何 斌

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部，天津 300450）

1 井漏復(fù)雜情況分析

井漏是鉆井過(guò)程中常見(jiàn)的現(xiàn)象，會(huì)給鉆井過(guò)程造成很多危害，每年全球因井漏事故造成的石油行業(yè)經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)十億美元[1-2]。井漏可發(fā)生在鉆井、固井、測(cè)井、修井等作業(yè)過(guò)程中[3]，在某油田南部地區(qū)，井漏復(fù)雜情況多發(fā)生在正常鉆進(jìn)過(guò)程中，約占井漏總數(shù)的73.9%，主要為沙河街組生物灰?guī)r、孔店組玄武巖地層[4]，總體約占75%以上。油田南部地區(qū)常用的鉆井液堵漏材料為復(fù)合堵漏劑FDJ、可膨脹堵漏劑BZ-SPA、單封DF-1、剛性堵漏劑BZ-RPA、果殼等?，F(xiàn)場(chǎng)鉆井液防漏堵漏配方無(wú)法在裂縫內(nèi)部形成致密承壓封堵層，其中剛性堵漏劑、復(fù)合堵漏劑FDJ的封堵顆粒粒徑偏小，無(wú)法形成架橋封堵；而可膨脹堵漏劑BZ-SPA中的大顆粒無(wú)法進(jìn)入裂縫內(nèi)部，造成“封門現(xiàn)象”，在重新建立循環(huán)或活動(dòng)鉆具過(guò)程中，極易破壞已形成的封堵層，造成重復(fù)性漏失。因此需在現(xiàn)場(chǎng)鉆井液防漏堵漏配方的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，提高現(xiàn)場(chǎng)堵漏作業(yè)成功率。

2 裂縫性封堵性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法

2.1 堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置

利用高溫高壓（HTHP）堵漏模擬實(shí)驗(yàn)裝置評(píng)價(jià)油田南部地區(qū)鉆井液防漏堵漏配方的裂縫封堵性能。高溫高壓堵漏模擬實(shí)驗(yàn)裝置是由巖心夾持器、堵漏釜、加壓系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)組成，主要模擬不同溫度、壓力條件下堵漏劑對(duì)裂縫模塊的封堵效果。壓差模擬可由裂縫模塊兩端的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)。裂縫模塊下端由閥桿直接和大氣連通，上端由氮?dú)馄肯蚋w內(nèi)提供壓力。堵漏模擬實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物照片如圖1所示。

圖1 高溫高壓（HTHP）堵漏模擬實(shí)驗(yàn)裝置

生物灰?guī)r、玄武巖等地層漏失通道（裂縫）尺寸難以確定，堵漏材料粒度難以準(zhǔn)確匹配，現(xiàn)場(chǎng)往往采用“經(jīng)驗(yàn)方法”確定鉆井液防漏堵漏配方。根據(jù)致密承壓封堵作用機(jī)理及前期研選的致密承壓封堵材料，開(kāi)展不同開(kāi)度楔形裂縫（1 mm×0.5 mm、2 mm×1 mm、3 mm×2 mm、4mm×3 mm）的鉆井液防漏堵漏配方優(yōu)化，為油田南部地區(qū)鉆井施工，提供可靠的鉆井液防漏堵漏技術(shù)支撐及物質(zhì)保障。

2.2 堵漏評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)步驟

高溫高壓堵漏模擬實(shí)驗(yàn)的操作步驟具體為：①把裂縫模塊裝入夾持器，把夾持器裝到堵漏釜體上，通過(guò)液壓泵給夾持器加圍壓，在夾持器正下方放置一量程合適的量筒；②將堵漏漿倒入到堵漏釜體中，然后擰緊釜蓋堵頭，將釜蓋堵頭上的加壓接頭與氮?dú)馄肯噙B；③打開(kāi)電源，使堵漏釜體內(nèi)的溫度升高至120 ℃，并保持恒定；調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，開(kāi)始動(dòng)態(tài)堵漏模擬實(shí)驗(yàn)；④調(diào)節(jié)氮?dú)馄块y門，使堵漏釜體內(nèi)壓力緩慢增加至1 MPa后，開(kāi)始計(jì)時(shí)，10 min后，記錄下量筒內(nèi)漿體的體積；⑤重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，直至壓力加至8 MPa為止；⑥實(shí)驗(yàn)完畢，打開(kāi)放空閥門，泄壓；⑦將加持器的圍壓泄掉后，取下夾持器，放掉釜體內(nèi)剩余的堵漏漿；⑧取出夾持器內(nèi)的裂縫模塊，觀察封堵層的位置及其致密程度；⑨采用封堵層相對(duì)位置、承壓能力、累計(jì)漏失量等作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)鉆井液防漏堵漏配方的作用效果，并調(diào)整優(yōu)化配方，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

3 鉆井液防漏堵漏配方優(yōu)化

3.1 “強(qiáng)力鏈網(wǎng)絡(luò)”致密承壓封堵層原理

油田南部地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)常用的鉆井液防漏堵漏配方無(wú)法有效封堵易漏失地層，防漏堵漏材料單一，防漏堵漏工藝措施缺乏針對(duì)性，現(xiàn)場(chǎng)堵漏施工成功率較低。借鑒微觀顆粒物質(zhì)力學(xué)“強(qiáng)力鏈”基本原理[6]，即通過(guò)合理的顆粒類型、粒度級(jí)配與濃度控制，剛性顆粒、彈性顆粒、纖維材料等協(xié)同封堵裂縫，可形成具有“強(qiáng)力鏈網(wǎng)絡(luò)”的致密承壓封堵層，顯著提高地層承壓能力[7]。

本文采用了纖維復(fù)合堵漏劑QDJ-2，其為不同長(zhǎng)短的纖維復(fù)合材料，該類纖維材料物理機(jī)械性能好，彈性模量高，抗拉強(qiáng)度大，抗溫達(dá)120 ℃，能快速、均勻、完全的分散于水中，可有效地捕捉堵漏材料，加入很少的量，就能成倍提高堵漏漿對(duì)堵漏材料的攜帶能力，具有化學(xué)惰性，不與水基、油基和其他合成基鉆井液反應(yīng)，對(duì)鉆井液體系性能影響較小，具有良好的配伍性。

本文還選擇了粉末狀纖維的隨鉆堵漏劑QDJ-1、細(xì)目碳酸鈣兩種堵漏材料，其加到體系中配合其他堵漏材料，主要起到密封作用，進(jìn)一步充填微小的空間，降低漏失量。

3.2 防漏堵漏配方優(yōu)化

1×0.5 mm開(kāi)度楔形裂縫室內(nèi)評(píng)價(jià)（表1），通過(guò)比較各配方漏失量發(fā)現(xiàn)，隨著剛性顆粒含量的增大，漏失量逐漸減小，配方4漏失量?jī)H為5 mL，且形成的封堵層長(zhǎng)、完整且致密，為該裂縫開(kāi)度下的優(yōu)選配方，優(yōu)選配方如下：0.3%CMC-HV + 2.5%QDJ-1 + 5%細(xì)目鈣 + 5%GDJ-2 + 5%GDJ-3。

表1 1 mm×0.5 mm楔形裂縫堵漏配方實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果

表2 4 mm×3 mm楔形裂縫堵漏配方實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果

4 mm×3 mm開(kāi)度下堵漏配方優(yōu)選結(jié)果如表6所示。隨著纖維復(fù)合堵漏劑QDJ-2濃度的增大，均能在裂縫內(nèi)部形成致密承壓封堵層，但封堵層位置有明顯差別，濃度越大，則封堵層越靠近裂縫尖端，而纖維復(fù)合堵漏劑QDJ-2濃度為3.5%時(shí)，在裂縫中部形成致密承壓封堵層（理想的封堵層位置），承壓能力達(dá)到8 MPa，漏失量小，因此4×3 mm楔形裂縫優(yōu)選配方為：0.3%CMC-HV + 2.7%QDJ-2 + 5%細(xì)目碳酸鈣 + 4%SDS-1（6～10目）+ 7%GDJ-1 + 5%GDJ-2 +3%GDJ-3 + 2%GDJ-4。

4 結(jié)論

結(jié)合油田南部地區(qū)易漏地層性質(zhì)、主要漏失原因與井眼漏失機(jī)理，針對(duì)不同開(kāi)度的楔形裂縫，借鑒微觀顆粒物質(zhì)力學(xué)“強(qiáng)力鏈”基本原理，研選了剛性顆粒（GDJ-1、GDJ-2、GDJ-3、GDJ-4）、纖維類強(qiáng)化堵漏劑（QDJ-1、QDJ-2）、果殼等不同類型防漏堵漏材料，優(yōu)化形成了強(qiáng)化致密承壓封堵鉆井液配方。