裸眼填砂工艺在福1X1井堵漏中的应用

罗硕 李逸腾 姜鑫 刘志坤

渤海钻探工程有限公司第一钻井分公司，中国·天津 300280

1 引言

增福台潜山北段古生界奥陶系分布稳定，主要以发育峰峰组和亮甲山组碳酸盐缝洞型储层为主，奥陶系碳酸盐岩储层缝洞发育。该区块奥陶系上马家沟组以石灰岩，含泥石灰岩，夹灰质白云岩、白云质灰岩为主，地层压力系数在0.98～1.00，是极易发生恶性漏失的地层。为实现完井试采工艺，必须建立稳定的试采通道，由于本井油层井眼尺寸为152.4mm，完井工具和管串尺寸可选择性很小，必须采用下127mm 套管并进行水泥固井。该井钻至完钻井深2917m 后，环空液面始终保持在190m 位置，计算地层压力系数为0.98。本井设计密度为1.50g/cm³的水泥进行固井水泥，固井所需井底地层承压能力达到1.20 系数，前期采用了多次堵漏方案在承压能力和漏速两个参数上均不能达到要求，经多方专家进行讨论进行裸眼填砂堵漏的方案。

2 福1X1 井井漏情况简介

2.1 漏失经过

第一次漏失：152.4mm 井眼钻进至2598m，钻时加快，由2.1-2.97min/m 降至1.25min/m，有放空现象，观察出口流量减小至失返，泵压下降至8MPa，上提钻具降排量至10L/s 出口不返泥浆，停泵起钻，连续灌浆起钻6 柱至套管内，起钻至技套内关井观察并监测环空液面为195m。

当时井内钻具组合：Φ152.4mm PDC+Φ127mm螺杆（1.25°）+ 浮阀+Φ142mm 稳定器+Φ127mm 无 磁MWD+Φ88.9mm无磁抗压缩钻杆+311/DS40 接头+Φ101.6mm 加重18 根+Φ101.6mm 钻杆。

钻井参数：钻压为40KN；转速为60+螺杆rpm；排量为20l/s；泵压为14MPa。

钻井液性能：无固相钻井液；密度1.03 g/cm³；粘度27s；pH 值10[1]。

2.2 堵漏处理方案

第一阶段：中途测试。更换常规钻具强穿至2608m，出口未返泥浆，建设方通知再钻具内进行中途测试，测试期间环空液面190m ，中途测试阶段共漏失泥浆61.31m³。

第二阶段：强穿钻进。下入常规钻具强行钻进至2696m，钻进期间未返泥浆，强穿过程漏失泥浆294.27m³。

第三阶段：下光钻杆用堵漏泥浆堵漏。配堵漏泥浆25m³，浓度29%（配方：随钻堵漏剂0.75t，BZ-DSA 1.25t，复合堵漏剂0.75t，BZ-CDL-II 4.5t），泵入22m³，替清水13.5m³，出口未返。监测环空液面181m，下光钻杆用堵漏泥浆堵漏期间共漏失泥浆44.3m³。

第四阶段：水泥堵漏。下钻至2694m，泵入堵漏泥浆10m³（配方：8.4%BZ-CDL-II+6% 复合堵漏剂+2%BZDSA+11.6% BZ-SDL），替清水14m³，出口未返；起钻至2300m 水泥堵漏（泵入前置液1m³，密度1.85g/cm³水泥浆10 m³，后置液1m³，替清水10.6m³，水泥泵入钻杆后环空液面开始下降，替清水3.2m³液面降至最低，从185 降至354m），出口未返；起钻完监测液面位置上涨至287m，候凝阶段监测液面上涨至186m，液面相对稳定；灌入清水1.5m³，液面上涨至113m；钻塞至2080m 出现漏失，出口流量减小，钻塞至2094m 失返，钻至2123m 关井测液面位置212m，水泥堵漏期间漏失218.77m³。

第五阶段：弱凝胶堵漏。配23m³膨润土堵漏浆，配方为：膨润土浆20m³+超分子结构剂III 型1t、超分子结构剂Ⅳ型3t、超分子结构剂Ⅴ型0.6t+超分子凝胶I 型 0.3t。泵入井底静堵6h 开泵试漏，以排量20L/s 泵入堵漏泥浆5m³，出口未返，环空液面位置由224m 上涨至205m，堵漏效果不明显，弱凝胶堵漏期间漏失57.25 m³。

第六阶段：强凝胶堵漏。配强凝胶堵漏浆37m³，配方为：清水30m³+膨润土0.9t+烧碱0.025t+10.0t 超分子高强度凝胶SDG-1+1.5t 超分子高强度凝胶。静堵12h 后下钻至2458m，排量24L/s 循环无漏失，返出堵漏材料、凝胶混浆，开泵冲划至2574m 井漏失返，测液面206m。强凝胶堵漏期间漏失86.9 m³。

第七阶段：水泥自胶结堵漏。配8%膨润土泥浆40m³，泥浆泵排量0.4～0.5m³/min 泵入膨润土泥浆，水泥车排量1.0～0.9m³/min 泵入水泥浆，密度1.85g/cm³，共泵入膨润土泥浆35m³，水泥浆80m³，测液面位置243m。钻塞至2602m钻压放空，钻至2620m 出现漏失，初始漏速12m³/h，继续冲划至井底2696m，出口流量减小至失返。水泥自胶结堵漏期间漏失255.72m³。

第八阶段：水泥浆堵漏。泵入水泥浆71m³，密度1.85g/cm³，下常规钻具组合至2030m 循环无漏失，钻塞至2696m 无漏失。随后钻进至2795m 再次发生失返性漏失，液面稳定在190m，现场决定强行钻进至完钻井深2917m，该期间漏失146.99m³。

经完井电测解释后，建设方单位要求对2696m 以上井段层位进行封固隔离，2696m 以下井段后期完井进行试油。经多方专家讨论，2696m 以上必须进行水泥封闭以达到水层隔离的效果，下部为实现固井的承压能力，进行裸眼填砂。

3 裸眼填砂工艺实施

3.1 填砂井段选择

下部井段为奥陶系上马家沟组以石灰岩和白云质灰岩为主，井眼稳定，坍塌压力系数1.00 井塌风险较小。根据电测解释曲线并结合固井施工要求，选择在2765～2917m 井段进行填砂。

3.2 砂样种类选择

根据地层孔隙度与裸眼尺寸的大小以及使用钻具的水眼大小和沉降速度选择粒径0.71mm～0.76mm（20～25）的石英砂颗粒，计划用量3.0m³/8.0T[2]，如表1所示。

表1 石英砂粒径与沉降速度关系表

3.3 填砂实施过程

按照需填砂井段的要求，2765～2917m 分三次进行填充，第一次将光钻具下至2880m 井底预留37m，根据测井的井径计算2880～2917m 的容积为0.74m3，先进行填砂0.6m3然后进行试探砂面再继续下部作业。石英砂往钻具水眼充填采用自制工具（如图1所示）进行，填砂速度0.16m³/h，填砂漏斗下接水管线混合石英砂防止堵钻具水眼，冲水排量2m³/h，每充填30min 活动一次钻具观察钻具悬重变化防止卡钻[3]。

图1 福1X1 现场填砂施工作业

第一次填砂0.6m3后活动钻具，根据石英砂的沉降速度计算钻具活动时间开始探砂面，2h 以后每活动一次（行程5～8m）砂面上涨0.2～0.3m，石英砂逐渐出水眼到达钻具下深高度，第一次填砂最终探得砂面2860m，因石英砂在地层中填充度的因素所探得砂面较预计砂面高20m，该数据为后续两次填砂量提供了参考依据。

第二次填砂0.6m3，预计填充井段2860～2800m。本次填砂钻具下深至2850m，距离上次砂面10m，填砂完成后，活动1.8h 后钻具开始遇阻，遇阻吨位6T。继续活动钻具，钻具活动行程5～8m，1h 后最终遇阻位置不发生改变，探得砂面2785m，较预计砂面高15m。

第三次填砂0.3m3，预计填充井段2785～2765m。本次填砂钻具下深至2780m，距离上次砂面5m，填砂完成后，活动1.5h 后钻具开始遇阻，遇阻吨位6T。继续活动钻具，钻具活动行程5～8m，1h 后最终遇阻位置不发生改变，探得砂面2754m，较预计砂面高11m。

探完砂面后，起钻至2729m 位置泵入浓度为7%随钻堵漏泥浆12m3，起钻至上层套管内静止堵漏。静堵6h 下钻探砂面，砂面发生变化最终砂面位置为2768m，较起钻静堵前下降了14m，砂面下降原因分析为：在井底压力变化下砂粒挤压下沉充实了井下石英砂的填充度，导致砂面下降。在2729m 开泵循环排量10L/s，15min 后泥浆顺利从井口返出，循环30min 未发生漏失。继续提排量至15L/s 排量循环30min，测漏速为2m³/h，达到了预期效果。起钻前泵入堵漏浆12m³（配方：8.4%BZ-CDL-II+6%复合堵漏剂+2%BZ-DSA+11.6% BZ-SDL），泵入完堵漏泥浆后下钻探砂面仍为2768m 不变，砂面未发生变化。

下入常规钻具进行通井准备下套管，在技术套管脚采用20L/s 排量循环未发生漏失，下钻到底探砂面2768m 不变，循环10L/s 排量循环无漏失，达到下套管固井的条件。

4 裸眼填砂效果评价

福1X1 井采用裸眼填砂工艺对奥陶系灰岩漏失进行了封堵，经过封填2917～2768m 井段后，成功实现了堵漏，为完井的固井作业提供了条件。该井152.4mm 井眼顺利下入127mm 套 管 至2754m，固 井 采 用 密 度 为1.50g/cm³ 的LW602S 低密度水泥浆体系顺利完成固井，后续测声辐、套管试压合格，为后期的试油工作有效的分隔了2750m 以上地层的出水情况，达到了预期目的。

5 结语

综上所述，奥陶系灰岩漏失可选择合适粒径的石英砂充填裸眼达到堵漏或减缓漏速的作用。填砂过程中，裸眼填充度跟井眼条件有关系，需要进行试填充计算填充量与填充高度的对应关系。填充效果需进行多手段进行验证，以达到下部施工所需要的条件。