雄探1井高失水固结堵漏技术应用

雄探1井高失水固结堵漏技术应用

宋朝晖1王晓飞2 周双君2 毛俊2 陈琳波2

（1. 西部钻探工程有限公司；2. 西部钻探钻井液分公司）

摘要雄探1井是一口高难度井，存在严重的井漏问题。通过对井漏原因进行分析，发现安全密度窗口窄、地层诱导性裂缝发育、地层承压能力低等因素导致了井漏的发生。针对井漏难点，本文提出了高失水固结堵漏技术，并对其机理进行了详细阐述。在室内评价的基础上，制定了高失水固结堵漏施工方案，并对现场施工进行了详细介绍。实际应用结果表明，高失水固结堵漏技术在雄探1井井漏治理中取得了良好的效果。

关键词雄探1井；高失水；固结堵漏技术；实践应用

随着油气勘探开发的深入，高难度复杂井漏处理技术的应用越来越广泛。高失水固结堵漏技术可以有效地解决井漏问题。本文以雄探1井为例，探讨了高失水固结堵漏技术在该井井漏治理中的应用。

1 井漏原因及难点分析

1.1 工程概况

雄探1井是一口位于塔里木盆地英买力低凸起喀拉玉尔滚构造带玉中1号构造上的风险探井。该井为五开井身结构（见图1），漏失层位为四开二叠系，二叠系顶部为一套灰色凝灰岩，中下部为灰色凝灰质泥岩、灰色凝灰质粉砂岩，与下伏志留系呈角度不整合接触。通过测井数据分析，流纹岩、凝灰岩地层存在天然裂缝，且承压能力低，在钻井过程中因工程参数及钻井液性能的影响，极易造成诱导性裂缝。在实际应用中，根据井区的地质地形特点，合理选择高失水固结堵漏技术，确保施工安全和效果[1]。

图1 雄探1井井身结构

1.2 漏失原因分析

1.2.1 安全密度窗口窄

雄探1井四开裸眼井段5052～5723m，段长671m，呈三段复杂层位：5072～5120m以泥岩、粉砂岩互层为主，发育高压盐水，结合邻井资料，推断该高压盐水层压力系数为1.50及以上，5260～5365m实钻为流纹岩，多次发生井漏，累计漏失超4000m3，钻井液密度1.24g/cm3依然发生渗漏。5660～5723m以凝灰质泥岩为主，薄层砂岩、碎屑岩发育，井壁容易失稳，钻井液密度提至1.38g/cm3依然垮塌严重。

1.2.2 地层诱导性裂缝发育

雄探1井地层诱导性裂缝发育是导致井漏的一个重要原因。具体来说，雄探1井所处的地层中存在着一些岩性差异较大的层位，这些层位在地质运动长期的作用下，可能会发生一些构造变形，形成一些裂缝或断层。当井壁钻进这些层位时，就会遇到这些裂缝或断层，导致地层的稳定性受到影响，从而引发井漏。此外，这些层位中的岩石存在一些天然裂隙或孔隙，这些裂隙或孔隙在钻进时也会被打开，导致井漏的发生。因此，在进行钻井作业时，需要对地层中存在的地层诱导性裂缝进行充分的认识和评估，采取相应的措施来保证地层的稳定性，避免井漏的发生（见图2）。

图2 二叠系流纹岩薄片微裂缝发育

1.2.3 地层承压能力低

地质力学分析：火成岩上部流纹岩地层强度低，承压能力弱，通过岩石力学参数测量，多地层呈杨氏模量高、泊松比低的反馈，岩性硬脆，具有较高的可压裂性（见图3）。

图3 二叠系地质力学

1.3 堵漏施工难点

1.3.1 漏失通道尺寸大小不一，延伸较长

雄探1井堵漏难点之一是漏失通道尺寸大小不一，延伸较长。这种情况会导致堵漏材料无法充分填充漏失通道，从而无法达到有效堵漏的目的。针对这一难点，需要采取一系列措施来解决。首先，需要对漏失通道进行全面的调查和分析，确定漏失通道的大小、形状、延伸方向等关键参数，以便制定合理的堵漏方案。其次，需要选择适当的堵漏材料，确保其具有良好的流动性和填充性，能够充分填充漏失通道。同时，需要采用一定的堵漏技术手段，如注浆、封堵等，以增强堵漏效果。此外，还需要加强堵漏后的监测和评估工作，及时发现和处理漏失通道的再次出现，确保堵漏效果的持久性和稳定性。同时，需要加强对堵漏技术的研究和创新，不断提高堵漏效率和质量，为油气勘探开发提供更好的技术支持。

1.3.2 裂缝尺寸动态变化，难以有效封堵

雄探1井堵漏难点还有裂缝尺寸的动态变化，这种变化使得堵漏难以有效封堵。裂缝尺寸动态变化是指裂缝在地层应力、温度、压力等因素的影响下，会发生扩张或收缩，导致裂缝尺寸不断变化。这种变化会使得原本有效的堵漏材料失去作用，从而导致堵漏效果不佳。因此，如何解决裂缝尺寸动态变化的问题，是高失水固结堵漏技术应用中需要解决的重要难点之一。

1.3.3 常规堵漏材料抗水冲释性差

雄探1井堵漏难点还包括常规堵漏材料的抗水冲释性差，主要是因为该井的地质条件复杂，存在多个水层，水压大，导致堵漏材料容易被水冲散，难以达到预期的堵漏效果。此外，该井的温度和压力也很高，常规堵漏材料的耐高温、耐高压性能也会受到影响，增加了堵漏的难度。因此，需要采用更加先进的堵漏技术和材料，才能有效地解决雄探1井的堵漏难题。

1.3.4 漏失井段长，漏失点多，重复漏失频繁

在雄探1井堵漏难点中漏失井段长、漏失点多、重复漏失频繁是非常关键的问题。这些问题主要是由于井壁固结不够、地层裂缝较多、井壁破损等因素导致的。这种情况下，常规桥浆堵漏很难达到完全封堵住漏层，需要采用更加先进的堵漏技术，以确保漏失井段能够彻底堵住。

2 高失水固结堵漏机理

高失水固结堵漏技术是依靠“滤失驻留+纤维结网+胶凝固化”的机理实现高强度复合堵漏，该堵漏剂由滤失材料、纤维材料、胶凝材料等复配而成。堵漏浆在压差作用下迅速滤失，微米级固结颗粒随滤失进入各种尺寸的漏失通道，实现深度封堵，同时粒径级配的架桥、填充粒子和纤维材料快速结网沉淀、形成滤饼，继而压实，固结颗粒在地层温度下发生胶凝固化反应，形成高强度封堵层，也与地层胶结，提高岩体强度。

2.1 纤维结网

高失水固结堵漏机理中的纤维结网是指在固结剂中添加纤维材料，通过纤维的交织和缠绕形成的三维结构，从而增强固结剂的黏结力和抗拉强度，形成一种类似于网状结构的固体骨架。这种纤维结网可以有效地填充孔隙和裂缝，提高堵漏剂在漏失通道的驻留性。

2.2 失水固化

高失水固结堵漏机理中的失水固化是指堵漏浆中的水分在压差的作用下迅速压滤至漏失通道，堵漏浆失水过后形成固结塞，最终形成一种胶状物质，从而实现固结堵漏的目的[3]。

3 堵漏室内评价

3.1 悬浮性评价

配制不同浓度的堵漏浆，将一定体积的堵漏浆移到量筒中，读取不同静置时间下析出清水的体积，计算析出清水与堵漏浆的体积比，即析水率（见图4）。

图4 沉降稳定性

由图4可看出：高失水固结堵漏剂加量越大，析水率越低；随着静置时间增长，析水率升高；但不同加量的堵漏浆1min析水率均小于5%，且60min析水率也均小于20%，表明高失水固结堵漏浆具有良好的悬浮稳定性，满足堵漏施工的要求。

3.2 滤失性能评价

堵漏浆的滤失性能主要包括全滤失时间、滤失量和滤饼强度，尤其是全滤失时间是反映堵漏浆在压差作用下形成滤饼驻留封堵速度的性能指标。采用API泥浆失水量测定仪测定不同加量的堵漏浆在0.69MPa压力下的全滤失时间和滤失量（见图5）。

图5 全滤失时间

3.3 缝板评价实验

利用 CL-Ⅱ型高温高压动态堵漏仪，使堵漏浆动滤失与长裂缝封堵的模拟实验能在仪器中进行动态堵漏。利用缝宽3～5和8～10mm缝板模拟漏层，按照表中配方配制，测定堵漏浆的封堵承压能力，结果如下列图表。

表1 缝板实验

         图6 挤注压力曲线                    图7 缝板内固结堵漏塞

由以上图表可以看出：高失水固结堵漏浆能在缝宽3～5和8～10mm缝板中有效驻留，且随着挤注量增加，挤注压力明显升高，可以看出堵漏浆具有良好的滞留性和封堵性。

3.4 胶凝安全性评价

为了保证施工的安全性，采用针入度仪和伺服压力试验机测试了20%加量的堵漏浆滤饼在不同温度下的胶凝固化时间及胶凝固化强度（见图8）。

图8 固结堵漏塞固化曲线

由图8可以看出，随着温度升高，20%加量的堵漏浆滤饼的胶凝固化时间逐渐缩短，固化强度变化不大。这是因为胶凝材料的胶凝固化速度主要受温度的影响，温度越高胶凝固化速度越快，但堵漏浆滤饼中的胶凝材料含量不变，所以滤饼胶凝固化强度变化不大。

4 现场应用

4.1 雄探1井施工

4.1.1 高失水固结堵漏浆配方

（1）准备材料：40m³清水、0.6%土粉、20%高失水固结堵漏剂XW-1、6%核桃壳细、2%核桃壳中粗、重晶石（密度加至1.38g/cm³）；

（2）按照配方比例及加料顺序将材料混合均匀，制成高失水固结堵漏浆；

（3）施工前，下钻至5400m，针对漏失井段5260-5348m，开泵验漏，清理漏失通道，确保井眼畅通；

（4）施工过程：2023年5月13日16:00光钻杆带回压阀于4850m注高失水固结堵漏浆，井温：110℃，堵漏浆浓度32.5%的堵漏浆42m³，排量25-29L/s，泵压1.4-6.4MPa，堵漏浆出水眼前2m³关井替井浆46m³，替浆排量6-21L/s，泵压1-15MPa，施工最高套压13.7MPa，停泵套压13Mpa，漏失1.38g/cm³钻井液46m³。

（5）2023年5月13日18:00憋压候堵，套压由13MPa下降至7MPa后反挤钻井液1.8m³，套压7MPa上升至13MPa，1h后，套压缓慢降至5.5MPa，间断正挤钻井液2.8m³，套压由5.5MPa上升至12MPa。关井侯凝16h，套压由12MPa下降至6MPa。

（6）对施工效果进行监测和评估，以确保固结堵漏效果达到预期[5]。侯凝16h后，缓慢开井泄压，泄压后以30L/s排量循环钻井液，液面稳定，漏失解除。起钻换钻具下钻划眼，处理5720m至井底垮塌，至2023年7月21日恢复钻进。

4.2 高失水堵漏施工准备

4.2.1 施工人员

施工人员能够熟练掌握施工工艺和操作流程，能够快速解决现场问题。技术指导人员需要具备解决现场问题和指导施工的能力，能够根据实际情况进行技术指导和调整。

4.2.2 钻井液方准备

钻井液方需要提供钻井液的相关参数，包括密度、粘度、PH值等，以便施工人员根据实际情况进行调整。同时，需要提供钻井液的配比方案，以确保施工过程中钻井液的稳定性和适应性。提供足够的钻井液，并确保钻井液的性能符合要求。

4.2.3 需要钻井方的配合

在施工过程中，需要钻井方提供必要的设备和场地支持，包括注浆泵、配浆罐、搅拌器等设备，以及施工现场的安全保障措施。钻井方还需要提供现场钻井工艺的技术支持和指导，以及配合施工人员进行现场协调和沟通，确保施工顺利进行。

结论

通过雄探1井现场实施高失水固结堵漏实际应用结果的验证，表明该技术具有良好的堵漏效果。

（1）高失水固结堵漏技术具有适用性广泛、施工简便，高效快捷，成功率高等特点，是一项具有显著优势的新技术。

（2）高失水固结堵漏剂是一种广谱性堵漏剂，通过“滤失驻留+纤维结网+胶凝固化”形成稳固的封堵层，与缝壁有较好的胶结性，能有效提高地层承压能力。

（3）高失水固结堵漏技术针对诱导性裂缝、压迫性裂缝的堵漏更具有优势，不受颗粒级配影响，能有效解决“呼吸效应”引起的返吐复漏问题。

参考文献

[1]张硕;吕盛安;杜国华;刘志良;李向琪.油基钻井液控压堵漏技术在呼探1井的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2022:3.

[2]方俊伟;贾晓斌;刘文堂;乐明.ZYSD高失水固结堵漏技术在顺北5-9井中的应用[J].钻井液与完井液,2021:5.

[3]何雷;何林虎;苏文刚;张硕;蒋和平.油基钻井液固结堵漏技术研究与应用[J].石化技术2022:2.

[4]赵素丽.浓度响应型水触变材料及在含水漏层堵漏技术的应用[J].钻井液与完井液2022:7.

[5]李龙,尹达,黄超,宗世玉,张蝶.高强度堵漏技术在KES1103井的应用[J].钻采工艺,2022:4.

[6]李中明,肖尧,罗婷.复杂地层高压旋喷护壁堵漏技术的研究与应用[J].钻探工程,2022:74-80.

第一作者简介：宋朝晖，教授级高工，地址：新疆克拉玛依市鸿雁路80号，邮编：834000，