任保友，劉鋒報(bào)，徐興梁，羅威

（1.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院，四川成都610500；2.中國(guó)石油塔里木油田公司，新疆庫(kù)爾勒841000）

克深某區(qū)構(gòu)造帶屬于塔里木山前地區(qū)庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造，第三系鹽膏層普遍發(fā)育，巖性復(fù)雜，在鉆探施工過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生井漏現(xiàn)象，常規(guī)鉆井技術(shù)難以保障井下安全。針對(duì)鹽膏層高密度鉆井液漏失形成了一套單項(xiàng)集成技術(shù)。通過(guò)前期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)形成的，解決鹽間及目的層的漏失問(wèn)題，具有較好的實(shí)用性。形成了較成熟的山前防漏堵漏技術(shù)體系，降低了對(duì)油氣層的傷害，提高了地層的承壓能力，縮短了鉆井周期。針對(duì)以上的鉆完井液面臨的難題，有必要開(kāi)展持續(xù)的攻關(guān)，解決生產(chǎn)技術(shù)難題，保障深部地層勘探開(kāi)發(fā)的需要。

1 克深區(qū)塊井漏統(tǒng)計(jì)與地質(zhì)特征

1.1 克深某區(qū)塊漏失情況統(tǒng)計(jì)

2013～2016年，統(tǒng)計(jì)顯示庫(kù)車山前克深某區(qū)近4年共完鉆井70口余井，漏失井平均單井漏失鉆井液671.51m3，平均單井損失時(shí)間281.14h。平均91%的井會(huì)發(fā)生漏失，漏失主要發(fā)生在鹽膏層，占全井段的53.4%，其次是目的層漏失，占34.7%。

1.2 克深某區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)

根據(jù)對(duì)地質(zhì)錄井資料和測(cè)井資料的綜合分析，庫(kù)車山前復(fù)合鹽層屬于古近系地層，鹽層分布在1526～7945m，最大厚度3914m，預(yù)測(cè)地層孔隙壓力系數(shù)自新近系康村組底部開(kāi)始升高為異常高壓，為1.25g/cm3左右，至庫(kù)姆格列木群地層孔隙壓力升至最高為1.96g/cm3，從上至下細(xì)分4個(gè)巖性，依次是泥巖段、膏鹽巖段、白云巖段、膏泥巖段。地層破裂壓力當(dāng)量鉆井液密度為2.30～2.45g/cm3，而鹽間高壓鹽水，壓力系數(shù)最高2.47，鹽間最高鉆井液密度2.55g/cm3，鉆進(jìn)鹽層時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)近平衡鉆進(jìn)，對(duì)鉆井液密度難以把控，同時(shí)增加了井漏卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)。預(yù)計(jì)本區(qū)鉆探風(fēng)險(xiǎn)將在古近系庫(kù)姆格列木群鉆遇膏鹽巖地層，巖性為巨厚白色膏鹽巖、石膏、膏質(zhì)泥巖與厚層褐色泥巖不等厚互層，分層性較強(qiáng)，偶夾薄砂層，中下部見(jiàn)區(qū)域性標(biāo)志層白云巖。鹽層厚度較大，埋藏深，鄰井在鉆達(dá)此層段出現(xiàn)溢流，本區(qū)段存在高壓鹽水層，注意預(yù)防溢流、井漏卡鉆等事故。該地區(qū)已鉆井表明，鹽層分布的深度、厚度縱橫向差異大。導(dǎo)致地層速度縱橫向變化劇烈，在速度場(chǎng)建立的過(guò)程中還存在不確定因素，造成安全和鉆井壓力窗口窄、井漏、溢流等復(fù)雜情況，由于該區(qū)淺層礫巖、膏鹽巖發(fā)育，膏泥巖段過(guò)程中可能鉆遇反沖斷層，鉆遇多套膏泥巖段巖性組合。因此，設(shè)計(jì)的構(gòu)造形態(tài)、層位預(yù)測(cè)可能與實(shí)鉆存在一定的差異。

2 堵漏技術(shù)難點(diǎn)分析

2.1 鹽膏層鹽間富含薄弱層，在高密度鉆進(jìn)中超出井段安全承壓能力

在常規(guī)鹽膏層不用擔(dān)心井漏問(wèn)題，由于該地區(qū)復(fù)合鹽膏層巖性與礦物組成復(fù)雜，在同一井段存在不同地層壓力系統(tǒng)，若共處同一密度鉆井液壓力維持下，難以保證地層失穩(wěn)、井漏等問(wèn)題，通過(guò)堵漏等方法提高鹽間地層的承壓能力。就鹽膏層的物理及化學(xué)性質(zhì)看，純鹽或純膏層不存在漏失條件，但當(dāng)出現(xiàn)泥巖、砂巖或泥巖與鹽共生的情況時(shí)，由于井壁的均質(zhì)性受到破壞，承壓能力降低，發(fā)生漏失的可能性增大，因此如何避免這種現(xiàn)象有待于進(jìn)一步探索[1-2]。對(duì)于超高壓高產(chǎn)鹽水層中的裂縫以及膏泥巖弱薄弱的膠結(jié)面，地層本身承壓能力較弱，高密度的鉆井液必然會(huì)引起鹽間薄弱地層漏失，若在高壓差條件下，物性較好、滲透性較強(qiáng)、欠壓實(shí)砂巖，則表現(xiàn)為孔隙發(fā)育地段極易發(fā)生漏失，例如在X4井段庫(kù)姆格列木群（E1-2Km）6616.0～7714.5m，鉆厚1098.5m。在該層泥巖段、膏鹽巖、膏泥巖段、底砂巖段都夾薄層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖和鹽巖條帶，特別是底部中厚層狀灰褐色細(xì)砂巖、膏質(zhì)細(xì)砂巖（各一層）、含膏泥巖、粉砂質(zhì)泥巖（各一層）為漏失高發(fā)井段。

在鹽底薄層泥巖（或提前鉆遇目的層）易發(fā)生惡性井漏。如克深X1井剛鉆穿鹽層底部進(jìn)入白堊系巴什基奇克組7432.45m用密度為1.91g/cm3的油基鉆進(jìn)液發(fā)生井漏（漏失0.4m3，漏速12m3/h），隨后鉆進(jìn)7440m后又發(fā)生井漏，調(diào)整鉆井液降密度處理1.82g/cm3并配合隨鉆堵漏劑堵漏成功，本次累計(jì)漏失油基鉆進(jìn)液93.1m3。

2.2 鉆進(jìn)液密度窗口窄，井漏溢流并存

塔里木油田山前構(gòu)造高壓鹽水層壓力梯度高，高壓鹽水層分布無(wú)規(guī)律性，鉆進(jìn)過(guò)程中難以預(yù)測(cè)鹽水層，同一裸眼段的安全密度窗口窄，裂縫、微裂縫發(fā)育，導(dǎo)致溢漏同存現(xiàn)象頻繁，井漏和溢流交替，鉆井液漏失嚴(yán)重，處理過(guò)程復(fù)雜，存在較大的井控難題。高壓鹽水層一般集中于抗張能力低、膠接弱面的粉砂巖中，想要提高薄砂層的承壓能力就難以保證井底不漏失，很難找到維持壓力平衡密度區(qū)間，鹽膏層發(fā)育高壓鹽水層，鹽水溢流后，維持更高鉆井液或壓井液密度，致鹽下異常高壓形成的高壓非構(gòu)造裂縫，加劇了薄弱層的漏失。伴隨鹽水入浸、井漏的反復(fù)，此過(guò)程中往往會(huì)造成鉆井液的嚴(yán)重污染，引發(fā)井下的復(fù)雜，甚至造成井下發(fā)生惡性卡鉆。

在克深X5、X3、X4井鉆進(jìn)鹽層時(shí)均出現(xiàn)高壓鹽水層溢流壓井后出現(xiàn)的井漏，克深X5井鉆進(jìn)至井深6975.28m，發(fā)現(xiàn)溢流，采用相對(duì)密度2.58g/cm3油基鉆井液及濃度15%堵漏鉆井液邊滲漏邊鉆進(jìn)至井深7229m。井段7148.58～7229m，漏失鉆井液3次，累計(jì)漏失201.0m3，節(jié)流循環(huán)壓井成功后,開(kāi)始實(shí)施鹽間高壓鹽水層放水泄壓。同樣在X3鉆進(jìn)至7175.79m膏鹽巖段下部循環(huán)鉆井液時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流，壓井時(shí)發(fā)生井漏；井段7234～7433.34m膏鹽巖段下部鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生井漏。

3 鹽間及鹽底薄弱層漏失治理技術(shù)

3.1 鉆井液體系選擇

高密度抗高溫油基鉆井液是以柴油為基礎(chǔ)油，采用了抗高溫的乳化劑、潤(rùn)濕劑、親油膠體等主要添加劑形成的油包水型高密度油基鉆井液體系。適用于高難度深井、超深高溫井；強(qiáng)水敏性泥巖地層；大段含鹽膏地層，高壓力系數(shù)地層等。該體系主要優(yōu)點(diǎn)有抗高溫性；抗污染性；潤(rùn)滑性；對(duì)高壓頁(yè)巖地層，可以更低密度鉆進(jìn)等。

該鉆井液技術(shù)是為了解決山前7000m左右埋深鹽膏層及大段鹽膏層而引進(jìn)的新技術(shù)。該技術(shù)在X2井應(yīng)用，解決了超深鹽膏層鉆井、溢漏同存、“三高”鉆井液技術(shù)等諸多難題，保障了該井成功鉆至8023m。該技術(shù)的應(yīng)用，避免了因鹽底井漏而易發(fā)生的卡鉆事故，增強(qiáng)了X2、X6等井目的層易垮塌井段的井壁穩(wěn)定性，克深區(qū)塊的鹽膏層、目的層機(jī)械鉆速大幅度提高，井身質(zhì)量得到明顯改善，使鉆井液的總體成本得到大幅度下降。

3.2 高密度控壓鉆井

控壓鉆井主要是用于解決窄安全密度窗口帶來(lái)鉆井時(shí)出現(xiàn)的“噴漏同層、噴漏同存”的復(fù)雜事故有顯著的效果，因?yàn)樽鳂I(yè)時(shí)采用閉式壓力控制系統(tǒng)，更適合于控制井涌、井漏，通過(guò)動(dòng)態(tài)壓力控制或自動(dòng)節(jié)流控制，可以快速控制地層流體侵入井內(nèi)，安全性高[3]?？貕恒@井起源于欠平衡鉆井，控壓鉆井屬于過(guò)平衡鉆井，通過(guò)精確控制鉆進(jìn)、起下鉆作業(yè)過(guò)程中的環(huán)空壓力剖面，保持井底壓力大于或等于地層的孔隙壓力，限制了地層流體的溢出[4]。使井筒壓力保持在地層孔隙壓力與破裂壓力區(qū)間，進(jìn)行平衡或近平衡鉆井，控壓鉆井主要通過(guò)對(duì)井口套管壓力、流體密度、水力摩阻等的綜合控制，非常適宜孔隙壓力和破裂壓力窗口較窄的地層作業(yè)[5]。

X3、X4井鉆遇高壓鹽水層（密度2.59g/cm3），采取控壓鉆進(jìn)方式（控壓0.5～2MPa），成功鉆進(jìn)至中完井深，避免了再壓井提密度發(fā)生井漏。X3鉆至7234m，密度2.58g/cm3，循環(huán)發(fā)現(xiàn)液面上漲0.9m3，循環(huán)后更換旋轉(zhuǎn)控制頭旋轉(zhuǎn)總成，靜止3.5h后循環(huán)發(fā)現(xiàn)溢流0.9m3，提密度至2.59g/cm3循環(huán)漏失20m3。配合隨鉆堵漏泵入相對(duì)密度2.7g/cm3的重漿，控制套管壓力（2～3MPa），循環(huán)排重漿完成后接單根關(guān)旋轉(zhuǎn)控制頭、后續(xù)采用不提密度壓井控制套壓0.5～1MPa鉆進(jìn)，原密度控壓0.5～2MPa（帶旋轉(zhuǎn)控制頭）鉆進(jìn)，每天漏5～9m3，順利鉆至中完。

3.3 常規(guī)橋堵技術(shù)

控壓鉆井技術(shù)的成功應(yīng)用減少再壓井提密度后井漏發(fā)生的概率，但在控壓鉆井期間針對(duì)鹽間薄弱層承壓堵漏工作不容忽視，引起高壓鹽層井漏的原因既有壓差性漏失，也有誘導(dǎo)性漏失和壓裂性漏失，集中在鹽下異常高壓形成的高壓非構(gòu)造裂縫；膏泥巖弱的膠結(jié)面、薄弱的膏泥巖層[6]；超高壓高產(chǎn)鹽水層壓裂鹽膏層中的裂縫，以及人為提高承壓能力而致地層壓裂的井漏。當(dāng)前處理井漏最廣泛應(yīng)用的是橋接堵漏技術(shù)，通過(guò)用固體顆粒堵塞裂縫孔隙通道，在漏失孔道中起架橋和支撐作用，改變不同顆粒極配，可以在不同尺寸的裂縫孔道中起到架橋和支撐作用，在裂縫中形成穩(wěn)定封隔區(qū)域阻止鉆進(jìn)液漏失。

X3井在鉆進(jìn)7433m時(shí)發(fā)生井漏失返，該次漏失先后堵漏3次，先前2次堵漏調(diào)整濃度，材料選取，顆粒極配，再次失返性漏失，最后研究決定選取堵漏配方：8%GT-4+4%GT-3+4%GT-2+2%GT-1+3%核桃殼（粗）+6%核桃殼（中粗）+4%雷特超強(qiáng)堵漏劑+1%雷特酸溶堵漏劑成功堵漏，加入雷特超強(qiáng)堵漏劑，提高了堵漏成功率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

X4井鉆進(jìn)至井深7040m鉆進(jìn)發(fā)現(xiàn)井漏（排量16L/s,漏失油基鉆井液1.2m3,漏速6m3/h），降排量至6L/s循環(huán)觀察,不漏（地面配制KGD隨鉆堵漏鉆井液32m3,濃度9%KGD-2+3%KGD-3），泵入隨鉆堵漏鉆井液20m3循環(huán)（排量6L/s,泵壓6MPa）。短起至井深6724m，關(guān)井求壓（套壓0↗0.6↘0.5MPa,立壓0↗1.1MPa,地面配制堵漏鉆井液30m3,10%KGD-3+6%KGD-2+4%KGD-1+0.5%雷特+4%SQD-98細(xì)+3%核桃殼（中粗）+0.2%雷特纖維），試擠（泵入鉆進(jìn)液1m3,立壓0.5↗4.5↘2.8MPa,套壓1.1↗2.3↘2.1MPa），泵入堵漏鉆井液20m3至21:10替鉆井液45.5m3完至23:45關(guān)井、正擠鉆井液24m3（排量2～3L/s,立壓6.8↘4.3↗4.4MPa,套壓3.2↘2.5↗2.6MPa），停泵觀察（立壓4.4↘2.6MPa,套壓2.6MPa未變），開(kāi)井循環(huán)（排量11L/s,立壓10.5MPa,漏失油基鉆井液0.4m3,漏速2.4m3/h,降排量至7L/s,立壓7MPa,不漏）。其余井漏情況如表1所述。

表1 克深某區(qū)鹽膏層堵漏經(jīng)過(guò)

通過(guò)對(duì)克深某區(qū)庫(kù)姆格列木群的堵漏施工總結(jié)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)多次堵漏失利總結(jié)教訓(xùn)，不同漏失性質(zhì)選取橋接材料合理的比例，提升堵漏漿濃度和級(jí)配復(fù)合使用得到良好的效果。通過(guò)對(duì)雷特堵漏材料的引進(jìn)提高承壓效果明顯，封堵漏失層能力強(qiáng)，解決了高密度鉆井液條件下常規(guī)堵漏技不能起作用的漏失問(wèn)題，形成了一套具有代表性的山前防漏堵漏技術(shù)；橋接堵漏技術(shù)作為一種常規(guī)且經(jīng)濟(jì)方便的處理井漏方式，為塔里木山前高密度條件下堵漏提供有效有效解決方案。

3.4 放水降壓技術(shù)

放水降壓技術(shù)是針對(duì)高壓鹽水層通過(guò)控制環(huán)空液柱壓力剖面，使地層鹽水有控制的進(jìn)入井眼，將其循環(huán)至地面進(jìn)行處理或分離的技術(shù)[7]。放出高壓鹽水之后，改變了地層壓力系統(tǒng)，使井段的壓力非均向變得均一，降低了地層壓差范圍，有利于后續(xù)固井，提高承壓測(cè)試，降低井漏和溢流風(fēng)險(xiǎn)，改變了窄密度窗口下噴漏同存的限制條件。

X5井采用相對(duì)密度2.45g/cm3油基鉆井液鉆進(jìn)至井深6975.28m，發(fā)生高壓鹽水溢流0.5m3，套管壓力11MPa,泵入2.58g/cm3壓井液，出口密度2.45↘2.40↗2.58。最后采用相對(duì)密度2.58g/cm3油基鉆井液節(jié)流循環(huán)壓井成功。鉆進(jìn)至7159m與7226.5m滲流，采用相對(duì)密度2.58g/cm3油基鉆井液及濃度15%堵漏鉆井液（2次共40.0m3）邊滲漏邊鉆進(jìn)，鉆進(jìn)7229m發(fā)生漏失（6m3/h），進(jìn)行常規(guī)堵漏，總共漏失3次，累計(jì)漏失201.0m3。停泵觀察，出口未斷流，開(kāi)始實(shí)施鹽間高壓鹽水層由被動(dòng)放水改為主動(dòng)放水泄壓。關(guān)井觀察套壓穩(wěn)定在3.1MPa，控壓放水,節(jié)流閥全開(kāi)（排量8↘7↘6L/s,立壓5.2↘4.8↘4.2MPa,放水速度1.2↘0.8↘0m3/h）,累計(jì)放水1.8m3,觀察（套壓2.1MPa穩(wěn)定）。停鉆重復(fù)作業(yè)排水33d，鉆井液密度由2.58g/cm3降至2.40g/cm3，總計(jì)排水18次，排水215m3，順利鉆進(jìn)至中完井深，鹽底卡層也未發(fā)生漏失。

采用放水降壓工藝，可降低泥漿密度，但要注意3點(diǎn)：一是控制好壓力逐步放水，減少地層壓力波動(dòng)過(guò)大而影響井壁穩(wěn)定，過(guò)量的鹽水污染會(huì)使油基鉆井液的油水比失衡，改變了鉆井液流變性與穩(wěn)定性，同時(shí)影響裸眼井段受鹽水浸泡而失穩(wěn)定；二是只能針對(duì)定容鹽水有效（透鏡體型閉圈）；三是油基泥漿條件下。

4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

（1）針對(duì)庫(kù)車山前的鹽層復(fù)雜地質(zhì)的漏失問(wèn)題，形成了一套控壓鉆井與放水降壓、常規(guī)橋堵技術(shù)的單項(xiàng)集成配套一體化技術(shù)，具有廣泛的實(shí)用性，值得推廣應(yīng)用。

（2）在鹽膏層鉆進(jìn)過(guò)程中，要精準(zhǔn)預(yù)測(cè)好地層壓力，銜接好不同層段連續(xù)性鉆井工作，調(diào)整鉆井液密度，防止井漏與溢流。

（3）根據(jù)地震資料對(duì)地層孔隙壓力和地層破裂壓力預(yù)測(cè)，正確進(jìn)行井身結(jié)構(gòu)和套管程序設(shè)計(jì)。同一裸眼井段內(nèi)，避免有噴漏同存的地層存在，應(yīng)用動(dòng)平衡壓力快速鉆穿高壓鹽水層，提高鉆進(jìn)效率。

（4）在鉆開(kāi)高壓層之前，應(yīng)先加重鉆井液，試驗(yàn)地層承壓能力，鉆遇高壓層發(fā)生溢流時(shí)，要立即關(guān)井檢查，發(fā)生入侵和溢流將會(huì)對(duì)高密度鉆井液產(chǎn)生嚴(yán)重污染，若未能及時(shí)關(guān)井壓井要將溢流循環(huán)出來(lái)。

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