董易凡

蘇里格南區(qū)塊從2011年進(jìn)入開發(fā)階段以來，共鉆井400余口，有漏失記錄的油井14口，主要漏層集中在劉家溝。根據(jù)蘇里格南區(qū)塊三維地震數(shù)據(jù)顯示，從東北至西南有一條天然斷層帶且斷層帶上裂縫發(fā)育豐富。04井所在的某井叢以及過往發(fā)生漏失的井都在這個(gè)斷層帶上。某井叢目前有兩口井存在漏失現(xiàn)象，04井為大井段嚴(yán)重漏失，07井為輕微漏失。在這條斷層帶上完井的井叢共有11口井出現(xiàn)過漏失現(xiàn)象，占總漏失井?dāng)?shù)的78.6%。而04井發(fā)生的大井段嚴(yán)重漏失，且主力漏層為石千峰地層的現(xiàn)象在蘇里格南區(qū)塊還是前所未有的。

1　井漏處理數(shù)據(jù)分析

1.1　井況概述

某井叢04井自2016年4月17日凌晨1點(diǎn)在劉家溝地層鉆進(jìn)至3 188 m首次發(fā)生漏失，井口失返，鉆至完鉆井深時(shí)共計(jì)37.13天，整個(gè)過程中共計(jì)漏失泥漿5 162 m3，日漏失量最高達(dá)540 m3，最高漏速為85 m3/h，主要的漏失地層為石千峰組。每鉆遇新地層，都會(huì)有嚴(yán)重漏失產(chǎn)生。

該井的施工方主要使用的堵漏材料：?jiǎn)畏釪F-1，剛性隨鉆堵漏劑GZD-B、GZD-C、GZD-D，承壓堵漏劑（膨脹植物纖維聚合物）MDF，綜合堵漏劑。共計(jì)堵漏施工26次，其中打堵漏泥漿21次，共計(jì)553 m3，打水泥塞4次，共計(jì)64 m3，用固壁堵漏劑（GBF）1次35 m3。

在堵漏、鉆塞與鉆進(jìn)的往復(fù)交叉之間，多個(gè)PDC鉆頭的復(fù)合片在進(jìn)尺非常少的情況下嚴(yán)重?fù)p害，從起出的鉆頭外形分析，證實(shí)了還有另一個(gè)復(fù)雜工況需要處理：井下疑似落物。為了打撈落物，共計(jì)下入磨鞋3次，其中第1次未下入打撈杯，第2次與第3次均下入打撈杯（表1）。從打撈杯中發(fā)現(xiàn)有鐵屑與PDC復(fù)合片碎齒。

2016年5月19日，在第4次鉆塞至3 493 m時(shí)，鉆頭偏出原有井眼造出新井眼，考慮到井下落物問題尚未解決，決定放棄原來的井眼，繼續(xù)鉆進(jìn)新井眼至完鉆。在固井作業(yè)前漏速仍為2 m3/h。

表1　蘇里格南區(qū)塊某井叢04井鉆頭及打撈工具消耗概況

從首次漏失發(fā)生，共下鉆27次，額外消耗12個(gè)PDC鉆頭?？傮w上，這次事故處理的管理是有提高空間的，而對(duì)漏失的反應(yīng)處理上也有欠妥之處。最終意外的新眼井，方才去除了落物對(duì)鉆頭的影響，在較小的漏失情況下順利完鉆。

1.2　非正常生產(chǎn)時(shí)間（NPT）

04井NPT分析:

1）因?yàn)槁┦鶎?dǎo)致的NPT為23.47天，占該井總NPT比例為49.19%；

2）井下落物導(dǎo)致的NPT為6.6天，占總NPT比例為13.84%；

3）總的NPT占這口井的總鉆井周期（從二開開始到完鉆井深）為66.62%；

4）這口井的總施工時(shí)間超出目標(biāo)周期25.71天（已超過一口1 400 m位移的完井周期）。

1.3　成本數(shù)據(jù)

根據(jù)處理04井復(fù)雜工況所耗費(fèi)的時(shí)間與材料，及現(xiàn)有掌握的數(shù)據(jù)，核查增加成本大體如下：

1）超長(zhǎng)的鉆井周期所關(guān)聯(lián)的額外每日鉆機(jī)運(yùn)營成本；

2）4個(gè)螺桿與2個(gè)MWD都在堵漏過程中被堵漏材料充滿堵塞，導(dǎo)致了額外的工具返修成本；

3）井下落物導(dǎo)致額外9個(gè)PDC鉆頭的損壞（預(yù)估每個(gè)鉆頭5萬元，9個(gè)鉆頭共計(jì)45萬元）；

4）漏失泥漿總量5 162 m3，該井所用泥漿成本、添加劑成本與堵漏材料成本的總和為2 463 548元；

5）水泥漿堵漏相應(yīng)的施工和材料成本。

2　井漏處理方法分析

2.1　地質(zhì)預(yù)測(cè)與提示

目前對(duì)天然裂縫地層的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，還有很大的難度。地質(zhì)部門只能根據(jù)三維地震資料，圈定可能存在斷層和天然裂縫的區(qū)域，做出粗略的預(yù)測(cè)與提示。但是對(duì)單井的具體裂縫發(fā)育、走向及寬度等信息，還沒有行而有效的方法去獲取，地質(zhì)上存在很大的不確定性。這樣就給實(shí)際的工程造成了一定的難度。一個(gè)井叢，由于每口井的方位不同，可能遇到的漏失程度也會(huì)不同。以某井叢9口井為例，也只有04井和07井有漏失現(xiàn)象。其中07井為輕微漏失，漏失層為劉家溝和石千峰但主要為劉家溝。在04井發(fā)生嚴(yán)重漏失后，如果有詳盡的裂縫發(fā)育走向的信息，側(cè)鉆繞障控制漏失會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。如果有裂縫寬度的信息，堵漏材料和方法的選擇也會(huì)變得有針對(duì)性。不過04井的漏失經(jīng)驗(yàn)給之后07井施工在地質(zhì)上提供了借鑒。

2.2　井漏處理材料選擇

針對(duì)不同漏失類型和機(jī)理，基于對(duì)此區(qū)塊地質(zhì)情況的了解和經(jīng)驗(yàn)[1]，來選擇不同控制漏失材料和方法顯得尤為重要。施工方在處理此次漏失的過程中，一般都是先用隨鉆堵漏劑堵漏，效果不明顯，然后起鉆換光鉆桿，采用綜合堵漏劑+剛性隨鉆堵漏劑+單封+果殼+承壓堵漏劑來控制漏失，這種以擴(kuò)大顆粒直徑分布的堵漏方法[2]對(duì)于天然裂縫地層有一定的效果，可是如果裂縫過大，只能控制漏速而不能完全封堵。所以只能采用水泥來封堵漏層。但是經(jīng)過多次堵漏之后，由于沒有準(zhǔn)備針對(duì)天然大裂縫的更大粒徑封堵材料，被迫沿用以上的方法，在鉆遇新地層新漏層后，導(dǎo)致過多的起下鉆次數(shù)以更換鉆具組合、更換堵漏方法。

在漏失發(fā)生后，根據(jù)漏失的嚴(yán)重程度，通常采用減小泥漿比重或在泥漿里加入堵漏劑的方式來控制漏失，但是在以上方法不能成功時(shí)，有必要引入一種非泥漿體系[3]。這類非泥漿體系需要具備以下特征：

1）較低的初始黏度、較好的流動(dòng)性，可以很好地流入漏失地層；

2）有足夠大的最終剪切強(qiáng)度來抵抗漏點(diǎn)處的井筒壓力差；

3）高溫高壓下的永久穩(wěn)定性；

4）較低的比重以減小頂替時(shí)的靜液柱壓力；5）簡(jiǎn)便的地面混配。

針對(duì)蘇里格南區(qū)塊的實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)，有兩種非泥漿體系適用于以上天然裂縫性地層。一種是固壁堵漏劑（GBF），另一種是觸變水泥。

2.2.1非泥漿體系固壁堵漏劑

固壁承壓封堵劑是一種集高失水、高強(qiáng)度、高承壓和高酸溶集于一體的堵漏劑，堵漏漿液泵入井下遇到漏層在壓差作用下迅速失水，很快形成具有一定初始強(qiáng)度的濾餅而封堵漏層。

堵漏原理：架橋+高失水+固化。采用固壁承壓堵漏劑承壓堵漏技術(shù)，以固壁承壓封堵劑為主，配合粗、中、細(xì)顆粒狀橋堵材料作為架橋粒子。施工過程中采取憋壓的做法，針對(duì)漏失井段進(jìn)行承壓堵漏。堵漏漿配方：清水+32%GBF+5%云母（粒徑3～5mm）+5%核桃殼（粒徑5～17mm）。

固壁堵漏劑曾在蘇里格南區(qū)塊有成功的先例，在04井唯一一次的應(yīng)用中也取得了很好的效果，一次堵漏成功縮短了作業(yè)時(shí)間。但是在實(shí)際應(yīng)用中GBF也有一定的局限性：

1）成本相比其他堵漏材料較高；

2）不能與泥漿相兼容，泵送頂替過程中必須有前置液和后置液把它和泥漿相隔開，如果GBF被泥漿污染，黏度會(huì)瞬間增高，對(duì)作業(yè)造成風(fēng)險(xiǎn)；

3）需要與水混配，比重比較低，在儲(chǔ)層段使用可能有井控風(fēng)險(xiǎn)。

在04井中，施工方由于以下幾種原因沒有繼續(xù)使用GBF：

1）成本相比其他堵漏材料較高；

2）與供應(yīng)商沒有有效合同；

3）研發(fā)的同等功效的產(chǎn)品質(zhì)量都差強(qiáng)人意。

2.2.2非泥漿體系觸變水泥

針對(duì)常規(guī)水泥堵漏后依然存在輕微漏失的情況，也曾建議蘇里格南區(qū)塊使用觸變水泥來堵漏，這是一種低成本而高效的堵漏材料。觸變性水泥漿具有剪切作用下膠凝結(jié)構(gòu)被破壞以及靜止后膠凝結(jié)構(gòu)快速恢復(fù)的特性，進(jìn)入地層靜止后便產(chǎn)生很大的剪切強(qiáng)度，從而提高水泥漿在地層中的均勻分布，形成更有效的封堵。以下是具體的觸變水泥實(shí)驗(yàn)室模擬的結(jié)果。

水泥漿配方：華銀水泥+5%BXF-200L（AF）+1.3%觸變劑BCJ-200S+水+0.15%BXR-200L（ρ=1.89 g/cm3）。

75℃靜置10 min靜切力46 Pa、30 min靜切力65 Pa。

流變性能測(cè)試：水泥漿流變測(cè)試體現(xiàn)出明顯的滯后環(huán)，放置重新攪拌可恢復(fù)原來流變性能（表2）。

稠化性能測(cè)試：稠化時(shí)間175 min，過渡時(shí)間8 min，初始稠度24BC。稠化攪拌馬達(dá)中途停機(jī)30 min，開機(jī)后稠度值升到35BC后回歸正常。失水、強(qiáng)度：失水量（75℃、6.9 MPa）24 mL；75℃強(qiáng)度11.5 MPa(12 h)、25.4 MPa(24 h)。

表2　觸變水泥流變性能測(cè)試

觸變水泥與常規(guī)水泥在成本上相差無幾，但是在封堵效果上由于觸變水泥的良好觸變性，使得其最終封堵效果大大好于常規(guī)水泥。但是以注水泥的方法封堵地層也有一定的局限性：

1）注水泥作業(yè)本身有一定的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；

2）水泥凝固之后在鉆塞過程中，由于水泥的強(qiáng)度硬度均大于地層，很可能造成側(cè)鉆；

3）鉆塞過程推薦使用牙輪鉆頭，鉆進(jìn)過程使用PDC鉆頭，隨著井身增加會(huì)導(dǎo)致起下鉆換鉆頭的時(shí)間增加；

所以在常規(guī)堵漏能達(dá)到效果的情況下，不推薦使用注水泥的方法封堵地層。

2.3　井漏處理措施的選擇

對(duì)于某井叢04井這種天然裂縫發(fā)育豐富的地層，通常最為有效的處理方法是在地面泥漿準(zhǔn)備充足的情況下邊漏邊鉆，或者在做好井控保護(hù)的同時(shí)盲打，以快速鉆進(jìn)通過漏層，然后一次性封堵。但是后來在井筒中發(fā)現(xiàn)疑似落物，阻礙了其快速鉆進(jìn)，故造成了更多的交替處理漏失和落物打撈的時(shí)間。造成了實(shí)際中只能鉆開一段，立即控制漏速然后再鉆開一段，再次控制漏失的方法。這樣的井漏處理措施不是最佳的選擇。而在之后意外側(cè)鉆后，快速通過漏層至完井驗(yàn)證了快速通過漏層方法的效果。

2.4　井漏次生井下復(fù)雜情況處理

通過對(duì)整個(gè)處理疑似井下落物的過程來看，3次磨鞋2次打撈杯的下入，并沒有達(dá)到實(shí)際的效果，井下硬物損傷鉆頭的情況依然存在。從打撈的結(jié)果來看，有少量的鐵屑但大部分是PDC的碎齒。究竟井底是什么樣的落物，并沒有一個(gè)確定的結(jié)論。但從起出的鉆頭損傷和整個(gè)落物處理過程來分析，原因很可能是由于施工方在鉆塞過程中錯(cuò)誤地選擇鉆頭。為了少一趟鉆，使用PDC鉆頭鉆塞。但由于水泥塞硬度較大，用PDC鉆頭鉆塞有很大的側(cè)鉆風(fēng)險(xiǎn)，再者如果井下掉塊太多，一些硬質(zhì)的掉塊凝固在水泥之中，在PDC鉆遇這些包裹在水泥石的硬物時(shí)更容易受到交變沖擊載荷的影響而損傷并造成金剛石復(fù)合片崩裂。隨著崩齒在井底的增多和累積，對(duì)新入的鉆頭也會(huì)造成極大的磨損。同時(shí)不斷的PDC鉆頭牙齒的損傷也使井下落物情況越來越嚴(yán)重。就單從下入的處理工具來看，單一低效的打撈工具也是井下落物處理失敗的重要原因之一。針對(duì)這種情況，帶引鞋的落物打撈藍(lán)要更為適用[4]。如果不是計(jì)劃外的側(cè)鉆，整個(gè)施工處理時(shí)間還要往后延長(zhǎng)。

2.5　應(yīng)急管理和措施

面對(duì)這樣突發(fā)性大面積天然裂縫漏失，處理起來難免會(huì)措手不及，在短時(shí)間內(nèi)找不到有效的應(yīng)對(duì)方法從而增加物質(zhì)和時(shí)間的成本，所以相匹配的應(yīng)急管理和措施顯得尤為重要。成功的漏失控制必須建立在一套系統(tǒng)的完整的應(yīng)急管理預(yù)案之上。應(yīng)急管理預(yù)案包括兩個(gè)部分：堵漏方法決定樹和堵漏材料的儲(chǔ)備管理[5]。通過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，針對(duì)不同的漏失程度和表現(xiàn)，根據(jù)決定樹來選擇不同的控制方法。當(dāng)控制失敗時(shí)進(jìn)而根據(jù)決定樹去實(shí)施另一種更具針對(duì)性的措施。但是堵漏的成功不只依靠有針對(duì)性的措施還依靠充足多樣的堵漏材料供應(yīng)鏈。堵漏材料的儲(chǔ)備管理就是基于此建立起來的。根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)情況庫房的調(diào)配能力大小，井隊(duì)儲(chǔ)備材料的分配等因素都需要考慮到應(yīng)急預(yù)案中去。由于07井的方位也和斷層裂縫帶相交，在04井發(fā)生嚴(yán)重漏失后，施工方根據(jù)04井的經(jīng)驗(yàn)建立了詳盡的應(yīng)急預(yù)案應(yīng)用于07井。07井在控制漏失處理上明顯要科學(xué)很多，節(jié)約了很多的時(shí)間。

3　結(jié)論

1）面對(duì)天然裂縫引起的嚴(yán)重漏失，地質(zhì)部門在預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)提示上是有困難的。地質(zhì)天然裂縫發(fā)育、走向及寬度的不確定性，給實(shí)際的漏失處理過程造成了很多不確定性因素。使得無論在堵漏材料準(zhǔn)備還是堵漏方法的選擇上都存在一定的盲目性。

2）以綜合堵漏劑+剛性隨鉆堵漏劑+單封+果殼+承壓堵漏劑擴(kuò)大粒徑分布的方式來應(yīng)對(duì)這種天然裂縫引起的嚴(yán)重漏失還是有一定的效果，但是當(dāng)裂縫寬度很大時(shí)，采用這種方式也只能控制漏速而不能完全封堵?；趯?duì)實(shí)際地質(zhì)情況的了解和經(jīng)驗(yàn)，選擇有針對(duì)性控制漏失材料顯的尤為重要。在沒有更多針對(duì)大裂縫的大粒徑堵漏材料可供選擇的情況下，則有必要引入非泥漿體系的堵漏材料：固壁堵漏劑和觸變水泥。但由于其各自的局限性，這些材料只能在常規(guī)堵漏材料都失效時(shí)再使用。

3）在地面泥漿準(zhǔn)備充足的情況下邊漏邊鉆，或者在做好井控保護(hù)的同時(shí)盲打，以快速鉆進(jìn)通過漏層，然后一次性封堵的方法，在應(yīng)對(duì)天然裂縫引起的大面積井漏上有積極的效果。

4）疑似井下落物損傷鉆頭，造成交替處理漏失和落物打撈的復(fù)雜局面，使得快速通過漏層的措施無法應(yīng)用。錯(cuò)誤的鉆塞鉆頭選擇可能是導(dǎo)致事故發(fā)生的原因。而打撈過程中單一而低效的工具選擇，導(dǎo)致了打撈工作的失敗，從而耽誤了更多的時(shí)間。所以在漏失發(fā)生的過程中，避免其他次生井下復(fù)雜情況是非常重要的。

5）詳盡的漏失應(yīng)急預(yù)案的建立和相關(guān)應(yīng)急管理系統(tǒng)的完善，在很大程度上提高控制漏失的工作效率。充分的物資準(zhǔn)備和有針對(duì)性的應(yīng)急措施是應(yīng)對(duì)天然裂縫大面積嚴(yán)重漏失的基礎(chǔ)。

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