周雙君，朱立鑫，楊 森，毛 俊，李蕭杰，黃維安

（1.中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司鉆井液分公司，新疆克拉瑪依 834000；2.中國(guó)石油大學(xué)（華東）理學(xué)院，山東青島 266580；3.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院，四川成都 610500；4.中國(guó)石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，山東青島 266580）

吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊鉆井過(guò)程中井漏故障頻發(fā)，2018 年完鉆了21 口井，8 口發(fā)生井漏，漏失率達(dá)到38%。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，該頁(yè)巖油區(qū)塊的井漏主要集中在侏羅系八道灣組、二疊系梧桐溝組。井漏是鉆井過(guò)程中常發(fā)生的一種井下故障，因漏層位置難以準(zhǔn)確判斷、室內(nèi)對(duì)堵漏漿性能評(píng)價(jià)方法不完善等原因，堵漏成功率較低，使井漏成為困擾石油鉆井的世界性技術(shù)難題[1-9]。掌握地層的漏失機(jī)理，有助于選擇合適的堵漏材料，從而形成完善的防漏堵漏技術(shù)[10-16]。但吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊的漏失機(jī)理尚不明確，難以形成有效的防漏堵漏技術(shù)。因此，筆者針對(duì)吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊井漏頻發(fā)的問題，在分析漏失地層特性的基礎(chǔ)上，開展了漏失機(jī)理研究，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)處理漏失的經(jīng)驗(yàn)，制定了堵漏材料與漏失速度的匹配原則及防漏堵漏技術(shù)措施，形成了適應(yīng)于該區(qū)塊的防漏堵漏技術(shù)，取得了很好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。

1 地層特性及漏失機(jī)理分析

1.1 地層特性

1.1.1 地層巖性

吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊侏羅系頭屯河組為灰色泥巖夾砂質(zhì)泥巖及砂巖；西山窯組為灰色、深灰色泥巖，泥質(zhì)粉砂巖，細(xì)砂巖夾煤層；三工河組為灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，下部為厚層細(xì)砂巖；八道灣組為深灰色、灰色泥巖夾粉砂巖、細(xì)砂巖，含多段煤層。砂泥巖夾層較多，砂巖層較為疏松，承壓能力較低。

吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊三疊系主要分為克拉瑪依組、燒房溝組和韭菜園組，部分區(qū)域有層位缺失。克拉瑪依組為泥巖砂巖不等厚互層；燒房溝組以深褐色、紅褐色泥巖、含礫泥巖為主；韭菜園組為深褐色泥巖、含礫泥巖、砂質(zhì)泥巖，鉆井過(guò)程中井眼易失穩(wěn)，需采用合理密度的鉆井液平衡，維持井眼穩(wěn)定。

吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊二疊系主要有梧桐溝組、蘆草溝組及井井子溝組，梧桐溝組上部以泥巖為主，黏土礦物含量較高，鉆井過(guò)程中井眼易失穩(wěn)，中下部為砂礫巖，底部與蘆草溝組為不整合接觸，是漏失多發(fā)層段。

蘆草溝組為目的層，以砂巖為主，部分導(dǎo)眼鉆至井井子溝組。水平井需要在梧桐溝組造斜，而梧桐溝組井眼失穩(wěn)與井漏風(fēng)險(xiǎn)同時(shí)存在，鉆井液安全密度窗口較窄。蘆草溝組主要為一套沉積于咸化湖泊中，受機(jī)械沉積、化學(xué)沉積及生物沉積等作用的粉細(xì)砂巖、泥巖、碳酸鹽巖的混積巖，普遍發(fā)育泥晶、微晶白云石，碎屑粒徑普遍較小，粉細(xì)砂、泥質(zhì)及碳酸鹽富集層多呈互層狀分布。巖石類型主要為粉細(xì)砂巖、泥巖、碳酸鹽巖。粉細(xì)砂巖包括云質(zhì)粉細(xì)砂巖、巖屑長(zhǎng)石粉細(xì)砂巖和云屑粉細(xì)砂巖。碳酸鹽巖主要為砂屑白云巖、粉細(xì)砂質(zhì)白云巖、泥微晶白云巖?？v向上粉細(xì)砂巖、頁(yè)巖、砂屑白云巖、泥微晶白云巖的單層厚度都在厘米級(jí)，呈明顯的韻律性。蘆草溝組具有礦物成分復(fù)雜、巖性縱向上變化快、巖層薄等特征。在成巖演化過(guò)程中，巖石具有不均勻的硅化、方解石化、云化、沸石化、黃鐵礦化及鈉長(zhǎng)石化等，使巖石礦物成分復(fù)雜，巖性呈現(xiàn)多樣化。

1.1.2 地層孔隙度分布

吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊侏羅系砂礫巖孔隙發(fā)育，膠結(jié)疏松，西山窯組、三工河組和八道灣組孔隙度集中分布在5%～20%，砂礫巖孔隙發(fā)育，承壓能力較低。二疊系梧桐溝組、蘆草溝組及井井子溝組巖性主要以砂礫巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，孔隙度集中分布在4%～10%，同深度地層滲透性相對(duì)較高，為漏失多發(fā)層段。

表1 為吉45 井測(cè)井井段孔隙度解釋結(jié)果。從表1 可以看出：該井測(cè)井井段的孔隙度在3.3%～11.8%，平均為7.6%；3 247.7～3 347.8 m 井段的孔隙度變化較大，最小為6.0%，最大為10.3%；3 340.7～3 341.8 m 井段的孔隙度最小，為3.3%。

表1 吉45 井測(cè)井井段孔隙度解釋結(jié)果Table 1 Interpretation results of porosity in the logging section of Well Ji 45

1.1.3 地層裂縫分布

利用吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊部分漏失井的成像測(cè)井資料，分析該區(qū)塊漏失井漏失層位的裂縫發(fā)育情況，結(jié)果為：誘導(dǎo)縫占74.42%，高阻縫占13.95%，高導(dǎo)縫占11.63%。由此可知，吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊主要以誘導(dǎo)縫為主，含有部分高阻縫和高導(dǎo)縫[17]。由于鉆開地層以后，原始地層的應(yīng)力釋放，擠壓井眼周圍的地層，在井壁上產(chǎn)生了誘導(dǎo)裂縫。高導(dǎo)縫屬于以構(gòu)造作用為主形成的天然裂縫，誘導(dǎo)縫和高導(dǎo)縫的存在是導(dǎo)致井漏的直接原因。高阻縫為充填縫，由于充填物中有其他礦物，為閉合裂縫，對(duì)漏失影響不大。

1.2 漏失機(jī)理

形成漏失要有2 個(gè)必要條件[18-19]：1）有工作液經(jīng)過(guò)的通道（孔隙、裂縫或溶洞等）；2）存在正壓差。吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊地層存在高導(dǎo)縫，鉆井過(guò)程中又會(huì)產(chǎn)生大量的誘導(dǎo)縫。

當(dāng)鉆井液液柱作用于井壁的動(dòng)壓力超過(guò)地層裂縫內(nèi)流體的壓力，井壁與裂縫系統(tǒng)連通時(shí)即可發(fā)生天然裂縫性漏失。其漏失程度取決于井筒動(dòng)壓力與地層孔隙壓力的差、天然裂縫的發(fā)育程度及連通狀況、裂縫寬度、裂縫長(zhǎng)度、漏失通道內(nèi)流體的流變性等。

誘導(dǎo)裂縫漏失，指儲(chǔ)層本身并不存在漏失通道，但由于井下地層壓力系數(shù)低或地層破裂壓力低，在各種作業(yè)過(guò)程中誘發(fā)裂縫或者使閉合裂縫重新開啟而導(dǎo)致的井漏。以下4 種情況容易引發(fā)誘導(dǎo)裂縫性漏失：1）鉆高壓油氣層時(shí)，或在進(jìn)行壓井作業(yè)時(shí)，由于工作液密度過(guò)高，壓開低壓地層而發(fā)生漏失；2）下鉆（下套管）時(shí)下放速度過(guò)快，或是在泥包鉆頭、穩(wěn)定器的情況下提或下放鉆具，造成壓力激動(dòng)，將地層壓開而發(fā)生漏失；3）鉆井液切力過(guò)高，特別是靜切力過(guò)高時(shí)，如開泵過(guò)快，造成瞬時(shí)激動(dòng)壓力，將地層壓開產(chǎn)生漏失；4）井筒內(nèi)鉆井液動(dòng)壓力促使天然裂縫開啟而發(fā)生漏失。

吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊漏失主要集中在侏羅系八道灣組和二疊系梧桐溝組，鉆井過(guò)程中因提高鉆井液密度、排量以及開泵等原因，導(dǎo)致井下正壓差增大，形成誘導(dǎo)裂縫，造成井漏。

2 防漏堵漏技術(shù)思路及措施

2.1 防漏堵漏技術(shù)思路

根據(jù)吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊地層漏失特性，通過(guò)評(píng)價(jià)堵漏材料與防漏堵漏體系的性能，結(jié)合該區(qū)塊處理井漏的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同的漏失速度，選用不同的堵漏材料進(jìn)行防漏堵漏。堵漏材料與漏失速度的匹配原則見表2。

表2 堵漏材料與漏失速度的匹配原則Table 2 Matching principle between plugging materials and the circulation loss rate

2.2 防漏技術(shù)措施

2.2.1 上部井段防漏技術(shù)措施

1）控制鉆井液密度。鉆進(jìn)八道灣組時(shí)將鉆井液密度控制在1.25～1.45 kg/L，三開中完時(shí)控制鉆井液密度不高于1.50 kg/L。

2）控制鉆井液流變性。將鉆井液漏斗黏度控制在45～50 s，鉆進(jìn)中保持低黏、低切、低膨潤(rùn)土含量。

3）改善濾餅質(zhì)量。鉆井液中超細(xì)碳酸鈣和陽(yáng)離子乳化瀝青的含量保持在3%，控制API 濾失量不高于5 mL。

4）提高鉆井液抑制性。由于八道灣組以上的泥巖地層極易水化膨脹，鉆進(jìn)時(shí)將聚合物抑制劑含量提高到0.6%以上，鉀離子含量不低于25 000 mg/L，協(xié)同增強(qiáng)鉆井液的抑制性，防止縮徑。

5）加強(qiáng)封堵。鉆進(jìn)八道灣組以上地層時(shí)，鉆井液中超細(xì)碳酸鈣和陽(yáng)離子乳化瀝青的含量保持在3%、隨鉆堵漏劑含量保持在2%，以形成致密的濾餅，增強(qiáng)對(duì)砂巖井段的封堵。

6）工程措施。φ311.1 mm 井段選用φ290.0 mm穩(wěn)定器，或采用不帶穩(wěn)定器的鉆具組合；將排量控制在50～60 L/s，易漏失層段先以小排量頂通，再逐漸提高至正常排量，以免造成循環(huán)壓耗和激動(dòng)壓力過(guò)大；在泥巖段加強(qiáng)短程起下，以保持井眼暢通。

2.2.2 下部井段防漏技術(shù)措施

1）密度控制。鉆進(jìn)斜井段和水平段時(shí)，將鉆井液密度控制在1.50～1.60 kg/L。

2）鉆進(jìn)非易漏失層時(shí)，鉆井液中加入2%～3%復(fù)合隨鉆堵漏劑，以封堵誘導(dǎo)裂縫。

3）鉆進(jìn)易漏失層時(shí)，鉆井液中加入4%～6%隨鉆堵漏劑，使用100 目篩布，鉆穿易漏失層后換用160 目以上篩布。

4）調(diào)控鉆井液性能。下套管前嚴(yán)格控制鉆井液漏斗黏度不超過(guò)70 s，并提高鉆井液的潤(rùn)滑性，降低摩阻，下套管中途選擇合適的井段循環(huán)洗井，以避免套管下至設(shè)計(jì)井深，開泵困難憋漏地層。

2.3 堵漏技術(shù)措施

1）發(fā)生漏失后，根據(jù)漏失速度選擇堵漏材料配制堵漏漿，泵入到漏失層堵漏。當(dāng)需要泵入堵漏材料含量高的堵漏漿時(shí)，需要起鉆，更換光鉆桿鉆具組合。因?yàn)殂@具組合如果有螺桿鉆具或旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，堵漏漿中的堵漏材料可能會(huì)損壞螺桿鉆具和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)。在漏失速度較小的情況下，可以不起鉆更換鉆具組合，直接泵入堵漏漿。

2）下鉆到漏失井段上部，以小排量循環(huán)，利用液柱壓力進(jìn)行靜止堵漏。

3）在沒有漏失的情況下，緩慢提高排量，使堵漏漿進(jìn)入裂縫。

4）關(guān)井，以一定壓力擠入堵漏漿，增強(qiáng)地層承壓能力。若所鉆地層的承壓能力較弱，為了防止憋壓壓破地層，可采用不關(guān)井靜止堵漏的方式堵漏。

5）三開井鉆進(jìn)二開井段時(shí)漏失主要集中在八道灣組，需根據(jù)漏失速度選擇堵漏材料配制30～40 m3堵漏漿進(jìn)行堵漏；定向井段與水平段鉆進(jìn)梧桐溝組和蘆草溝組時(shí)漏失頻發(fā)，主要表現(xiàn)為裂縫性漏失，須采用堵漏材料含量和粒徑較大的堵漏漿堵漏。因此，需要起鉆更換光鉆桿鉆具組合泵入堵漏漿，需準(zhǔn)備20～30 m3堵漏漿。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊應(yīng)用防漏堵漏技術(shù)后，漏失發(fā)生率由38.0%降至19.7%，堵漏成功率提高到了75%，有效保障了該頁(yè)巖油區(qū)塊的開發(fā)。下面以JHW00722 井為例詳細(xì)介紹應(yīng)用情況。

JHW00722 井設(shè)計(jì)完鉆井深4 508.00 m，設(shè)計(jì)使用密度1.35～1.63 kg/L 的鉆井液鉆進(jìn)。該井鉆至井深1 844.00 m（八道灣組），接頂驅(qū)開泵頂通，出口未返漿，漏失鉆井液5 m3。鄰井JHW00724 井在鉆井和完井作業(yè)期間多次發(fā)生井漏。因此，該井采用堵漏漿進(jìn)行堵漏。配制25 m3堵漏漿，堵漏漿配方為基漿+3.0% 核桃殼（粒徑1～3 mm）+2.0% 核桃殼（粒徑3～5 mm）+2.0%綜合堵漏劑（棉籽殼+細(xì)果殼）+4.0%隨鉆堵漏劑（TP-2）+1.0%蛭石+0.3%工程纖維（FCL）?；鶟{配方為4.0%膨潤(rùn)土+0.5%聚合物抑制劑+0.7%降濾失劑+0.5%復(fù)配銨鹽+2.0%封堵劑+12.0%NaCl +7.0%KCl+3.0% 陽(yáng)離子乳化瀝青+15.0%有機(jī)鹽+2.0%液體潤(rùn)滑劑+重晶石，密度為1.55～1.60 kg/L。

將光鉆桿鉆具組合下至漏失層，降低排量泵入20 m3堵漏漿，當(dāng)堵漏漿充滿鉆桿要出鉆桿時(shí)，逐步將排量提至30 L/s，保證堵漏漿部分進(jìn)入漏失層，替漿時(shí)鉆桿中預(yù)留2 m3堵漏漿，將鉆具組合上提至安全井段，關(guān)井憋壓，實(shí)施擠注作業(yè)，控制套壓不超過(guò)2.0 MPa，進(jìn)行多次擠注，累計(jì)擠入2.6 m3堵漏漿，泄壓過(guò)程中返出0.4 m3，實(shí)際擠入2.2 m3堵漏漿。擠注作業(yè)完成后起鉆，下入常規(guī)鉆具組合洗井，以25 L/s排量循環(huán)下鉆至井底，無(wú)漏失后循環(huán)洗井，篩除堵漏劑，將排量逐步提高至32 L/s，循環(huán)過(guò)程中，液面穩(wěn)定，表明堵漏成功。該井后續(xù)鉆井過(guò)程采取上文制定的防漏堵漏技術(shù)措施，順利鉆至完鉆井深。

4 結(jié)論

1）吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊漏失層位多，其中侏羅系八道灣組、二疊系梧桐溝組為漏失高發(fā)層位，漏失類型以誘導(dǎo)裂縫漏失為主。

2）根據(jù)吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊的漏失特點(diǎn)，通過(guò)評(píng)價(jià)堵漏材料與防漏堵漏體系的性能，結(jié)合該區(qū)塊處理井漏的經(jīng)驗(yàn)，制定了堵漏材料和漏失速度的匹配原則，并針對(duì)不同井段制定了防漏堵漏技術(shù)措施，形成了適應(yīng)于該區(qū)塊的防漏堵漏技術(shù)。

3）吉木薩爾頁(yè)巖油區(qū)塊應(yīng)用防漏堵漏技術(shù)后，漏失率從38.0%降至19.7%，堵漏一次成功率提高至75%，有效保障了該區(qū)塊的鉆井安全。