許婧，王在明，張藝馨，侯怡

（中國石油冀東油田分公司鉆采工藝研究院，河北唐山 063000）

常見的鉆井液堵漏材料主要有鉆井液橋接堵漏材料、凝膠[7-9]、水泥漿[10-11]等。目前用得最多的是橋接堵漏材料，但這種堵漏材料易堆積于漏失層，循環(huán)的鉆井液會沖刷堆積的堵漏材料，破壞堵漏層；惡性裂縫漏失時，凝膠堵漏會順著漏層流失，導(dǎo)致堵漏失??；水泥漿堵漏材料由石膏、硅酸鹽、水泥及石灰等物質(zhì)組成,水泥所占比例較大，其凝固后的硬度往往大于地層硬度，重新鉆井時容易出現(xiàn)新的井眼，使老眼報廢，另外水泥漿會污染鉆井液，使鉆井液失去作用。G21X3 井是高南斜坡部位高21 斷塊構(gòu)造較高部位的一口重點預(yù)探井，目的層為東營組二段和三段，完鉆井深為4392 m。鉆至井深2670 m 時出現(xiàn)放空，鉆井液出現(xiàn)失返性漏失。在東營一段、二段共漏失4 次，先后組織8 次不同類型堵漏作業(yè)，累計漏失250 m3鉆井液，無法進(jìn)行正常鉆進(jìn)。根據(jù)G21X3 井地層井漏情況，在常規(guī)堵漏技術(shù)基礎(chǔ)上，筆者提出一種新的自固結(jié)堵漏技術(shù)。該技術(shù)針對常規(guī)復(fù)合堵漏劑易被鉆井液沖刷，堵漏易失效的問題，通過在云母、纖維、核桃殼、石英砂等材料上涂覆一層樹脂，這些涂覆樹脂的堵漏材料泵入到漏層后，在發(fā)生物理堆積的同時，還在井底溫度作用下相互之間固結(jié)，從而增加了堵漏層的強(qiáng)度，提高了堵漏成功率。

1 地質(zhì)工程概況

1）地質(zhì)簡況。冀東油田高尚堡區(qū)域構(gòu)造屬于渤海灣盆地黃驊坳陷南堡凹陷北部，高尚堡構(gòu)造帶可進(jìn)一步分為3 個局部構(gòu)造，即高柳斷層以南的高南斷背斜（斷鼻）構(gòu)造帶、高柳斷層以北的高尚堡披覆背斜構(gòu)造帶及高北斷層上升盤的高北斷鼻構(gòu)造。G21X3 井位于高南斜坡部位高21 斷塊構(gòu)造較高部位，該井鉆遇的地層自上而下分別為第四系平原組（Qp）、上第三系明化鎮(zhèn)組、館陶組、下第三系東營組。巖性主要為碎屑巖，包括礫巖、砂巖、粉砂巖及泥巖等。漏失層位在東營組一段（Ed1）2670 m 到東營組二段2846 m 附近，巖性為礫砂巖與泥巖互層，存在斷層和裂縫[12]，漏失原因判斷為斷層漏失。

2）工程簡況。該井一開使用φ444.5 mm 鉆頭，采用膨潤土-聚合物鉆井液鉆至井深301 m ；二開使用φ311.1 mm 鉆頭，采用聚合物鉆井液鉆至井深2428 m；三開使用φ215.9 mm 鉆頭，采用低自由水鉆井液鉆至井深4392 m。該井三開東營組一段（Ed1）2670 m 到東營組二段2846 m 附近鉆進(jìn)期間發(fā)生4 次井漏，堵漏8 次，井漏及堵漏情況統(tǒng)計見表1。由表1 可以看出，2676～2852 m 漏失情況較為嚴(yán)重，多次常規(guī)復(fù)合堵漏和水泥堵漏效果不明顯，屬于嚴(yán)重的斷層漏失。

表1 G21X3 井東營組一段、二段應(yīng)用自固結(jié)堵漏劑之前井漏及堵漏情況

2 井下自固結(jié)堵漏技術(shù)

自固結(jié)堵漏劑是一種新型的用于鉆井堵漏的堵漏劑，在井下溫度作用下各種堵漏劑可以相互作用，大幅提高堵漏成功率。由圖1 可知，堵漏材料在裂縫、孔隙內(nèi)富集，緊密接觸，在井底高溫條件下固結(jié)一體實現(xiàn)有效封堵。現(xiàn)場施工工藝沿用原來復(fù)合堵漏的施工工藝，操作簡便，適用性廣。

圖1 井下自固結(jié)堵漏的基本原理

3 室內(nèi)實驗

自固結(jié)堵漏劑是由常規(guī)復(fù)合堵漏材料如云母、纖維、核桃殼、石英砂、貝殼等表面涂敷5%～15%的環(huán)氧樹脂組成的，在井下溫度的作用下發(fā)生縮聚反應(yīng)形成三維體型結(jié)構(gòu)樹脂，增加了堵漏劑中各個組分之間的固結(jié)力，能夠抵抗鉆井液的沖刷，提高堵漏層的強(qiáng)度和堵漏成功率。自固結(jié)堵漏劑堵漏配方如下。

滲透性漏失及小漏配方：10%樹脂石英砂+15%樹脂貝殼+3%樹脂核桃殼+0.5%礦物纖維（3 mm）

中漏配方：8%樹脂石英砂+11%樹脂貝殼+2%樹脂核桃殼+10%樹脂云母+0.4%纖維

大漏配方：5%樹脂石英砂+11%樹脂貝殼+5%樹脂核桃殼+10%樹脂云母+0.4%纖維

3.1 自固結(jié)堵漏材料形貌觀察

自固結(jié)堵漏材料的形貌見圖2 和圖3?？梢钥闯?，涂覆的熱塑性環(huán)氧樹脂均勻包裹在堵漏材料上。

圖2 涂覆熱塑性環(huán)氧樹脂的堵漏材料

圖3 自固結(jié)堵漏材料微觀形貌觀察

3.2 常規(guī)復(fù)合堵漏與自固結(jié)堵漏濾餅形貌對比

對常規(guī)復(fù)合堵漏材料與自固結(jié)堵漏材料進(jìn)行室內(nèi)堵漏實驗評價，其濾餅的形貌見圖4 和圖5。

圖4 常規(guī)復(fù)合堵漏與自固結(jié)堵漏濾餅形貌對比

圖5 不同堵漏材料固結(jié)后微觀形貌對比

由圖4 和圖5 可以看出，常規(guī)復(fù)合堵漏濾餅松散無膠結(jié)，自固結(jié)堵漏材料黏接牢固；常規(guī)堵漏材料顆粒之間松散堆積，而自固結(jié)堵漏材料固結(jié)后顆粒間被膠黏劑牢固黏接。

3.3 室內(nèi)不同溫度下固結(jié)效果評價

在室內(nèi)60～150 ℃下，對復(fù)合自固結(jié)堵漏材料進(jìn)行固結(jié)時間評價，結(jié)果見表2。由表2 可知，隨溫度的不斷升高，自固結(jié)堵漏劑的固結(jié)時間不斷縮短，能滿足60～150 ℃下的堵漏施工。

表2 不同類型堵漏配方固結(jié)時間

3.4 堵漏配方承壓評價

針對1、3、5 mm 漏失通道尺寸，對自固結(jié)復(fù)合堵漏配方進(jìn)行了不同溫度下的封堵性測試，結(jié)果見表3?？芍?，3 個配方整體堵漏效果較好，承壓能力均能達(dá)到6 MPa 以上。

表3 不同漏失通道的承壓能力對比

4 現(xiàn)場應(yīng)用

根據(jù)前期井漏情況，現(xiàn)場采用液面實時監(jiān)測技術(shù)，綜合判斷漏失速度、漏點位置、漏層壓力系數(shù)、漏失類型和漏失通道尺寸；根據(jù)室內(nèi)實驗結(jié)果，進(jìn)一步確定現(xiàn)場堵漏的堵漏配方，制定可操作性強(qiáng)的堵漏工藝。選用中漏配方與現(xiàn)場鉆井液20 m3混合配比，總濃度為31.4%。

下光桿鉆至漏層2685 m，泵入20 m3自固結(jié)堵漏漿，泵入排量為17 L/s，泵完自固結(jié)堵漏漿后替漿3 m3。關(guān)封井器，單凡爾擠注自固結(jié)堵漏漿20 m3，擠注排量3 L/s。井口壓力升到最高泵壓6 MPa,停泵降至5 MPa，穩(wěn)壓3 h 降至3 MPa，關(guān)井靜堵12 h。堵漏完成12 h 后，循環(huán)篩除自固結(jié)堵漏鉆井液，起鉆進(jìn)套管內(nèi)承壓，累計憋入2.1 m3鉆井液，憋壓6.0 MPa，穩(wěn)壓15 min 未降，開井返吐0.5 m3鉆井液。起鉆換雙扶正器通井，下鉆至2688 m 無遇阻，循環(huán)過程中鉆井液未發(fā)生漏失，鉆塞至2748 m 無漏失，堵漏成功。

5 結(jié)論

1.自固結(jié)堵漏技術(shù)是在常規(guī)復(fù)合堵漏材料上涂敷熱塑性環(huán)氧樹脂后，在井底溫度作用下樹脂發(fā)生縮聚反應(yīng)，堵漏材料相互固結(jié)，且固結(jié)強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)牢固，具備耐沖刷、承壓強(qiáng)度高的特點，可提高堵漏效果

2.自固結(jié)堵漏技術(shù)配方穩(wěn)定，固結(jié)時間滿足各種漏失情況需要。工藝簡單，施工方法與常規(guī)復(fù)合堵漏方法相同，且鉆井液過循環(huán)篩后可以重復(fù)利用，安全可靠，降低經(jīng)濟(jì)成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。