張麗華， 楊培高， 靳恒濤， 李景濤，

李海彪1， 陳京原4， 張偉3， 王小娜1

Abu區(qū)塊是伊拉克米桑油田三個油區(qū)之一，油氣儲藏在Asmari層，儲層巖性主要為灰?guī)r、白云巖，構(gòu)造微裂縫及溶蝕性孔、縫發(fā)育，連通性極好，地層壓力很低，鉆開目的層在壓差作用下存在著漏失風險，且堵漏難度很大[1-2]。2014年統(tǒng)計Abu區(qū)塊漏失井平均單井漏失達2 930.87 m3、損失時間達525.33 h（21.89 d）。為了更好地保護油層、降低經(jīng)濟損失、縮短建井周期，分析研究了Abu區(qū)塊儲層漏失機理，優(yōu)化了現(xiàn)有可酸溶堵漏材料配方，制定出防漏堵漏技術(shù)措施[3-5]，在幾口井的鉆井實踐中收到了良好的效果。

1 漏失情況及堵漏難點

1.1 漏失情況

2014～2015年間，伊拉克米桑油田Abu區(qū)塊儲層構(gòu)造裂隙、溶蝕縫線及次生孔隙的非均質(zhì)特征，使得施工井漏失程度各不相同，大多數(shù)井鉆井液中的隨鉆堵漏材料能封堵儲層孔、縫，少數(shù)井則漏失比較嚴重。在22口完成井中漏失井占10口，漏失層位為Asmari儲層的白云巖和灰?guī)r地層，其中Upper kirkuk地層灰?guī)r漏失比較嚴重。漏失井中有6口失返，堵漏時間長、堵漏難度大，均發(fā)生在灰?guī)r地層。6口井共漏失鉆井液9 988.72 m3，占總漏失量的88.98%；共損失時間2 440.67 h，占總損失時間的89.83%。造成失返性漏失的主要原因：灰?guī)r地層中孔、縫或洞尺寸較大，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)強度較弱；鉆井液密度過高，與儲層壓差太大；井下復雜造成地層原始網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)嚴重破壞。如AGCS-41、AGCS-42等井漏失后上提鉆具遇卡（鉆屑下沉造成環(huán)空不暢），被迫開泵倒劃眼；AGCS-27井漏堵漏后鉆具內(nèi)孔被堵漏劑堵死，起鉆過程中發(fā)生溢流，被迫關(guān)封井器環(huán)空平推，人為加大儲層漏失通道。

現(xiàn)場采用的堵漏措施主要為水泥漿與橋堵相結(jié)合的方式，尤其是前期堵漏過程中，以AGCS-27井為例，由于甲方禁止儲層段使用水泥堵漏，所用鉆井液堵漏配方見表1。

表1 AGCS-27井多次堵漏配方

開始所用堵漏材料以常規(guī)果殼和云母為主，對于滲透性漏失能夠發(fā)揮很好的堵漏效果，但是鉆遇較大的裂縫發(fā)生惡性漏失后，先后多次嘗試各種大小的堵漏材料復配，效果有限，主要原因在于井下裂縫較大，無法架橋形成封堵層，過大的顆粒又存在泵送的難題，后續(xù)該井通過利用工具送入大尺寸堵漏材料[6]，同時結(jié)合酸溶水泥堵漏，實現(xiàn)繼續(xù)鉆進。因此，前期總的堵漏原則是一般采用較大顆粒及濃度堵漏漿擠進漏層減小漏速后，再用酸性水泥漿堵漏，建立循環(huán)后使用橋堵漿堵漏。綜合來看，整體堵漏效率不高，盡管部分井多次堵漏也能夠成功堵漏，但是耽誤的周期較長，因此需要對漏失機理開展更細致的分析，并在此基礎(chǔ)上對堵漏配方和施工工藝進一步優(yōu)化。

1.2 漏失機理

Abu區(qū)塊儲層為第三紀Asmari（Jeribe-Euphrate、Upper kirkuk），巖性主要是灰?guī)r和白云巖，同時也是主要的漏失層。儲層儲集類型為次生孔洞，構(gòu)造微裂縫及溶蝕縫線發(fā)育，孔喉分選較好，孔隙度一般為5%～15%，儲藏著油、氣、水等地層流體，原始地層壓力系數(shù)1.10。經(jīng)多年油氣開采，地層壓力有所降低，目前Abu區(qū)塊地層壓力系數(shù)不超過1.03。儲層中孔、縫、洞呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其尺寸范圍分布較廣，從微米級到厘米級不等，但非均質(zhì)性嚴重。以漏失比較嚴重的AGCS-33井為例，該井在3 000～3 100 m井段發(fā)生嚴重漏失，從AGCS-33井3 078～3 079 m井段取出的巖心（如圖1所示），可以明顯發(fā)現(xiàn)多級裂縫的存在，同時對應的該井段的測井成像圖（如圖2所示），進一步驗證了非均質(zhì)裂縫的存在，甚至部分縫洞的存在。

圖1 AGCS-33井鉆井取出的部分巖心（3 078～3 079 m井段）

因此該地層漏失通道主要以裂縫為主，縫洞結(jié)合。當鉆開儲層后，由于井筒壓力大于地層壓力，井內(nèi)部分鉆井液進入縫、孔、洞，流向地層深處，發(fā)生天然裂縫漏失；同時，較薄弱的孔、縫結(jié)構(gòu)在較大壓差作用下遭到破壞，形成更大的漏失通道，發(fā)生更嚴重的誘導漏失。

圖2 AGCS-33井3 077～3 079 m測井成像圖

1.3 堵漏技術(shù)難點

1）在靜止堵漏的過程中，利用鉆井液中固相顆粒及部分鉆屑聚結(jié)在漏失點或漏失通道的瓶頸處，在地層中黏土吸水膨脹的作用下，可以形成穩(wěn)固的封堵層。Abu區(qū)塊的灰?guī)r、白云巖漏失地層中黏土成分很少，靜止堵漏只能依靠隨鉆堵漏材料與鉆屑，因此難以形成穩(wěn)固的封堵層。

2）進行橋堵的關(guān)鍵是在漏失通道內(nèi)形成牢固的架橋，其首要任務是利用剛性材料對裂縫進行預支撐，在保證一定強度的架橋后，彈性或纖維等材料再進行填充，才能保證封堵層的承壓能力。漏失通道越大，架橋越困難，橋堵的難度也越大。Abu區(qū)塊儲層中孔、縫、洞呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其尺寸范圍分布較廣，從微米級到厘米級不等，非均質(zhì)性嚴重，在鉆遇大的漏失通道時，架橋難度增大。

3）水泥堵漏是將水泥漿注入或擠進漏失通道，通過水泥漿的凝結(jié)封堵漏失通道。由于水泥漿在裂縫或孔洞內(nèi)與鉆井液污染變稠，致使流動阻力增大，孔、縫尺寸越小流動阻力越大；另外，水泥顆粒相對較大，難以進入微小縫、洞，而Abu區(qū)塊儲層裂縫寬度或孔洞尺寸從微米級到厘米級不等，因此在一定壓力下，水泥漿只進入一些尺寸較大的漏失通道，且一次性完全堵漏成功并達到一定承壓，其難度很大。

1.4 堵漏原則

綜上所述，Abu區(qū)塊儲層的次生孔洞、構(gòu)造微裂縫、溶蝕縫線發(fā)育及較低的地層壓力是井下漏失的主要原因，如果措施不當很可能加大漏失通道，為堵漏工作增加難度。因此室內(nèi)優(yōu)化堵漏配方的基本原則是：①基于保護儲層的考慮，優(yōu)先選用可酸溶堵漏材料，例如可酸溶大理石顆粒，云母，可酸溶纖維等[7-11]；②考慮到漏失層同時存在井壁失穩(wěn)的問題，很多情況下為保證井壁穩(wěn)定需要提高鉆井液密度，因此需要優(yōu)選承壓能力較高的剛性材料作為架橋材料[12]；③碳酸鹽巖地層漏失經(jīng)常是因為大裂縫甚至溶洞的天然發(fā)育，橋接堵漏材料因為泵送等問題有其局限性，現(xiàn)場施工需要配套的可酸溶水泥漿工藝。

2 堵漏配方及防漏堵漏技術(shù)的優(yōu)化

2.1 堵漏配方的優(yōu)化

前期所用的堵漏配方主要以果殼、云母、單封等常規(guī)堵漏材料為主，忽略了與地層裂縫大小的配伍性，很多情況下容易造成“封門”現(xiàn)象，另外沒有進行很好地承壓作業(yè)，導致在后續(xù)提高鉆井液密度過程中再次發(fā)生漏失。室內(nèi)在分析前期所用鉆井液堵漏配方的基礎(chǔ)上，對配方進行了優(yōu)化：通過引入不同粒徑的大理石等剛性架橋材料，進一步提高了堵漏層的承壓能力；通過引入可酸溶堵漏纖維，進一步增強了堵漏層的強度；針對不同的裂縫大小，對架橋材料和填充材料的粒徑大小進行了級配優(yōu)化，級配優(yōu)化的原則為將2/3架橋理論與D90規(guī)則相結(jié)合設(shè)計架橋顆粒尺寸，以漏失通道尺寸的1/4～1/3設(shè)計填充顆粒的尺寸。以封堵孔徑為5 mm的裂縫為例，大理石顆粒作為主架橋顆粒，5%大理石架橋顆粒（粒徑為3～5 mm）組成為：（粒徑為4～5 mm）大理石顆粒2%+（粒徑為3～4 mm）大理石顆粒3%，同時配合5%左右的（粒徑為1～3 mm）大理石顆粒進一步輔助架橋和填充堵漏層。室內(nèi)將堵漏漿在100 ℃老化6 h后，采用DLM-01堵漏模擬儀器評價不同配方對縫板的封堵效果，結(jié)果見表2。由表2可知，與原有常規(guī)材料為主的堵漏配方相比，承壓能力由原來的3.5 MPa提高到7 MPa以上，堵漏材料酸溶率由原來的50%提高到75%以上。

2.2 防漏堵漏技術(shù)措施的優(yōu)化

1）注重做好綜合防漏工作。前期鉆進過程中，防漏工作重視程度不夠，很多時候一開始可能只是小裂縫滲透性漏失，但是由于沒有及時對該類裂縫進行有效封堵，導致后續(xù)繼續(xù)鉆進過程中，隨著壓差的增大，誘導裂縫逐漸增大，增加了后續(xù)堵漏的難度，因此進入易漏地層前，鉆井液中加入濃度為2%～3%的可酸溶隨鉆堵漏材料，主要以超細碳酸鈣配合少量的可酸溶超細短纖維為主，同時提高鉆井液的護壁能力，并盡可能減小井筒流體與地層之間壓差，使隨鉆堵漏顆粒在較小的壓差下封堵地層中的裂縫與孔洞。鉆穿儲層后起進技術(shù)套管內(nèi)循環(huán)，將鉆井液密度緩慢提高至設(shè)計上限，使暫堵層逐漸壓實。

表2 不同配方系列對縫板的封堵效果

2）前期發(fā)生大漏的情況下，經(jīng)常是采用多次橋堵效果不好的情況下，再考慮采用可酸溶水泥進行堵漏，多次橋堵作業(yè)容易造成井下漏失的復雜化，甚至有的井在多次橋堵作業(yè)后造成漏失地層返吐現(xiàn)象嚴重，從而降低了后續(xù)酸溶水泥堵漏的成功率。因此，后續(xù)鉆井過程中，根據(jù)漏失井漏速、鉆井參數(shù)等具體情況，在發(fā)生惡性漏失，并且綜合判斷井下為大裂縫的情況下，優(yōu)先選用可酸溶水泥封堵較大的漏失通道，再結(jié)合鉆井液橋接堵漏工藝進一步封堵較小的漏失通道，并逐步提高地層的承壓能力。

3 現(xiàn)場應用

通過總結(jié)分析已完成的漏失井資料，根據(jù)區(qū)塊漏失機理與堵漏機理，結(jié)合對堵漏材料的優(yōu)選，制定了優(yōu)化后的防漏、堵漏技術(shù)措施。后期鉆井實踐中，AGCS-45等3口井在降低鉆井液密度的同時，加大了隨鉆堵漏材料的濃度，均未發(fā)生井下漏失情況，防漏效果顯著；AGCS-44井等2口井的儲層鉆進時發(fā)生漏失，漏速最大達到了17 m3/h，通過采用優(yōu)化后的鉆井液堵漏配方，均1次堵漏成功，其中AGCS-44井堵漏成功后，將鉆井液的密度提高至1.18 g/cm3，完鉆后因井下垮塌又將密度提高到1.21 g/cm3，均未發(fā)生漏失。以AGCS-44井應用為例。

AGCS-44井鉆進至井深3 106.60 m發(fā)現(xiàn)漏失。在鉆進過程中，井段3 106.50～3 106.60 m有放空現(xiàn)象，鉆壓由6 t瞬間下降為0 t，泵壓由12 MPa下降為8 MPa，出口流量明顯減小。發(fā)現(xiàn)漏失后測漏速為17 m3/h。漏層層位是上基爾庫克（Upper Kirkuk），巖性為灰?guī)r。漏失前排量為1.4 m3/min，泵壓為12 MPa，鉆井液密度為1.13 g/cm3，黏度為83 s。

結(jié)合鄰井資料及該井漏失情況，初步判斷井下漏失為中等裂縫導致的漏失，以能封堵5 mm裂縫為主要原則，設(shè)計配方為：現(xiàn)場鉆井液+3%大理石顆粒（粒徑為3～5 mm）+3%大理石顆粒（粒徑為1～3 mm）+4%大理石顆粒（粒徑小于1 mm）+1%可酸溶長纖維+2%可酸溶短纖維+3%云母（粗中細各1%）+3%橡膠粒（粗中細各1%）+1%延遲膨脹材料+5%單向壓力封閉劑+7%超細碳酸鈣。井下起鉆至技術(shù)套管內(nèi)2 860 m，靜置觀察。期間按設(shè)計配方配制堵漏漿20 m3，密度為1.14 g/cm3，黏度滴流，下鉆至井底。小排量逐步頂通，建立循環(huán)后提高排量至1.1 m3/min，泵入堵漏鉆井液13 m3，堵漏漿進入環(huán)空后排量提至1.6 m3/min，替漿30 m3，起鉆至井深2 680 m（技術(shù)套管內(nèi)）。靜止憋壓堵漏小排量0.06 m3/min泵入2.5 m3后立管壓力緩慢升至5.5 MPa，緩慢泄壓后開封井器，循環(huán)調(diào)整鉆井液性能，鉆井液密度提高至1.18 g/cm3，下鉆至井深3 106.60 m， 以1.6 m3/min的排量循環(huán)，未發(fā)現(xiàn)井下漏失。后期完井作業(yè)期間，鉆井液密度進一步提高到1.21 g/cm3，仍然沒有發(fā)生漏失現(xiàn)象。

4 結(jié)論與認識

1．對井下漏失地層裂縫發(fā)育情況的認識程度，對于設(shè)計堵漏配方和提高堵漏成功率具有重要的影響，因此鉆井之前，需要詳細地調(diào)研鄰井漏失資料，為后續(xù)堵漏方案的制定提供借鑒。

2．做好防漏工作，對于避免進一步的惡性誘導漏失的發(fā)生具有重要作用；同時漏失層鉆進盡可能減小壓差，一旦發(fā)現(xiàn)井漏及時處理，以減輕漏失對地層原始孔縫結(jié)構(gòu)的破壞，避免加大漏失通道，增加橋堵難度。

3．在詳細分析漏失機理的基礎(chǔ)上，室內(nèi)從酸溶率和承壓能力2個方面對堵漏配方進行了優(yōu)化，結(jié)合堵漏工藝措施的優(yōu)化，提高了后續(xù)漏失井的堵漏成功率，縮短了鉆井周期。

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