舒 曼， 趙明琨， 許明標(biāo)

(1.非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長江大學(xué))，湖北武漢 430100；2.荊州嘉華科技有限公司，湖北荊州 434000;3.中石化重慶涪陵頁巖氣勘探開發(fā)有限公司，重慶408014)

涪陵頁巖氣田油基鉆井液隨鉆堵漏技術(shù)

舒 曼1，2， 趙明琨3， 許明標(biāo)1

(1.非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長江大學(xué))，湖北武漢 430100；2.荊州嘉華科技有限公司，湖北荊州 434000;3.中石化重慶涪陵頁巖氣勘探開發(fā)有限公司，重慶408014)

涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊三開水平段采用油基鉆井液鉆進(jìn)過程中，因堵漏材料與現(xiàn)場鉆井液配伍性差導(dǎo)致堵漏成功率低、易復(fù)漏,針對該問題，研究了油基鉆井液隨鉆防漏堵漏體系。基于“剛?cè)岵?jì)，變形封堵，細(xì)粒充填及限制滲透”的堵漏原理，通過室內(nèi)試驗，優(yōu)選了JHCarb剛性堵漏劑、HIFlex變形顆粒與H-Seal彈性封堵劑，并配制了油基鉆井液用隨鉆防漏堵漏體系。該體系與油基鉆井液配伍性好，耐油耐溫性能佳，可長時間在井漿中循環(huán)，預(yù)防滲透性漏失，封堵寬度小于3.0 mm的裂縫，承壓能力大于7 MPa。該體系在焦石壩區(qū)塊頁巖氣水平井水平段油基鉆井液鉆進(jìn)過程中進(jìn)行了應(yīng)用，有效防止了易漏地層的滲透性漏失，成功解決了鉆進(jìn)過程中漏速10.0 m3/h左右的漏失問題。研究結(jié)果表明，該油基鉆井液隨鉆堵漏技術(shù)能解決頁巖地層的漏失問題，有效提高了地層承壓能力，保證了固井作業(yè)順利進(jìn)行。

頁巖氣；油基鉆井液；堵漏劑；涪陵頁巖氣田；焦石壩區(qū)塊

涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊頁巖氣藏采用長水平段水平井分段壓裂的方式開發(fā)，為了實現(xiàn)長水平段安全高效鉆井，通常選用油基鉆井液，但是該區(qū)塊目的層龍馬溪組頁巖層理發(fā)育、地層破裂壓力低，容易發(fā)生井漏。截至2015年8月，該區(qū)塊共鉆井207口，其中有54口井在目的層(龍馬溪組—五峰組)發(fā)生漏失，10口井的漏失量達(dá)500 m3以上，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和地層傷害，甚至影響了固井、完井質(zhì)量，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。如焦頁17-2HF井，鉆至井深2 399.81 m發(fā)生漏失后，采用核桃殼、單向壓力封堵劑、復(fù)合堵漏劑等常用水基鉆井液堵漏劑配制橋漿堵漏，仍反復(fù)漏失達(dá)22次，共漏失鉆井液608 m3，且堵漏以后油基鉆井液電穩(wěn)定性較差。分析認(rèn)為，該區(qū)塊堵漏成功率低、易復(fù)漏的主要原因是:1)油基鉆井液進(jìn)入裂縫后，裂縫表面的潤濕性由親水性反轉(zhuǎn)為親油性，油相潤滑導(dǎo)致其與壁面的摩擦減小，且液體充填導(dǎo)致裂縫不容易閉合，造成堵漏成功率低、易發(fā)生復(fù)漏[1-3]；2)現(xiàn)場沒有油基鉆井液專用的堵漏材料，應(yīng)用了常規(guī)水基鉆井液堵漏材料，而這些材料多為親水性材料，與油基鉆井液配伍性差，長時間循環(huán)會降解發(fā)酵，不僅影響堵漏效果，還會破壞油基鉆井液的性能；3)井筒壓力通過油基鉆井液傳遞進(jìn)入裂縫后，裂縫長度和裂縫寬度隨壓力動態(tài)變化，對于微裂縫和誘導(dǎo)性裂縫，常規(guī)封堵材料粒徑級配不足，不能變形封堵，材料匹配能力差導(dǎo)致實現(xiàn)密實封堵困難[4-5]。鑒于國內(nèi)目前尚無專門適用于油基鉆井液的高效堵漏材料，國外堵漏材料又具有單次堵漏成本高、供貨周期長等問題，筆者基于國內(nèi)外學(xué)者在粒徑匹配及加量選擇方面的研究成果，通過優(yōu)選剛性堵漏劑、柔性堵漏劑和彈性封堵劑，研制了一種與油基鉆井液配伍性好的隨鉆防漏堵漏體系，并在涪陵頁巖氣田進(jìn)行了推廣應(yīng)用，取得了有效封堵裂縫、降低漏失、提高地層承壓能力的良好效果。

1 隨鉆防漏堵漏技術(shù)思路

針對涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊的漏失情況，通過調(diào)查和分析研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)塊三開井段應(yīng)用油基鉆井液鉆進(jìn)時，為了減少油基鉆井液漏失，主要采取隨鉆防漏堵漏技術(shù)，要求在定向工具存在的情況下堵漏，不需起鉆，實現(xiàn)“小漏隨鉆堵，大漏高效堵”，能短時間恢復(fù)循環(huán)。因此，油基鉆井液防漏堵漏的技術(shù)思路為[6-10]:依據(jù)“剛?cè)岵?jì)，變形封堵，細(xì)粒充填及限制滲透”的堵漏原理，利用剛性封堵劑的剛性，使其在與其尺寸相匹配的裂縫中某個位置卡住，起到架橋作用，而具有可變形性的柔性粒子能減小填塞層的滲透性，相對較小粒徑的彈性顆粒填充裂縫，并最終堵住裂縫，形成高強度的堵塞層，從而提高地層的承壓能力，有效降低和防止堵漏材料的返吐，防止鉆完井等后續(xù)作業(yè)時發(fā)生漏失。隨鉆防漏堵漏體系的理想充填效果如圖1所示。

圖1 隨鉆防漏堵漏體系理想充填效果Fig.1 Ideal filling performances of the plugging while drilling system

2 隨鉆防漏堵漏材料的選擇

按照上述防漏堵漏的技術(shù)思路，從材質(zhì)、粒徑和加量3方面對防漏堵漏材料進(jìn)行選擇。

1) 材質(zhì)選擇。選擇隨鉆堵漏材料最重要的一點是，要求堵漏材料與油基鉆井液無明顯的化學(xué)作用，對鉆井液性能無影響，且具有一定的耐水、耐油、耐溫能力；同時，還可以配合選擇使用不同形態(tài)、不同軟硬程度、不同粒徑或者有彈性的材料。剛性、可變形和彈性堵漏材料的主要性能要求為:

a) 剛性堵漏材料為隨鉆防漏堵漏體系的主要架橋粒子，在優(yōu)選該類材料時，除了對其粒徑有一定的要求以外，還要考慮其在鉆井液中的懸浮穩(wěn)定性和承壓能力，所以要綜合考慮材料的抗壓強度和密度；

b) 可變形堵漏材料為柔性堵漏材料，能在溫度作用下產(chǎn)生一種可塑性高強凝膠，具有一定的變形能力，擠入裂縫后能隨著裂縫的形狀改變填塞漏層縫隙，減小填塞層的滲透性，有效阻止鉆井液向地層漏失；

c) 彈性堵漏材料為封堵微裂縫和誘導(dǎo)裂縫的關(guān)鍵，能在壓力作用下擠入微裂縫中，在自身彈性作用下增大與裂縫面的摩擦，增加整個封堵層的彈性，避免堵漏材料向裂縫深處滑動，或者由于地層呼吸作用產(chǎn)生返吐。

2) 粒徑選擇。為實現(xiàn)高效短周期堵漏的目的，所有堵漏材料的粒徑必須小于3.0 mm方可正常通過定向工具，無需更換鉆頭。堵漏顆粒粒徑選擇的依據(jù)是日本學(xué)者提出的三顆粒相接和四顆粒相接的架橋模型理論[11-12]:三顆粒相接架橋模型中，2種不同粒徑級別的顆粒材料配合使用，粒徑比應(yīng)滿足1.00∶0.15；四顆粒相接架橋模型中，4種不同粒徑級別的顆粒配合使用，粒徑比應(yīng)滿足1.00∶0.40∶0.10∶0.05。隨鉆防漏堵漏材料的粒徑可大致分為50～150 μm、150～250 μm、1 000～1 400 μm和2 000～2 500 μm等4個級別。

3) 加量選擇。R.Caenn等人[13]介紹了堵漏材料在鉆井液中的加量與封堵裂縫的最大閉合尺寸的關(guān)系(見圖2)，鉆井液中堵漏材料的加量越大，架橋的孔洞就越大，且顆粒類材料比片狀和纖維類材料效果更好，但顆粒材料需具有較高的強度，封堵寬度小于3.0 mm裂縫堵漏材料的加量不許超過15%。

圖2 堵漏材料加量對封堵裂縫寬度的影響Fig.2 Impact of concentrations of plugging materials on sealing crack widths

基于以上原則，結(jié)合室內(nèi)試驗結(jié)果，從親油性、抗溫性、承壓能力等多方面的綜合考慮，筆者選擇了剛性堵漏劑JHCarb、柔性堵漏劑HIFlex和彈性封堵劑H-Seal來配制油基鉆井液隨鉆防漏堵漏體系，各堵漏劑的基本性能見表1。

表1 3種堵漏劑的基本性能

3 隨鉆防漏堵漏體系性能評價

以焦石壩區(qū)塊現(xiàn)場用油基鉆井液為堵漏基漿(配方1，密度1.45 kg/L)，選用不同加量的剛性堵漏劑JHCarb、柔性堵漏劑HIFlex及彈性封堵劑H-Seal，配制了3套油基鉆井液隨鉆防漏堵漏體系(配方2、配方3和配方4),密度均為1.45 kg/L。配方2—4分別適用于易漏地層的防漏、滲透性地層的防漏堵漏和微裂縫地層的堵漏。

配方1:柴油+2.4%HLEMUL-B+0.6%HLCOAT-B+1.5%CaO+2.5%MOGEL+3.0%HIFLO+26.0%CaCl2水+重晶石粉。

配方2:配方1+1.0%HIFlex150+0.5%H-Seal+2.0%JHCarb150。

配方3:配方1+2.0% HIFlex150+1.0% HIFlex250+2.0% JHCarb150+1.0% JHCarb250+0.5% JHCarb1400。

配方4:配方1+2.0% H-Seal+1.0% HIFlex250+3.0% HIFlex2500+2.0% JHCarb150+1.5% JHCarb250+4.0% JHCarb1400。

3.1 配伍性評價

為了評價堵漏材料對油基鉆井液性能的影響，選用現(xiàn)場油基鉆井液與3套防漏堵漏體系分別進(jìn)行了配伍性試驗，結(jié)果見表2。

表2 堵漏劑對油基鉆井液性能的影響

Table 2 Effects of LCMs on the performance of oil-based drilling fluid

配方狀態(tài)表觀黏度/(mPa·s)塑性黏度/(mPa·s)動切力/Pa破乳電壓/V高溫高壓濾失/mL1滾動前25 020 05 01010滾動后23 018 05 010444 02滾動前25 020 05 01013滾動后23 519 04 510053 83滾動前26 521 05 5927滾動后24 020 04 09163 24滾動前29 524 05 5938滾動后27 022 05 08462 4

注：試驗條件為80 ℃下熱滾16 h，50 ℃時測試流變性。

由表2可知，焦石壩區(qū)塊現(xiàn)場用油基鉆井液在加入隨鉆堵漏材料后，黏度、切力和破乳電壓等基本性能都保持穩(wěn)定，隨著堵漏材料加量增加其基本性能依然保持穩(wěn)定，且高溫高壓濾失量明顯降低(由4.0 mL降至2.4 mL)，表明隨鉆堵漏材料與油基鉆井液具有良好的配伍性。

3.2 承壓封堵性評價

隨鉆防漏堵漏體系主要適用于滲透性地層和微小裂縫地層，因此，室內(nèi)采用20目砂床模擬滲透性地層，將配方1—4等4種流體分別在0.7 MPa壓力情況下承壓30 min，分析其侵入砂床的深度情況。試驗結(jié)果顯示，配方1油基鉆井液全部侵入砂床，配方2防漏堵漏體系侵入砂床的深度為13.0 cm，隨著堵漏材料加量增大，侵入砂床的深度逐漸變小，配方4防漏堵漏體系侵入砂床的深度僅為4.3 cm。由此可知，該隨鉆防漏堵漏體系能有效地封堵微裂縫，提高地層的承壓能力。

3.3 封堵性評價

高溫高壓天然裂縫堵漏儀可以模擬地層溫度、壓力條件下，精確測量鉆井液在不同天然巖心(模擬不同漏失通道)的漏失量、封堵位置、侵入深度和承壓能力等，并可觀察封堵層結(jié)構(gòu)。為此，室內(nèi)應(yīng)用高溫高壓天然裂縫堵漏儀，在80 ℃條件下分別進(jìn)行3種隨鉆防漏堵漏體系(配方2—4)對寬度為1.0，2.0和3.0 mm模擬裂縫的封堵試驗。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3種隨鉆防漏堵漏體系均可在裂縫中間或深部形成致密的封堵層，承壓7 MPa無漏失。由此可知，隨鉆防漏堵漏體系對裂縫具有良好的封堵性。

3.4 惰性評價

堵漏材料需要在井下長時間連續(xù)循環(huán)作業(yè)，所以應(yīng)具有良好的惰性，以免影響鉆井液(特別是油基鉆井液)的性能。室內(nèi)對堵漏材料加量相對較高的防漏堵漏體系(配方5)和現(xiàn)場應(yīng)用的傳統(tǒng)水基鉆井液堵漏體系(配方6)進(jìn)行了熱滾性能試驗，結(jié)果見表3。其中，配方5為配方1+2.0% H-Seal+1.0% HIFlex250+3.0% HIFlex2500+2.0% JHCarb150+1.5% JHCarb250+4.0% JHCarb1400；配方6為配方1+1.0% 橡膠粉+2.0%核桃殼(20目)+2.0%酸溶暫堵劑(300目)+2.5%單向壓力封堵劑+4.0%復(fù)合堵漏劑。

表3 堵漏材料惰性評價試驗結(jié)果

注：試驗條件為80 ℃下熱滾7 d×16 h，50 ℃時測試其流變性。

由表3可知，隨鉆防漏堵漏體系連續(xù)循環(huán)7 d后依然保持良好的流變性和抗溫性，同時還具有降濾失效果。傳統(tǒng)水基堵漏體系雖然也能降濾失，但其中的核桃殼、單向壓力封堵劑、復(fù)合堵漏劑等在油基鉆井液中長時間高溫循環(huán)后，容易降解發(fā)酵，導(dǎo)致油基鉆井液的黏度、切力升高，破乳電壓降低，使油基鉆井液性能變差而無法滿足安全鉆井需要。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 隨鉆防漏堵漏工藝

一般情況下，在鉆井過程中如果預(yù)計可能發(fā)生滲透性漏失，可以在油基鉆井液中加入0.5%～1.0% H-Seal 、0.5%～1.5% HIFlex 150和1.0%～2.0%JHCarb150，換用100目振動篩布，以保證堵漏材料能有效地在井眼中循環(huán)，并每12 h補充0.5% HIFlex 150和1.0%JHCarb150，以預(yù)防滲透性漏失的發(fā)生；若發(fā)生漏速小于5 m3/h的輕微滲透性漏失，可適當(dāng)降低鉆井液密度和排量，在新鉆開地層井壁上形成濾餅后，滲透性漏失會自然停止，然后恢復(fù)排量鉆進(jìn)；若滲透性漏失依然存在，則推薦在井漿中加入1.0%HIFlex150+0.5%H-Seal+2.0%JHCarb150，小排量循環(huán)，并觀察鉆井液有無滲漏，如無漏失，逐步提高排量，直至恢復(fù)正常鉆進(jìn)。

如果漏失控制效果不夠理想，漏速持續(xù)大于5 m3/h，分析其原因，可能是地層裂縫較大，建議在井漿中加入大顆粒堵漏材料，在漏失持續(xù)時，起鉆至安全井段，并保持鉆具活動狀態(tài)，以保證井下安全；配制20～40 m3隨鉆堵漏漿，在油基鉆井液中加入3%～8%剛性堵漏劑(JHCarb150、JHCarb 250和JHCarb 1400)、2%～5%柔性堵漏劑(HIFlex150、HIFlex 250和HIFlex 2500)與2%～5%彈性封堵劑H-Seal，將鉆具下入至漏點以下50 m(若漏點在井底，則下入井底即可)，替入上述堵漏漿；然后上提鉆具至安全井段靜止，灌漿觀察井口液面；如繼續(xù)漏失，可以調(diào)整堵漏材料比例繼續(xù)進(jìn)行堵漏，重復(fù)上述操作，直至漏失停止。

4.2 典型井例

油基鉆井液隨鉆防漏堵漏體系已在涪陵頁巖氣田9個平臺成功應(yīng)用20多井次，主要用于易漏地層的防漏、裂縫性地層的堵漏和提高地層承壓能力。筆者以3口井為例介紹隨鉆防漏堵漏體系的現(xiàn)場應(yīng)用情況。

4.2.1 焦頁44-3HF井

焦頁44號平臺共設(shè)計6口井，前期已鉆3口井，水平段在采用油基鉆井液鉆進(jìn)過程中均發(fā)生了漏速為5～15 m3/h的裂縫性漏失。結(jié)合地震資料預(yù)測結(jié)果可知，焦頁44-3HF井水平段中、前段裂縫不發(fā)育，后段裂縫相對發(fā)育，預(yù)測漏點在A靶點(井深3 550.00 m)以后。為此，該井在鉆至井深3 488.00 m(即預(yù)測漏點前)時在井漿中加入2.0%JHCarb150、1.0%HIFlex150和0.5% H-Seal，鉆至井深3 700.00 和3 982.00 m時分別補充加入2.0%JHCarb150、1.0%HIFlex150和0.5% H-Seal，該井順利完鉆未發(fā)生鉆井液漏失?，F(xiàn)場鉆井液性能測試結(jié)果顯示，加入堵漏材料前后油基鉆井液的基本性能保持穩(wěn)定，高溫高壓濾失量由3.6 mL降至3.4 mL，具有良好的抑制性和封堵性，能有效預(yù)防因地層裂縫或誘導(dǎo)縫而導(dǎo)致的鉆井液漏失。

4.2.2 焦頁17-4HF井

焦頁17號平臺的焦頁17-2HF井在鉆進(jìn)志留系龍馬溪組地層時發(fā)生了22 次井漏，焦頁17-3HF井在鉆進(jìn)層龍馬溪組地層時共發(fā)生了9次漏失。統(tǒng)計分析認(rèn)為，已鉆井的漏失情況可以分為3種:1)漏失層位未知(可能是老漏層，也可能是新漏層)；2)漏失時間不定(各種工況下均出現(xiàn)漏失)；3)漏速忽大忽小，對激動壓力特別敏感。通過分析前面31次漏失后的堵漏情況可知，因細(xì)顆粒堵漏材料憋不進(jìn)漏層，堵漏徹底成功的情況幾乎為零。

為此，在焦頁17-4HF井鉆進(jìn)過程中應(yīng)用了隨鉆防漏堵漏體系。該井在采用油基鉆井液鉆進(jìn)水平段時共發(fā)生了5次漏失:1)在鉆至井深3 314.73 m時發(fā)生了漏速21.0 m3/h的漏失，加入隨鉆堵漏材料HIFlex150、HIFlex250和JHCarb150各2 t，強鉆至井深3 317.72 m后液面正常，判斷為裂縫性漏失；2)鉆至井深3 436.65 m后發(fā)生了漏速3.3 m3/h的漏失，加入隨鉆堵漏材料HIFlex150、HIFlex250和JHCarb150各2 t，強鉆至井深3 442.49 m后液面正常；3)鉆至井深4 163.91 m時發(fā)生了漏速8.0 m3/h的漏失，加入隨鉆堵漏材料HIFlex150、HIFlex250和JHCarb150各2 t，強鉆至井深4 173.53 m后液面正常；4)鉆至井深4 287.33 m時又發(fā)生了漏速4.0 m3/h的漏失，強鉆至井深4 309.33 m后液面正常；5)繼續(xù)鉆至井深4 613.52 m時發(fā)生了漏速2.0 m3/h的漏失，加入隨鉆堵漏材料HIFlex150、HIFlex250和JHCarb150各2 t，強鉆至井深4 660.01 m后液面正常，后無漏失情況，順利鉆至設(shè)計井深，完鉆時油基鉆井液密度為1.45 kg/L，且固井順利。焦頁17-4HF井堵漏作業(yè)效果表明，油基鉆井液隨鉆防漏堵漏體系能很好地封堵裂縫，降低漏失量，減少堵漏時間。

4.2.3 焦頁65-3HF井

焦頁65-3HF井完鉆井深5 955.00 m，完鉆時油基鉆井液密度1.39 kg/L，井底垂深3 696.00 m，鑒于該井三開鉆進(jìn)中在井深4 067.00，4 080.00，4 096.00，5 210.00和5 907.00 m處發(fā)生了不同程度的漏失，為保證下套管和固井作業(yè)順利，下套管前需要采用隨鉆防漏堵漏體系對地層進(jìn)行承壓堵漏。

該井承壓堵漏井段為3 660.00～5 955.00 m，配制堵漏漿110 m3，其中堵漏材料配方為3.0% JHcard150+2.0%HIFLEX250+3.0% H-Seal+3.0% JHCarb150+3.0%JHCarb250。下鉆至井深5 955.00 m，循環(huán)一周，排量25～30 L/s，每10 min監(jiān)測1次油基鉆井液的密度，后分3次共注入100 m3堵漏漿，注配堵漏漿時多次活動鉆具，注替完以后起鉆至堵漏漿液面以上，逐步開泵至25～30 L/s循環(huán)無漏失。關(guān)井憋壓，憋擠壓力≥2.4 MPa，憋擠排量5～2 L/s，憋擠量≤6 m3，觀察記錄井口壓力變化情況。憋擠壓力達(dá)到3.2 MPa且30 min壓力不下降，分2～3次泄壓，并記錄返吐情況。下鉆至井底(井深5 955.00 m)，循環(huán)篩除堵漏材料，循環(huán)鉆井液至均勻后起鉆。該井下套管順利，且固井質(zhì)量優(yōu)良。

5 結(jié)論與建議

1) 研制了一種由硬質(zhì)剛性顆粒、可變形柔性粒子和彈性顆粒組合而成的油基鉆井液用隨鉆防漏堵漏體系，利用各組分間的協(xié)同作用封堵裂縫，形成堅硬牢固的低滲透率封堵層。

2) 室內(nèi)試驗結(jié)果表明，剛性堵漏劑JHCarb、變形顆粒HIFlex與彈性封堵劑H-Seal具有良好的惰性，與油基鉆井液配伍性好，封堵寬度小于3.0 mm裂縫后的承壓能力大于7 MPa。

3) 20井次的現(xiàn)場應(yīng)用表明，隨鉆防漏堵漏技術(shù)能有效解決涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊三開油基鉆井液的漏失問題，不但能大幅降低漏失量，而且可以有效提高地層承壓能力，從而提高固井質(zhì)量。

4) 建議涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊頁巖氣井在鉆進(jìn)至易漏地層前加入隨鉆堵漏材料，以預(yù)防漏失的發(fā)生；鉆進(jìn)漏失多發(fā)井段時，固井前應(yīng)用隨鉆防漏堵漏體系進(jìn)行承壓堵漏，以提高地層承壓能力，避免固井過程中發(fā)生漏失，保證固井作業(yè)順利進(jìn)行。

References

[1] 艾軍，張金成，臧艷彬，等.涪陵頁巖氣田鉆井關(guān)鍵技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2014，42(5):9-15. AI Jun,ZHANG Jincheng,ZANG Yanbin,et al.The key drilling technologies in Fuling Shale Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(5):9-15.

[2] 牛新明.涪陵頁巖氣田鉆井技術(shù)難點及對策[J].石油鉆探技術(shù)，2014，42(4):1-6. NIU Xinming.Drilling technology challenges and resolutions in Fuling Shale Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(4):1-6.

[3] 許潔，許明標(biāo).頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(自然版)，2011，8(1):80-82. XU Jie,XU Mingbiao.Exploration and exploitation technologies of shale gas[J].Journal of Yangtze University (Natural Science Edition),2011,8(1):80-82.

[4] 王中華.頁巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點及選用原則[J].中外能源，2012，17(4):43-47. WANG Zhonghua.Difficulty and applicable principle of the drilling fluid technology of horizontal wells for shale gas[J].Sino-Global Energy,2012,17(4):43-47.

[5] 張國仿.涪陵頁巖氣田低黏低切聚合物防塌水基鉆井液研制及現(xiàn)場試驗[J].石油鉆探技術(shù)，2016，44(2):22-27. ZHANG Guofang.The development and field testing of low viscosity and low gel strength polymer collapse-resistant water-based drilling fluid in the Fuling Shale Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2016,44(2):22-27.

[6] 呂開河，邱正松，魏慧明，等.自適應(yīng)防漏堵漏鉆井液技術(shù)研究[J].石油學(xué)報，2008，29(5):757-760，765. LYU Kaihe,QIU Zhengsong,WEI Huiming,et al.Study on techniques of auto-adapting lost circulation resistance and control for drilling fluid[J].Acta Petrolei Sinica,2008,29(5):757-760,765.

[7] 楊力.彭水區(qū)塊頁巖氣水平井防漏堵漏技術(shù)探討[J].石油鉆探技術(shù)，2013，41(5):16-20. YANG Li.Leak prevention and plugging techniques for shale gas horizontal wells in Pengshui Block[J].Petroleum Drilling Techniques,2013,41(5):16-20.

[8] 王燕，王平全，熊繼有，等.物理法隨鉆防漏堵漏技術(shù)與鉆井液研究現(xiàn)狀[J].斷塊油氣田，2008，15(1):93-94. WANg Yan,WANG Pingquan,XIONG Jiyou,et al.Present study on leak resistance and sealing technology while drilling and drilling fluid based on physical method[J].Fault-Block Oil & Gas Field,2008,15(1):93-94.

[9] 熊繼有，薛亮，周鵬高，等.物理法隨鉆防漏堵漏機理研究[J].天然氣工業(yè)，2007，27(7):69-72. XIONG Jiyou,XUE Liang,ZHOU Penggao,et al.Mechanism study on physical plugging while drilling[J].Natural Gas Industry,2007,27(7):69-72.

[10] 程仲，熊繼有，程昆.隨鉆防漏堵漏技術(shù)機理的探討[J].鉆采工藝，2008，31(1):36-39. CHENG Zhong,XIONG Jiyou,CHENG Kun.Mechanism analysis about the technology of leak protection and sealing with drilling[J].Drilling & Production Technology,2008,31(1):36-39.

[11] 徐同臺，劉玉杰，申威.鉆井工程防漏堵漏技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社，1997:217-220. XU Tongtai,LIU Yujie,SHEN Wei.Technology of lost circulation resistance and control during drilling engineering[M].Beijing:Petroleum Industry Press,1997:217-220.

[12] 崔迎春，張琰.分形幾何理論在屏蔽暫堵劑優(yōu)選中的應(yīng)用[J].石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2000，24(2):17-20. CUI Yingchun,ZHANG Yan.Application of fractal theometry theory to optimal selection of temporary plugging agents[J].Journal of the University of Petroleum,China(Edition of Natural Science),2000,24(2):17-20.

[13] CAENN R,DARLEY H C H,GRAY G R.Composition and properties of drilling and completion fluids[M].6th ed.USA:Gulf Professional Publishing,2011:298-312.

[編輯 令文學(xué)]

Plugging while Drilling Technology Using Oil-Based Drilling Fluid in Fuling Shale Gas Field

SHU Man1,3,ZHAO Mingkun2,XU Mingbiao1

(1.HubeiCooperativeInnovationCenterofUnconventionalOilandGas(YangtzeUniversity),Wuhan,Hubei,430100,China; 2.JiahuaTechnologyCo.Ltd.,Jingzhou,Hubei,434000,China;3.SinopecChongqingFulingShaleGasExploration&DevelopmentCo.Ltd.,Chongqing,408014,China)

The horizontal interval in the 3rd Section drilled by using oil-based drilling fluids during the development of the Jiaoshiba Block in Fuling Shale Gas Field was susceptible to low success rates in plugging operations and the reoccurrence of lost circulation due to incompatibility of lost circulation materials (LCM) and drilling fluids.Accordingly,lost circulation systems for oil-based drilling fluids were developed.Based on working principles characterized by "Joint application of rigidity and flexibility,plugging through deformation and filling by fine particles",lab tests were conducted to select JHCarb rigid LCM,HIFlex deformation particles and H-Seal elastic plugging additives to prepare plugging while drilling systems for oil-based drilling fluids.Highly compatible with oil-based drilling fluids and with outstanding performances in oil and temperature resistance,the newly developed systems may be circulated for prolonged periods in drilling fluids to eliminate the possibility of lost circulation.With pressure-bearing capacities over 7 MPa,the system could be deployed to plug fractures with widths below 3.0 mm.The system has been deployed during drilling of the horizontal well interval for shale gas development in Jiaoshiba Block by using oil-based drilling fluids.The system was proved to be capable of effectively eliminating lost circulation with velocities around 10.0 m3/h during drilling.Research results showed the plugging while drilling system of oil-based drilling fluids could effectively enhance the pressure-bearing capacities of formations and protect shale formations from lost circulation.Eventually,the system might facilitate execution of well cementation operations.

shale gas; oil-based drilling fluid; lost circulation material (LCM); Fuling Shale Gas Field; Jiaoshiba Block

2016-08-23；改回日期：2017-02-21。

舒曼(1987—)，女，湖北荊州人，2008年畢業(yè)于長江大學(xué)機電一體化專業(yè)，2014年獲長江大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)碩士學(xué)位，助理工程師，主要從事鉆井液完井液方面的研究工作。E-mail:13886608699@163.com。

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)及勘探評價”之子課題“涪陵頁巖氣水平井鉆井液及固井技術(shù)研究”(編號:2016ZX05060-015)資助。

10.11911/syztjs.201703004

TE254+.6

A

1001-0890(2017)03-0021-06