塔中TZ井溢漏同層堵漏實踐

宋周成，鄧昌松，段永賢，王錦生，丁亮亮 （中石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000）

塔中TZ井的鉆探目的是為建立該井區縫洞系統高產穩產井組，提高儲量動用程度，增加塔中I號氣田東部產能和產量。其地質特征為準層狀碳酸鹽巖礁灘體巖溶型凝析氣藏，儲集巖為碳酸鹽巖，儲集空間為裂縫、巖溶孔洞和洞穴，為高含凝析油的凝析氣藏、微－低含H2S的特征，鉆井過程中要注意做好防井噴、井漏和防硫工作。

井漏發生經過如下：精細控壓鉆進至井深5629.57m，準備單點測斜，上提活動鉆具時發生井漏，立管壓力由21.9MPa下降到16.5MPa，池體積由124.27m3下降到123.70m3，井口嚴重失返。井漏時上層技術套管直徑200.3mm，下深5335m。當時所用鉆頭直徑168.3mm，井深5630m，水平位移273.21m，井底壓力65.9MPa，井底當量密度1.23g／cm3。堵漏時井內鉆具組合為?127mm銑齒接頭×0.47m＋?88.9mm鉆桿若干。

1 溢漏同層原因分析

塔中TZ井區儲層厚度大，發育較為連續，為碳酸鹽巖孔洞型和裂縫－孔洞型儲層。該儲層的裂縫、孔洞連通性非常好，存在開泵漏失、停泵溢流的特點。鉆遇裂縫－孔洞地層的裂縫時，地層流體尤其是天然氣與井眼內的鉆井液因存在密度差而發生重力置換漏失[1]。鉆井液進入地層裂縫，如果地層中有足夠的空間容納漏失的鉆井液，漏失越嚴重，進入井眼的流體越多，處理越復雜。同時進入井眼的氣體滑脫上升過程中體積不斷膨脹，使得井底液柱壓力進一步降低，更多地層氣體進入井眼。因此鉆遇復雜的裂縫性儲層，發生重力置換性漏失，堵漏和壓井都非常困難，沒有安全鉆井液密度窗口，無法按常規近平衡鉆井技術進行下部井段鉆井作業[2－3]。

2 堵漏施工難點

（1）先壓井還是先堵漏的問題。如果先壓井，壓井液到漏層后不知去向，高壓氣層還是壓不??；如果先堵漏，井不能打開，而堵漏時必須控制回壓，回壓值高了會井漏，低了氣體會繼續進入井眼[4]。

（2）注水泥漿之前先注入橋漿，有可能使漏速減慢，造成水泥漿在套管內的液面過高，形成高塞位，甚至可能將鉆桿封固在井內。此外，注入水泥漿量較多，且利用鉆桿注漿，在鉆桿內水泥漿接觸時間過長，水泥漿可能在鉆桿內外附著凝固，造成起鉆困難 （或拔不出），因此存在較高工程風險。

（3）地層流體與注入的壓井液一直在發生重力置換作用，這些地層流體會對水泥漿的性能造成污染，尤其上竄的氣體在水泥漿凝固過程中形成 “段塞流”式的水泥塞段，或在水泥塞內形成流體竄槽通道，嚴重影響注水泥塞效果，存在再次堵漏失敗的風險。

（4）井底地層壓力較低，水泥漿出鉆桿后可能發生漏失，從漏失會造成液柱壓力進一步降低，液柱壓力不能很好地平衡地層壓力致使更多的地層流體進入井內，也可能誘發井涌、井噴。

（5）冬季沙漠環境夜間作業，溫度很低，高壓管線特別要注意防凍保溫，鉆井泵區管線、地面高壓管匯、立管、水龍頭、水龍帶、方鉆桿、旋塞、浮閥等部位容易結冰，凍結的管線易發生堵塞產生憋壓而引發事故。

3 前5次堵漏施工簡述

3.1 第1次堵漏

第1次堵漏，下光鉆桿至5298m，正擠堵漏漿31m3，排量由12L／s降到7L／s、泵壓由0MPa上升到22MPa、套壓由3MPa上升到22MPa。注完堵漏材料后控制套壓10MPa進行節流循環并點燃常明火，橘黃色伴黑煙的火焰高4～5m，節流循環2h后火焰逐漸熄滅；短起鉆至套管鞋內停泵靜止觀察，立、套壓均為零，出口不外溢，說明堵漏已成功。

3.2 第2次堵漏

堵漏成功后實施了通井、劃眼作業，漏失量逐漸增大。再往下鉆進2.8m后井口再次失返，測不出環空液面高度，水眼液面高度862m。吊灌起鉆，起出井底鉆具組合并下光鉆桿繼續實施第2次堵漏。施工前環空液面高度為2190m，正注48.2m3堵漏漿后立壓仍為0，停泵后測環空液面高度1954m，上漲了236m。后替泥漿23m3，測環空液面高度2104m，反而下降了150m。堵漏材料橋接不理想，液面繼續下降，堵漏失敗。

3.3 第3次堵漏

靜止1d后實施了第3次堵漏，先正注42.5m3堵漏漿，立壓為零，停泵測環空液面高度391m。替泥漿24m3，立壓仍為0，套壓0.1MPa。此后由于地層氣體進入井眼并滑脫上升到井口，關井套壓不斷升高。關井觀察期間套壓如超過9MPa就反循環灌漿一次將氣體壓回地層，使套壓降為零；立壓超過5.0MPa就正循環灌漿將立壓降為零。

3.4 第4次堵漏

鑒于前面堵漏失敗的教訓以及溢漏同層的特殊性，第4次采用水泥塞封堵漏層。采用了先正擠泥漿25m3，接著環空反擠稠漿41m3，再環空反擠凝膠48m3，然后環空反擠泥漿50m3。固井管線試壓后，注密度1.0g／cm3的隔離液3m3，注密度1.87g／cm3水泥漿20m3，注密度1.03g／cm3的后置液1.5m3，后替鉆井液21m3。注水泥塞施工完后，起鉆至井深3500m。關井侯凝，6h后起套壓，采取正擠和反擠的方法控制立壓和套壓，以及先正循環再反循環的方法打開放噴閥點火消除井內氣體。由于氣體上竄嚴重，堵漏再次失敗。

3.5 第5次堵漏

第5次進行橋塞堵漏，先下機橋至5501m，再泵入45m3堵漏漿，該過程中立壓一直為零，出口點常明火，并根據火勢情況調節節流閥開度。注完堵漏漿后替鉆井液21m3，將堵漏漿替出鉆具水眼，防止堵塞鉆具水眼。堵漏結束后井口仍未返漿，無壓力變化，測液面上漲了700m。該次堵漏依然未達到預期效果，短起鉆至井深4059m候堵，15h后往環空灌漿60m3未返漿，液面高度在2201m左右。

4 施工應急預案及主要技術措施

4.1 施工應急預案

在前5次堵漏失敗的情況下，進行第6次水泥塞加橋塞堵漏。

由于水泥漿稠化時間只有150min，時間相對較短，注入橋漿時有可能在鉆桿水眼發生堵塞或者水泥漿還在鉆桿水眼，下部橋塞段已封堵成功，水泥漿停留在鉆桿或將鉆桿凝固在套管內，為防止發生此類事故，需要制定一項應急預案。

應急領導小組成員主要由鉆井監督、井控專家、安全監督、鉆井工程師、鉆井隊負責人、固井隊負責人組成。應急預案的啟動依據是施工期間，能測出環空液面的情況下，根據環空液面上漲速度及高度決定啟動與否；不能測出環空液面時，根據環空出氣和泵壓變化情況決定是否實施該預案。應急處置程序：①啟動預案后立即停止施工，應急小組安排各崗位在不妨礙井口應急處理的前提下，做好管線防凍防堵工作。②采用環空反推，控制水泥漿液面的上漲。③如果液面上漲與注入量不成正比，說明地層仍在漏失，立即自環空大排量注入鉆井液40m3，控制水泥漿液面的上漲。如果環空液面的上漲得到了控制，立刻將水眼內水泥漿頂出水眼，搶起鉆具；如果反推無法控制水泥漿液面上漲，則根據目前施工時間、液面高度等因素，組織人員搶起鉆具。應急預案的終止：環空液面上漲如果得到控制，則終止本預案，請示領導做出下步施工措施；如果現場情況超出本預案的控制能力，則終止本預案，啟動上級應急處置預案。

4.2 主要技術措施

1）鉆井隊 施工前開安全生產協調會，宣布應急預案，優選施工人員并進行合理分工，保證所選人員能勝任所承擔的工作，并能與各方協調好工作，確保施工過程配合無誤。參與施工人員勞保防護用品穿戴整齊，施工時非本崗位人員不得亂崗竄崗，不得無故進入高壓區。施工前對設備進行安全檢查并試運行，必須做到不刺不漏，一旦發現故障，應立即通知指揮人員，暫停施工進行檢修、更換管線、閘門或更改施工方案。同時劃定壓力在5MPa以上管線為高壓區域，設置警戒線，安排有經驗人員在施工期間巡查，其他人員未經許可不得靠近高壓管線15m內的警戒區[5－6]。施工前還要先上提再下放至少一柱鉆柱，觀察并記錄懸重變化，如有堵卡，必須排除問題后才能施工。

施工期間始終保持轉盤以20～30r／min的低速轉動，派專人監測泵壓、套壓及環空液面變化情況，及時發現環空液面上漲情況。若是由下部橋漿在橋塞位置架橋成功引起的上漲，此時須停止注水泥，并將水泥漿循環帶出井筒；若是灌漿速度大于漏速引起的上漲，則先觀察一段時間再向環空灌漿，必須使水泥塞面在鉆具以下。同時派專人在施工期間從水泥車中取樣每2min測一次密度，5min做一次試驗。施工期間派專人在高架槽旁觀察是否有泥漿返出，如有泥漿返出，則做好返出泥漿的計量工作，根據現場漏失情況及時調整水泥漿注入量，保證替到位時套管內仍有水泥漿；如發現返出口異常，立即匯報。

施工結束后，起鉆要做到安全平穩快速，認真觀察鉆具懸重及環空液面變化情況。起鉆中如果發生反噴泥漿，必須確認是水泥漿返到鉆具以上還是井下復雜情況，如果是水泥漿返到鉆具以上，則強行起鉆至水泥塞面以上。

2）固井隊 水泥車連接好固井管線后，用隔離液對其進行試壓，要求管線不刺不漏。實驗室應對水泥漿流動性進行充分試驗，水泥漿試驗嚴格遵循先做小樣，再配大樣，然后做大樣復查的試驗程序；現場采用便攜式稠化儀進行大樣稠化試驗復查，確保水泥漿的大小樣稠化時間差基本吻合、性能滿足要求。還要進行水泥漿與井筒泥漿、橋漿、隔離液的相容性實驗，確保施工安全可靠，注入合理的隔離液用量[7]，嚴格控制水泥漿密度、泵排量、注入量。固井隊要盡量減少固井藥水外溢，減少對井場的污染，作業結束不得在井場及其周邊傾倒固井水，清洗水泥車要在指定地點，以指定方式作業。

5 水泥堵漏施工步驟

（1）第1步起鉆至井深2900m，再以1m3／min的泵排量正擠密度為1.10g／cm3常規鉆井液10m3，接著往環空反推密度為1.10g／cm3、粘度120s、由基漿和PAC-HV配制而成的稠漿90m3。

（2）第2步注入總濃度為40%的橋漿20m3（其組分為基漿、粗果殼、中粗果殼、粗SQD-98、細SQD-98、棉籽殼、鋸木粉、膨潤土粉）。

（3）第3步接入固井管線并試壓25MPa，30min無壓降。先泵入密度為1.10g／cm3的前置液2m3（其組分為隔離劑、石灰石粉、消泡劑），再注入密度為1.87g／cm3、液固比0.407、造漿率0.74的水泥漿40m3（其配方為阿克蘇G級水泥、硅粉、微硅、防氣竄劑FLOK-2、降失水劑LANDY-806L、分散劑LANDY-906L、消泡劑LANDY-19L、水），接著注入密度為1.03g／cm3后置液2m3。

（4）第4步以1.5m3／min排量注入密度為1.10g／cm3鉆井液30m3頂替壓井液。

（5）第5步在注完壓井液后，迅速緊急起鉆30柱，起鉆期間是否灌漿及灌漿量須根據套壓及環空液面決定。起到預定深度后關井候凝48h，關井期間甩鉆具約1000m，加強液面檢測，其中固井后38h內環空液面幾乎無變化，38h后發現液面上漲，套壓約1MPa，采取先反擠10m3鉆井液，后正擠10m3鉆井液，以控制液面上漲。灌漿7h后打開防噴器，并繼續灌漿50m3，井口開始返漿，隨后開始起鉆，將銑齒接頭取出，換上PDC鉆頭和一根鉆鋌后開始準備下鉆探塞并鉆塞。

6 施工效果及后續工作

水泥塞高約1500m，先循環放掉被污染的混漿后，再準備鉆水泥塞。前900多米正常鉆進，鉆時大約為2min／m，進入前1000m后偶爾會出現鉆具放空現象，鉆時加快，1400m后出現異常，將從節流管線經液氣分離器出來的氣體點火，火焰呈橘紅色，火焰高2～3m。停止鉆進，循環鉆井液半個小時后火焰逐漸熄滅。計量泥漿罐體積未發現明顯異常，繼續鉆進，鉆時明顯加快。斷斷續續鉆進，鉆到5350m出套管鞋已有15m時停止鉆進，將罐內鉆井液全部放掉并清理罐底淤泥，重新配新漿，開始采用定向鉆井技術鉆新井眼。

7 結論與認識

（1）溢漏同層是鉆井工程界的一個難題，該層位的泥漿安全密度窗口相當峽窄不易控制，在井漏未失返的情況下適用于精細控壓鉆井技術。易引發溢漏地層，采用常規鉆井技術，即使在合適的泥漿密度范圍內，也會因為泥漿與地層氣體發生置換而易引發復雜，鉆進時要特別注意做好防漏、防噴、防卡、防H2S工作。

（2）冬季沙漠地區作業要做好防凍保溫工作，作業過程不能中斷，即使中斷也要立即對可能存在淤積泥漿的部位進行吹掃，防止凍結管線引發事故。板式浮閥在低溫條件下易失效，建議與箭型止回閥串聯使用，并要保證該部位不受凍。

（3）塔中TZ井共進行了6次不同的堵漏方法，先使用了不同堵漏材料配方的常規堵漏，后使用了注水泥塞堵漏、下橋塞堵漏，但這些堵漏措施均未收到理想效果。第6次堵漏在前一次橋塞的基礎上進行了水泥漿堵漏，實現了漏層的封堵。堵漏成功的一個重要因素是先注入一定量的橋漿完成了先期堵漏，橋塞起到了一定的封堵效果，水泥漿注入量大，水泥塞位高，稠化時間短，能夠分段將上竄的氣體封固，并成功實現封堵溢漏地層，為側鉆創造了條件。

[1]舒剛，孟英峰，李皋，等 .重力置換式漏噴同存機理研究 [J].石油鉆探技術，2011，39（1）：6-11.

[2]胥永杰 .高陡復雜構造地應力提取方法與井漏機理研究 [D].成都：西南石油大學，2005.

[3]鄭述全，歐云東，曾明昌，等 .高含硫噴漏同存氣井鉆井與完井工藝技術研究 [J].天然氣工業，2006，26（9）：65-67.

[4]張蔚 .氣井噴漏同存堵漏壓井技術 [J].新疆石油科技，2009，19（2）：14-15.

[5]張敬榮 .噴漏共存的堵漏壓井技術 [J].鉆采工藝，2008（5）：43-46.

[6]張衛平 .噴漏同層井段全井高密度隨鉆堵漏鉆井液技術 [J].鉆井液與完井液，2008，25（4）：58-60.

[7]張敬榮 .噴漏共存的堵漏壓井技術 [J].鉆采工藝，2008，31（5）：30-33.