致密油洛河组Φ311.1 mm 井眼堵漏技术研究与应用

孙 欢

（川庆钻探长庆钻井总公司，陕西西安 710000）

随着长庆油气田陇东致密油的大力开发和区域拓展，由井漏引起的钻井时效占比逐年增加，井漏问题已严重制约着致密油钻井提速增效，甚至导致井眼报废，造成重大经济损失[1，2]。国内外针对裂缝性漏失展开了大量研究，已形成多种类型的堵漏工作液[3-10]。目前，使用最广泛的是桥接堵漏浆，该堵漏技术在漏层易被外界流体稀释、冲刷，不易在漏层滞留，堵漏后易复发，导致堵漏效果不理想。张云华等[11]研发一种低密度高强度水泥，该水泥浆体系密度在1.60 g/cm3左右，抗压强度6～8 MPa，可在水泥浆中添加5 mm、10 mm 纤维进行复合堵漏，形成空间网状结构，提高堵漏效果；卢小川等[12]研制出了一种堵塞形成快、滤饼强度高的酸溶性高失水固化堵漏剂STP；长庆区域陇东致密油地区洛河组属于大孔隙高渗透低压砂水层，部分区块存在3～5 m 的垂直裂缝，洛河组砂子颗粒以中砂、细砂、粉砂，砂岩层孔隙渗透性好，洛河组富矿砂岩中黏土矿物总量较低[13]，砂子与砂子之间胶结性差或无胶结物，清水聚合物体系钻井期间易发生恶性失返性漏失，80%以上已钻井洛河组发生漏失，其中失返性漏失占比45%以上。

为探索长水平段动用水源区等环境敏感区储量和提高产量的技术方向，长庆油田分公司在页岩油示范区开展多口4 000 m、5 000 m 超长水平段水平井试验井。该井型“直+斜”井段采用Φ311.1 mm 井眼入窗，较常规致密油井眼（Φ215.9 mm）扩大一倍，对易漏洛河组承压提出更高的技术挑战。通过已钻井资料和导眼井数据分析，该区域洛河组承压当量密度为0.92 g/cm3，存在垂直裂缝性（3～5 mm）与横向微裂缝，平均常规井眼洛河组堵漏时间5.5 d，恶性失返性漏失堵漏时间超过7 d，部分井最终填井侧钻。针对大井眼井恶性漏失井堵漏技术难点研发一种阶梯式综合恶性漏失治漏技术对漏层进行封堵和加固，前期通过2～5 mm 大颗粒刚性粒子与中软硬纤维对裂缝进行骨架建立，中期采用40～150 目改性石英砂与细软硬纤维对漏层进行挂喉和网络搭建，后期采用低密度可固化堵漏液对微小孔隙进行填充和固化，最终对漏层进行封堵。该技术成功试验4 口井，一次堵漏成功率100%，钻井液密度从1.01 g/cm3提高至1.24 g/cm3，顺利入窗，为大井眼恶性漏失井堵漏提供解决思路。

1 堵漏技术难点

陇东致密油区块洛河组存在垂直裂缝和水平裂缝，Φ311.1 mm 井眼洛河组发生恶性漏失原因可以归结为：（1）裂缝跨度长，不能充分暴露出下部漏层；（2）裂缝连通性好，堵漏浆滞留性差；（3）井眼尺寸大，暴露漏层面积更多；（4）地层承压能力低、在压力作用下诱导裂缝开启和闭合。

1.1 垂直漏层不能充分暴露，导致多次重复堵漏

通过对洛河组取心3 m，肉眼可清晰看出岩心中存在垂直裂缝和水平裂缝，最大裂缝处5 mm 裂缝，有近1/3 段破碎不成型，钻进至漏层时发生失返性漏失，易发生卡钻，不能有效暴露漏层。

1.2 洛河漏层裂缝连通性好，堵漏浆无法滞留

洛河层岩石颗粒为中砂、粉砂、细砂岩，洛河组孔隙发达，地层富含流体，堵漏浆体进入漏层后易被稀释；漏层连通性好，堵漏浆不宜在漏层滞留，导致堵漏失败。

1.3 漏层井眼容积增大，堵漏难度增加

Φ311.1 mm 井眼容积是常规Φ215.9 mm 井眼容积1 倍，漏层暴露面积更大，堵漏施工要求难度增加。

1.4 采用一种堵漏体系堵漏成功率低

针对于洛河组恶性失返性漏失井，采用单项的堵漏浆体系无法满足施工工艺要求，大量实践证明，采用单一体系的多级别堵漏材料很难在漏层形成有效封堵，易造成“封门”现象。

2 综合恶性漏失治漏技术

恶性漏失一般出现在大裂缝和高渗透大孔隙结构地层，需要对其空间填充、固化才能实现漏层的封堵，针对恶性漏失层位有效封堵本文采用三类颗粒级配区间的堵漏液阶梯式对漏层逐级加固，在漏层最终实现刚性粒子骨架堆积（整体建骨）、网络拉筋与颗粒堆积（充盈健骨）、低密度纤维水泥浆整体固化（强筋固骨）。

2.1 三元刚性凝胶强堵漏液（Ⅰ型）

刚性颗粒在漏层结构中起着骨架的作用，具有高硬度、不易变形的特点，常用的刚性粒子有石子、米石、破碎岩屑等材料，但刚性粒子的悬浮性、滞留性和匹配性决定着层骨架建立的是否稳定，通过大量实验筛选出三种刚性粒子进行颗粒级配，配方如下：基浆+7%（2～3 mm）石子+6%（1～3 mm）米石+4%（2～4 mm）等四面体材料。

2.1.1 基浆的配制 基浆及性能（见表1）。

表1 封堵实验基浆及性能表

2.1.2 Ⅰ型堵漏液沉降实验和封堵性实验 采用黏度计动态沉降测试法（API RP13B）评价堵漏浆体的稳定；采用半径3～5 mm 钢珠填充至筛网容器中，将容器放至堵漏釜中，倒入配好的堵漏浆，加压，观察堵漏浆中刚性粒子侵入度。侵入度：（m1-m2）/m1×100%，式中：m1-刚性粒子总质量；m2-未进入砂床刚性粒子质量，实验数据（见表2、表3）。

表2 Ⅰ型堵漏液沉降实验表

表3 Ⅰ型堵漏液刚性粒子侵入度实验

由表2 可知，Ⅰ型堵漏浆体60 min 沉降密度差只有0.007 g/cm3，匹配的刚性粒子在体系中稳定性优良，由表3 可知，优选出匹配的刚性粒子对模拟3～5 mm漏层有很好的填充效果，侵入度达80%，能有效的建立骨架。

2.2 立体网状复合结构微塞体堵漏液（Ⅱ型）

Ⅱ型堵漏工作液在Ⅰ型堵漏液建骨后进行二次填充，实现充盈健骨，主要使用悬浮性优良的支撑剂、水分散纤维和棉绒型堵漏剂（GT-MF）。支撑剂是在石英砂表面喷涂一种涂料，这种涂料在水溶液中由静电力、氢键或范德华力作用在分子间形成具有一定强度的三维网状结构，增加支撑剂的悬浮稳定性。纤维选择2～3 mm 的水分散纤维，主要成分为聚丙烯类无色原生态纤维丝，呈单纤维丝纤维形态，水分散性强，分散后形成高的机械悬浮。

通过实验配比优选出Ⅱ型堵漏液配方，配方：基浆（同上）+15%（20～40 目）支撑剂+1%水分散纤维+15%GT-MF。使用Ⅰ型堵漏液侵入后的砂床对Ⅱ型堵漏工作液封堵进行评价，性能测试数据（见表4）。

表4 Ⅱ型堵漏工作液封堵实验

由表4 可以看出Ⅱ型堵漏工作液能承受1.2 MPa的压力，承压能力低，但Ⅱ型堵漏液对砂床的侵入度达到90%，有效的对空间缝隙进行填充。

2.3 颗粒级配可固化纤维堵漏工作液（Ⅲ型）

通过Ⅰ型Ⅱ型堵漏液对模拟漏层进行填充，达到理想的效果，为了更好的对漏层进行加固，引入Ⅲ型颗粒级配可固化纤维堵漏工作液。该体系主要包括：油井G 级水泥、减轻材料、水分散纤维、疏水剂、早强剂，其中创新点是引入疏水材料，通过引入疏水缔合物阻水型改性剂，进入垂直裂缝的堵漏浆体与裂缝中的液体不相容，起到隔断效果，解决了低密度阻水型可固化堵漏液本质上质脆、韧性差、固化时产生内应力等缺点，提高了低密度阻水型可固化堵漏液体系的抗污染能力。

通过实验配比优选出Ⅲ型堵漏液配方，配方：清水+70%G 级水泥+10%减轻剂+15%（40～70 目）支撑剂+5%超细稳定剂+3%水分散纤维+0.08%疏水剂；使用Ⅰ型和Ⅱ堵漏液侵入后的砂床对Ⅲ型堵漏工作液封堵进行评价，性能测试数据（见表5）。

表5 Ⅲ型堵漏工作液封堵实验

从表5 可以看出，通过引入Ⅲ型颗粒级配可固化纤维堵漏工作液对Ⅰ型和Ⅱ型堵漏工作液封堵后的砂床进行封堵实验，12 h 后承压可达8 MPa，Ⅲ型堵漏液侵入度达95%，有效对漏层微孔隙进行填充和加固，实现强筋固骨，达到理想的封堵效果。

3 现场应用

3.1 大井眼恶性漏失总体统计

2019-2020 年针对大井眼恶性洛河层位漏失井共应用4 口井，平均堵漏时间3.5 d，地层承压能力当量密度提高超过0.20 g/cm3，一次堵漏成果率100%，有效解决致密油区块大井眼洛河组恶性漏失技术难点，为超长水平段水平井施工提供基础保障。在华H90-3 井进行应用，地层承压能力当量密度从1.01 g/cm3提高到1.23 g/cm3，顺利入窗。

3.2 华H90-3 井现场应用概况

华H90-3 井位于甘肃省庆阳市华池县王咀子乡甘掌村，表层200 m，长庆油田分公司在页岩油示范区开展的5 000 m 超长水平段水平井试验井。同井场已钻3 口井，“直+斜”井段Φ215.9 mm 井眼设计，洛河均发生恶性失返性漏失，其中1 口井下套管封洛河组避漏，平均堵漏时间7.8 d，该井的导眼井华H90-3D 井堵漏时间8.25 d，完钻密度1.13 g/cm3。

该井钻进至830 m，钻压放空4 m，泥浆失返，抢钻至853 m，起钻，“光钻杆+锯齿接头”下深825 m，采用阶梯式综合恶性漏失治漏技术，第一次注入三元刚性凝胶强堵漏液（Ⅰ型）28 m3，井口不返，下钻至845 m循环清除井筒堵漏浆，井口不返泥浆；“光钻杆+锯齿接头”起钻到井深825 m，第二次注入立体网状复合结构微塞体堵漏液（Ⅱ型）30 m3，堵漏浆出钻具5 m3返出，共漏失堵漏浆10.2 m3，挤入10 m3，最高套压1.2 MPa，不稳压。下钻至845 m 循环，漏速2～4 m3/h；“光钻杆+锯齿接头”起钻到井深825 m，第三次注入颗粒级配可固化纤维堵漏工作液（Ⅲ型）21.5 m3，堵漏浆出钻具1 m3返出，共漏失堵漏浆3.5 m3，挤入12 m3，最高套压为4.5 MPa，30 min 稳压2.5 MPa 不降，起钻候凝12 h下钻扫塞，恢复钻进。后期密度从1.01 g/cm3提高至1.23 g/cm3，排量从33 L/s 提至42 L/s，顺利入窗。

4 结论

（1）长庆区域陇东致密油地区洛河组属于大孔隙高渗透低压砂水层，地层胶结性差或无胶结物，清水聚合物体系钻井期间易发生恶性失返性漏失，针对富含水系洛河层位，常规堵漏技术在堵漏施工中存在不承压、漏层难滞留、易“封门”、堵漏浆易被“稀释”等技术难点。

（2）针对于陇东致密油区块大井眼恶性漏失层位研发了一种阶梯式综合恶性漏失治漏技术，第一步采用含有1～4 mm 刚性粒子的三元刚性凝胶强堵漏液在漏层初期建骨，第二步采用立体网状复合结构微塞体堵漏液对漏层空隙进行填充和架桥，第三步采用颗粒级配可固化纤维堵漏工作液（Ⅲ型）对漏层进行封堵和加固。应用的4 口大井眼恶性漏失井地层承压能力当量密度提高0.20 g/cm3以上，一次堵漏成功率100%。

（3）现场应用阶梯式综合恶性漏失治漏技术，有效解决了大井眼恶性漏失难题，阶梯式的对漏层进行加固，在漏层最终实现刚性粒子骨架堆积（整体建骨）、网络拉筋与颗粒堆积（充盈健骨）、低密度纤维水泥浆整体固化（强筋固骨）。