陵江组经常发生大型、恶性漏失，堵漏效果不理想，堵漏难度大。③龙马溪－五峰组，井漏次数较多，漏失量相对较小，漏失总量仅4.69%，但由于漏失点多，漏失难以完全控制，同时油基钻井液漏失成本较高，因此该井段是防漏堵漏重点。

表1 焦石坝地区钻井漏失情况统计

1.3 漏失类型分布

涪陵地区钻井漏失类型以裂缝性漏失和渗透性漏失为主。其中，渗透性漏失96次，占漏失总次数的23.4%，漏失量占13.1%；裂缝性漏失最多为104次，占67%，漏失量占56.5%；溶洞性漏失42次，占2.2%，漏失量占28.9%；其它致漏14次，占7.4%，漏失量占1.5%（图1）。

图1 涪陵地区漏失类型统计

1.4 漏失速度情况统计

统计表明，严重井漏（漏速≥60m3／h）占统计的34.1%、大漏（漏速60～30m3／h）占8.2%、中漏（漏速30～15m3／h）占11.1%、小漏（漏速15～5m3／h）占21.4%、微漏（漏速≤5m3／h）占25.2%（图2）。

图2 涪陵地区漏速情况统计

2 漏失原因、特点及处理难点分析

2.1 漏失原因与特点分析

依据焦石坝地区井漏发生的原因、漏失的通道特点以及井漏的特征不同，自上而下可将该地区漏失层分为3类，分别为浅表层漏失、中深层漏失和目的层漏失。

1）浅表层漏失。浅层纵向上主要漏失层位为雷口坡组、嘉陵江组、飞仙关组；平面漏失点分布于工区的南部、中部及东北部，尤其南部乌江沿岸恶性漏失。浅表层溶洞、裂缝、暗河发育，易发生漏失。雷口坡组一段底部为一套灰岩，嘉陵江组四段顶部为盐溶角砾岩，均为碳酸盐岩，受地下水溶蚀后形成孔洞缝；靠近乌江附近，地表水充足，更易造成碳酸盐岩的溶蚀，形成孔、洞、缝。因此，浅表层漏失特点主要是裂缝性漏失和失返性溶洞漏失。

2）中深层漏失。中深层纵向上主要漏失层位为：茅口组、韩家店组、小河坝组；平面上漏失点分布较为广泛，主要位于工区的中东部、北部及南部。茅口组岩性特征主要为灰岩，地震剖面显示裂缝发育，漏失原因主要为裂缝型漏失；韩家店、小河坝岩性特征主要为泥岩、砂质泥岩及少量的泥质粉砂岩互层，层理裂缝发育，漏失原因主要为层理缝漏失；漏失特点主要表现为地层承压能力低、漏失次数多，常伴随先漏后喷、先漏后垮的特点。

3）目的层漏失。目的层漏失层位为龙马溪、五峰组；平面上漏失点主要分布于工区东侧的大断裂带附近，在工区的中部、北部及南部有部分井漏失。靠近三级断裂区域地层整体较为破碎，开启裂缝发育，表现为漏失点少，漏失量大等特点。构造主体平缓区域水平段龙马溪组、五峰组页岩层理发育，构造裂缝发育，且易受构造影响形成近水平的低角度缝，多为裂缝型和诱导型漏失；主要表现为漏失点多、漏失段较长、漏失量小等特点，常规的油基泥浆堵漏材料和方法不能有效的封堵裂缝，地层承压能力提高较为困难。

2.2 防漏堵漏难点分析

1）浅表层防漏堵漏技术难点。浅表层主要为裂缝、缝洞、溶洞恶性或失返性漏失，因此主要技术难点体现在：①大裂缝、溶洞恶性井漏，桥接堵漏材料无法在漏失通道中堆积、架桥形成有效堵塞；②嘉陵江组中下部地层的区域水层，出水量较大，气体钻井难以保证正常钻进和井下安全；③注水泥堵漏过程中，地层水与水泥置换，水泥无法驻留在裂缝中，同时水泥遇水严重稀释，往往导致无水泥塞或形成的水泥塞胶结质量差，水泥塞堵漏技术效果差；④采用清水抢钻方式，部分井出现漏水不漏砂现象，井筒内沉砂多达70m，卡钻现象频繁；⑤受环保影响表层井漏堵漏方法不多。

2）中深层防漏堵漏技术难点。中深层漏失主要发生在茅口组、韩家店组、小河坝组，为裂缝性和层理缝漏失，防漏堵漏技术难点主要体现在：①二开井段裸眼段长、漏失点多、漏失位置不确定，缺乏实用的找漏方法和设备，很难针对漏点进行堵漏，存在一定的盲目性；②地层压力系数变化大（1.10－1.30），同一裸眼井段多套压力系统并存，同时上部龙潭、茅口、栖霞组都含有灰黑色碳质泥页岩，易剥落掉块，为了平衡地层压力和坍塌压力部分井实钻钻井液密度高达1.45g／cm3，高压差下薄弱地层漏失严重，提高地层承压能力较难。

3）目的层防漏堵漏技术难点。三开目的层油基钻井液防漏堵漏的技术难点主要体现在：①安全密度窗口窄。长水平段钻进环空压耗较高，易出现喷漏同存，要做到压稳防漏工作难。焦页26－1HF井，由于发生井漏引起产层气上移，井口套压骤增压井，压井井漏，恶性循环，井控和井下安全受到严重威胁。②封堵材料与油基钻井液的配伍性差。由于油基钻井液的连续相为柴油或白油，常规封堵剂多为亲水性材料，与油基钻井液配伍性差，不仅导致封堵效果不理想，通过循环还会破坏油基钻井液性能，如粘度上升，稳定性不足等。③微孔微裂缝的密实封堵困难。由于常规封堵材料粒径级配不足，不可变形封堵，与微孔微裂缝的匹配能力差。

3 防漏堵漏技术对策研究

3.1 井身结构优化

针对南部工区地层埋藏较深（嘉陵江底深1 000～1 200m），地层破碎、坍塌，不具备抢钻条件，一开难以完全揭开和封隔浅部漏失地层，导致二开发生严重漏失（例如JY63号平台 ）。因此，建议对井身结构进行优化（表2），利用两层套管完全封隔飞仙关上部恶性漏失地层，减小施工难度，也有利于下开次安全钻进。套管1封住雷口坡组垮塌恶性漏失层，套管2封住嘉陵江组、飞仙关组漏失层。

表2 优化前后井身结构对比

3.2 浅表层井漏处理技术对策

1）桥浆＋水泥堵漏。针对缝洞性恶性漏失，可采用高浓度大粒径堵漏浆＋水泥浆复合堵漏方式。利用桥浆的架桥作用，在缝洞中形成了封堵通道的基本骨架，漏失通道变小；随后泵入速凝水泥浆，在进入桥浆架桥的通道中迅速凝固，形成强度较高的水泥环。焦页65－3HF井在嘉陵江组738m发生失返性漏失，多次堵漏无效，后采用桥浆（凝胶）＋水泥方式堵漏成功。

2）高效凝胶堵漏。传统的堵漏材料和堵漏方法（如桥塞堵漏，水泥浆堵漏等）在裂缝性、孔洞性恶性漏失时，很难在井筒周围的漏层停留，易与地层流体相混，被稀释后流走，因而堵漏浆很难在井筒周围形成足够强度的严密封堵。而高效凝胶堵漏材料可以较好地克服上述困难。堵漏剂以凝胶的形式进入漏层，与漏失通道作用，产生较高的黏滞阻力，易于在漏层中停留；聚合物中添加了惰性桥堵剂时，惰性桥堵剂刚性好，能起骨架和支承作用，凝胶充填在骨架之间，使之封堵严密。JY63－1HF井在井深855m（嘉陵江组）发生失返性漏失，多次采用瓜米石混凝浆堵漏均未成功，漏速70～80m3／h。采用高效凝胶堵漏剂封堵漏层，漏速减小至7～8m3／h，继续注水泥后堵漏成功。

3）清水抢钻方式。针对浅表层漏速快、漏失量大的特点，尽量采用清水抢钻方式。钻遇溶洞或大型裂缝时，堵漏措施很难达到预期效果，采用清水边漏边钻，要求充足的水源、泵排量大于60l／s，确保岩屑流入缝洞中，防止沉沙卡钻。JY61－2HF井采用清水抢钻，一开周期6d。目前是浅层钻进最高效的方式。

3.3 中深层井漏处理技术对策

由于二开井段较长，当发现漏点时，须及时封堵，提高薄弱地层的承压能力。在保证井控风险的前提下，尽量降低钻井液密度，保持近平衡钻井。根据漏失程度不同主要有3种堵漏措施。

1）当发生渗漏时（漏速＜5m3／h），采用随钻堵漏、静止堵漏技术。在钻井液中添加石棉纤维、单封、随钻堵漏剂等进行随钻堵漏。JY49－1HF井，二开钻进至2 027.83m（韩家店组）发生漏失，漏速3m3／h，随钻堵漏后关井憋压静止堵漏，堵漏成功。

2）当漏速在5～20m3／h时，采用桥浆堵漏技术。在钻井液中加入20%～40% 的桥浆堵漏剂进行桥浆堵漏，桥接堵漏材料（架桥剂、拉筋剂、填塞剂）需根据现场实际情况进行合理配比。JY32－4HF井钻进至1 570m（韩家店组）发生渗漏，漏速9～20m3／h，泵入浓度23%堵漏桥浆25m3，静止堵漏约1h，堵漏成功。

3）当漏速大于20m3／h或失返时，采用膨胀堵漏剂堵漏或打水泥塞堵漏技术。JY52－6HF井钻至井深1 556.59m井口失返，井漏速度100m3／h，第一次先打堵漏浆30m3（加入土粉2.0t，单封4.0t，随钻堵漏剂4.0t，核桃壳（0.5～1.0mm）2.0t，复合Ⅰ型1.0t，黄原胶0.3t，再打水泥封固（水泥15t），连续两次堵漏后，成功封堵漏层。

3.4 目的层油基钻井液漏失处理技术对策

3.4.1 试验推广控压降密度钻井技术

通过分析测井资料求得地层压力，地层压力系数1.25～1.30，漏失压力系数在1.50～1.60，坍塌压力当量系数1.28。根据水力学计算，涪陵工区长水平段附加环空压耗系数0.15～0.2，抽吸系数0.05；因此钻井液密度窗口为1.35～1.40之间，窗口密度较窄。因此有必要采用控压降密度钻井技术，是解决窄密度窗口的最有效的方法。

JY33－4HF三开采用控压钻井技术，钻井液密度1.35g／cm3，控制井底当量密度1.5左右，实现了安全钻井，顺利完成了1 500m水平段的钻井施工，全井漏失油基钻井液167.7m3，比邻井JY33－3HF井减少油基钻井液漏失量996.3m3。

3.4.2 油基钻井液堵漏技术对策

发生井漏时，依据不同的漏失类型和漏失速度，采取不同的堵漏技术对策：

1）渗透或裂缝性地层，漏速 ＜10m3／h。采用单封、刚性堵漏剂、酸溶性暂堵剂、核桃壳（0.5～1mm）、石棉纤维等配制稠浆打入井内静止堵漏。焦页41－4HF井钻进至井深3 938.00m（龙马溪组灰黑色碳质页岩），漏速7m3／h，采用浓度27% 细颗粒堵漏浆（10%单封＋5%随钻堵漏剂＋10%酸溶暂堵剂＋2%石棉纤维）静止堵漏4h，恢复正常钻进。

2）裂缝性地层，漏速10～30m3／h。采用抗反吐交联成膜堵漏技术，引入耐油浸的颗粒材料、遇油膨胀的颗粒材料、提高韧性的纤维材料以及致密填充材料，满足油基堵漏要求。通过抗高温、高强度堵漏材料的颗粒级配、化学交联，形成弹性封堵体，承压大于15MPa，抗返吐大于3MPa。

3）裂缝地层，漏速30m3／h至失返。采用新型化学固结堵漏技术，引入正电性纳米级Ba－Al－Si材料，电位＋28mv，粒径10～25nm，堵漏浆易进入地层漏失通道，与地层发生电性吸引而滞留；混入柴油后强度有所下降，但48h强度仍可达到10MPa以上。

4 结论

1）涪陵焦石坝地区井漏频繁、漏失层位多，以裂缝性漏失为主；浅表层主要为以缝洞恶性漏失、漏失量大；中深层为裂缝型漏失，漏失点多、漏失速度中等；目的层为层理裂缝和诱导型漏失，次数较多、漏失速度对井底液柱压力敏感、漏失成本较高。

2）针对浅层常规采用清水抢钻、桥塞＋水泥复合堵漏和高效凝胶堵漏等防漏堵漏的方式；针对嘉陵江埋藏较深、漏失严重的地区，可以分两开次揭开并封隔浅层漏失层。

3）目的层油基钻井液防漏技术对策主要以控压降密度钻井技术为主，合理选择钻井液密度，能够解决窄密度窗口安全钻井问题；依据不同的漏失类型和漏失速度，选择匹配油基钻井液的堵漏配方和堵漏剂。

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［2］刘四海，崔庆东，李卫国.川东北地区井漏特点及承压堵漏技术难点与对策［J］.石油钻探技术，2008，36（3）：20－23.

［3］王希勇，熊继有，钟水清，等.川东北井漏现状及井漏处理对策研究［J］.钻采工艺，2007，30（2）：135－137.