驴驹河储气库随钻防漏堵漏技术研究与应用

驴驹河储气库随钻防漏堵漏技术研究与应用

李艳芳 赵晨刚 车飞

(大港油田石油工程研究院,天津大港

摘要：驴驹河储气库注采井三开井段沙河街组地层岩性以灰色泥岩、灰质砂岩为主，胶结疏松，部分井沙一上地层断层发育，地层承压能力弱，且储层存在异常低压。钻进过程易发漏失复杂，且完钻后需进行多次井筒承压-模拟固井，提升井筒承压能力。效果差，工序复杂，严重影响建井周期。因此，开展钻井过程随钻防漏堵漏技术研究与应用，提高钾盐聚合物钻井液封堵性，实时封堵地层渗漏通道，保障安全钻进。同时堵漏材料参与形成泥饼，随钻提高井筒承压能力，井筒承压满足一级固井要求。

关键词：储气库  注采井  随钻防漏堵漏  安全钻进  井筒承压

驴驹河储气库是国内首座标准“井站一体化”储气库，先后被列为国家能源重点项目、天津市天然气基础设施重点项目和天津市重点储备项目。储气库建成后，将为满足京津冀地区生产和生活用气需求提供有力保障。其注采井均为三开定向井，三开井段沙河街组地层岩性以灰色泥岩、灰质砂岩为主，胶结疏松，部分井沙一上地层断层发育，地层承压能力弱，且储层存在异常低压，压力系数≤0.25。河库9井、河库5L井钻进过程发生失返性漏失，井筒多次承压作业不合格，井筒承压不能满足一级固井井筒承压要求，严重影响了储气库建设时效。经室内研究，形成复合纤维随钻防漏堵漏技术，“长短结合，精准防漏”现场施工工艺，河库2井、河库8井，安全钻达设计井深，井口试压，套管鞋承压一次合格，井筒承压满足一级固井要求，节约完井周期58天。

一、室内研究

1、随钻防漏堵漏处理剂研究

依据驴驹河储气库三开井段地层情况，分析存在砂岩发育井段高渗透性漏失，泥岩砂岩不整合接触井段缝隙漏失，储层异常低压导致地层漏失压力低诱发漏失等三种漏失风险。结合实钻岩屑情况，综合判定，该区块三开井段发育漏失通道≤1.0mm。再结合现场钻井液循环工艺流程、固控设备、井下动力钻具，定向仪器情况，设计研发两个粒径级别的随钻防漏堵漏处理剂，其一，可通过振动筛，滞留钻井液，实现长效、实时封堵≤0.3mm漏失通道的钻井液用堵漏剂 复合纤维Ⅰ型；其二，可随钻井液通过井下动力钻具、定向仪器，实时封堵≤1.0mm漏失通道的钻井液用堵漏剂 复合纤维Ⅲ型。

（1）优选200目植物纤维，喷涂流行调节剂，润湿剂，复合200目矿物刚性粒子，再复合少量高失水凝胶，混拌均匀，形成与钻井液配伍的，且具有钻井液滤失-泥饼富集-固化作用钻井液用堵漏剂 复合纤维Ⅰ型。

（2）优选18目植物纤维、60目植物纤维，喷涂流行调节剂，润湿剂，复合18目矿物纤维、200目矿物刚性粒子，形成与钻井液配伍，实现高强度封堵的钻井液用堵漏剂 复合纤维Ⅲ型。

2、随钻防漏堵漏处理剂与钾盐聚合物钻井液配伍性评价

（1）现场取河库2井三开前配置钾盐聚合物钻井液，评价随钻防漏堵漏固壁处理剂Ⅰ型、随钻防漏堵漏固壁处理剂Ⅲ型，加入钾盐聚合物钻井液90℃×16h滚动老化前后流变性能、中压滤失性能影响。

复合纤维Ⅰ型按3%浓度加入钾盐聚合物钻井液，加入前后与滚动老化前后，密度保持不变均为1.17g/cm3，塑性粘度比钻井液增加1.5 mPa·s~2 mPa·s略有升高，动切力及中压滤失量与钻井液保持一致，与钻井液配伍性良好。

复合纤维Ⅲ型按3%浓度加入钾盐聚合物钻井液，加入前后与滚动老化前后，密度保持不变均为1.17g/cm3，塑性粘度比钻井液增加4 mPa·s~5 mPa·s略有升高，动切力与钻井液保持一致，中压滤失量比钻井液增加0.6mL，主要为大颗粒堵漏材料参与形成泥饼，滤失量上升。

（2）复合纤维Ⅲ型加入，对钻井液中压滤失量产较大影响，因此对比分析泥饼质量，如下图所示：

图1 基浆             图2 基浆+3%复合纤维Ⅰ     图3 基浆+3%复合纤维Ⅲ

测量泥饼厚度均在0.2-0.3mm，手指轻捻测试，薄而致密。基浆和基浆+3%复合纤维Ⅰ泥饼外观表面光洁，质地均匀；基浆+3%复合纤维Ⅲ外观表面有颗粒状堵漏材料附着，质地致密。

结合性能测试，泥饼评价，考虑复合纤维Ⅲ加入钻井液后，循环一周，直接筛除，综合判定不会对钻井液性能产生较大影响，配伍性满足应用条件。

（1）随钻防漏堵漏处理剂封堵性评价

应用配伍性评价中滚动老化后钻井液，进行砂床封闭滤失量进行钻井液封堵性评价。其中基浆、基浆+3%复合纤维Ⅰ使用40-60目石英砂床；基浆+3%复合纤维Ⅲ型使用20-40目石英砂床。评价数据如下表：

表一、随钻防漏堵漏处理剂砂床封闭滤失量评价数据

结果表明：钾盐聚合物钻井液分别加入3%加量纳米复合纤维Ⅰ型、纳米复合纤维Ⅲ型，钻井液封堵无胶结填充物石英砂床，赋予石英砂床承压能力。

二、现场应用

1、随钻防漏堵漏施工方案

驴驹河储气库三开井段自沙一上（顶部）至沙一中板0油组，厚度500 m～600 m。地层岩性灰质砂岩、灰色泥岩为主，胶结疏松，部分井沙一上地层断层发育，地层承压能力弱，且储层存在异常低压，压力系数≤0.25。

随钻防漏承担随钻防漏堵漏及随钻提高井筒承压双重任务，因此，随钻防漏施工范围涵盖三开全部井段，以能通过200目筛复合纤维Ⅰ为主，且随着钻进浓度逐步提高，至异常低压储层前，提高至浓度2.5%以上；断层、异常低压储层，以2-4袋/单根的速度加入复合纤维Ⅲ。具体技术路线如下：

① 沙一上井段：持续提高纳米复合纤维Ⅰ型剂浓度，配套钻井液封堵剂重点防御断层漏失；

② 沙一中顶部：纳米复合纤维Ⅰ型剂浓度达到2.5%～3%；

③ 沙一中井段：纳米复合纤维Ⅰ型每隔100m损耗补加，配套钻井液封堵剂重点防御储层异常低压井段漏失；

2、随钻防漏堵漏现场施工

三开配置钾盐聚合物钻井液，钻完水泥塞后，开始随钻防漏施工：

（1）三开开始，提高钻井液封堵能力，实施全井长效防漏，随钻堵漏剂参与形成泥饼，提高井筒承压能力。进至2490m，开始第一次施工：以40袋/h速度，向钻井液加入钻井液用堵漏剂 纳米复合纤维Ⅰ型2.0吨，浓度0.83%。

（2）钻进至2600m，补充钻进消耗，提高钻井液中堵漏剂浓度，持续提高钻井液封堵性。开始第二次施工：以40袋/h速度，向钻井液加入钻井液用堵漏剂 复合纤维Ⅰ型1.0吨，浓度1.40%。

（3）钻进至2720m，补充钻进消耗，同时钻进至沙一中（顶部），提高钻井液中堵漏剂浓度，持续提高钻井液封堵性至最佳，预防异常低压地层漏失。开始第三次施工：以40袋/h速度，向钻井液加入钻井液用堵漏剂 纳米复合纤维Ⅰ型3.0吨，浓度0.26%。

（4）钻进至2810m，补充钻进消耗，沙一中钻进，维持钻井液中堵漏剂浓度，维持钻井液封堵性至最佳，预防异常低压地层漏失。开始第四次施工：以40袋/h速度，向钻井液加入钻井液用堵漏剂 纳米复合纤维Ⅰ型2.0吨，浓度3.20%；以2-4袋/单根速度配套加入钻井液用堵漏剂 复合纤维Ⅲ型，提高钻井液对漏失通道封堵范围。

（5）三开钻进至2880m，补充钻进消耗，沙一中储层钻进，维持钻井液中堵漏剂浓度，维持钻井液封堵性至最佳，预防异常低压地层漏失。开始第五次施工：以40袋/h速度，向钻井液加入钻井液用堵漏剂 纳米复合纤维Ⅰ型2.3吨，浓度3.50%；此外，以2-4袋/单根速度配套加入钻井液用堵漏剂 复合纤维Ⅲ型，保持钻井液对漏失通道封堵范围。

（6）施工过程，振动筛无跑浆情况，且未见明显筛出。表明钻井液堵漏剂 纳米复合纤维Ⅰ型，可通过200目振动筛，且滞留钻井液，实现长效防漏。钻进过程未发生漏失复杂，顺利钻达井深3011m，完钻。

3、随钻防漏堵漏现场施工效果评价

（1）室内评价

钻进至2490m、2983m，振动筛后分别取样600mL、1200mL，评价钻井液40-60砂床封堵性、20-40目砂床封堵性。钻井液加入钻井液用堵漏剂 纳米复合纤维Ⅰ型，封堵性显著提高，同时砂床承压能力明显提高，具体数据如下表：

表二、钻井液用堵漏剂 纳米复合纤维Ⅰ砂床封闭滤失量评价数据

（2）井口地层承压：关闭全封打压至6.8Mpa，稳压30min未降。套管鞋承压：关闭半封打压至6Mpa，稳压10min降至5.8Mpa，稳压30min降至5.5Mpa，合格，井筒承压一次合格。

三、结论与建议

1、室内研究复合纤维Ⅰ、复合纤维Ⅲ与钾盐聚合物钻井液配伍，室内评价及现场应用，钻井液性能保持稳定，无粘度突变，同时，参与形成泥饼，泥饼质量薄而致密。

2、钻井液中加入浓度3%复合纤维Ⅰ、持续加入复合纤维Ⅲ，可封堵40～60目、20～40目无胶结物石英砂床，形成致密封堵带，并赋予砂床3.5MPa以上承压能力，随钻防漏堵漏的同时，提高井筒承压能力。

3、随钻防漏堵漏采用可通过振动筛细粒径堵漏剂和可通过动力钻具、定向仪器的粗粒径堵漏剂，兼顾砂岩、细砂岩长井段与粗砂岩、砾岩重点井段的随钻防漏堵漏，节约材料用量，防漏堵漏效果有保障。

4、随钻防漏堵漏技术可以实现随钻方漏堵漏，保障安全钻进和随钻提高井筒承压能力的双重作用，完钻井筒一次试压合格，满足固井井筒承压要求，节省固井前地层承压-模拟固井等工序，节约钻井周期。

第一作者简介：李艳芳，女，汉族，1979年3月出生，工程师，2004年毕业于西南石油学院化学工程与工艺专业