大慶油田深部地層防漏堵漏技術現狀

賈印露

（大慶鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江大慶163114）

大慶油田深層天然氣勘探開發井型主要以直井為主，水平井占比很少。自2000 年之后100 余口井施工的情況來看，發生漏失和惡性漏失的井在70%以上，而漏失層位主要集中在登婁庫、影城組和沙河子等深部地層。從統計結果看，漏速最高達到80m3/h，累計漏失量超過1100多立方米，最少的漏失量也在200m3以上，因處理井下漏失而導致鉆井周期最多延長50d，有的井甚至因漏失而不得不進行側鉆。

經過多年攻關，在分析出深部地層地質特征的基礎上，針對不同漏失特點分別形成了隨鉆防漏、可固化堵漏和延遲膨脹堵漏等多種材料和配套技術，在現場防漏堵漏作業中發揮了重要作用，為保障大慶深層天然氣的經濟高效開發提供了技術支撐。

1 隨鉆防漏技術

隨鉆防漏技術是針對漏失量較小或者存在輕微滲漏地層的一種預防性防漏措施。在鉆遇漏層前50m，開始在鉆井液中添加隨鉆防漏材料，可以有效預防在漏層施工時發生漏失情況。該技術的核心隨鉆防漏材料主要由四種材料組成，第一種材料是剛性顆粒，由不同目數的核桃殼或者棉籽殼組成，在地層致漏裂縫中起到架橋和支撐作用；第二種材料是由木質素纖維類材料組成，這類柔性材料具有良好的形變能力，能夠在裂縫內部和剛性顆粒之間縱橫交錯，起到很好的拉扯作用，提高堵漏材料的承壓能力；第三種材料是一種類似云母的天然礦物棉，能夠在裂縫內部根據裂縫形態和尺寸發生形變而增強封堵層的適應性；第四種材料是由不同粒徑的吸水樹脂組成，在進入前三層材料組成的封堵層的剩余空隙中，吸水后會發生體積膨脹，會進一步增強封堵層的強度，提高承壓能力。從表1的砂床堵漏實驗結果可知，這種隨鉆防漏材料對不同滲透率地層均具有較好的封堵作用，承壓能力達到了5MPa以上，能夠滿足現場施工需要[1]。

表1 隨鉆堵漏材料模擬巖芯封堵實驗

這種隨鉆防漏技術已經在大慶油田深井累計應用超過50口井，均取得了良好的防漏效果，使徐深區塊的漏失發生率由之前的70%降至30%。有的同區塊相鄰井，通過采用隨鉆防漏技術成功鉆穿易漏地層，防漏成功率達到100%，有效減少了井下復雜的發生，縮短了因處理井漏而延長的鉆井周期，提高了鉆井效率。

2 延遲膨脹堵漏技術

延遲膨脹堵漏是專門針對地層漏失量較大，漏速小于5m3/h 的一種停鉆堵漏技術。這種技術是將吸水后可以發生體積膨脹的材料，采用一種包覆方法將其進行包裹。這種材料在隨著鉆井液往地層注入的過程中，內部的膨脹材料不會直接與液相接觸，也就不會發生體積膨脹，待進入漏失地層致漏裂縫內部內，在井底溫度作用一段時間后外部包覆層開始融化，內部的膨脹材料與液相接觸開始發生體積膨脹和變形，這種技術的封堵材料能直接在裂縫內部進行封堵和變大，對致漏裂縫進行深處內封堵。這種堵漏材料具有體積膨脹倍率高、膨脹時間能延遲2～5h、抗溫達120℃的特點，可有效封堵0.5～4mm 寬的裂縫，將封堵層的承壓能力提高至5.5MPa以上[2]。

該技術成果在徐深區塊XS1 井進行了現場應用，該井鉆至4000m 左右時發生較為嚴重的漏失，漏失速度約為4m3/h，單日累計漏失鉆井液180 余立方米，全井漏失量大于400m3。前后共進行5 次堵漏作業也沒有取得明顯效果，在使用延遲膨脹堵漏技術之后，漏速降低0.54m3/h，再添加隨鉆材料后恢復正常鉆進。與鄰井相比，大幅度降低了累計漏失量，縮減了井漏處理時間，節約了堵漏成本。

3 復合纖維堵漏技術

復合纖維堵漏是針對漏速大于5m3/h 的一種復合堵漏技術。當鉆遇漏失孔道較大、井底漏失速度大于5m3/h，常規的隨鉆堵漏和單獨的停鉆堵漏技術就難以滿足要求。復合纖維堵漏技術的核心材料是剛性纖維和彈性纖維，其中剛性纖維可以在壓差作業下發生一定的形變進入到地層的裂縫之中，起到支撐、架橋的作用，形成第一層纖維網狀結構；彈性纖維可以在封堵層中很好地分散，使形成的纖維網狀結構更加致密，兩種纖維相互纏繞可提高承壓能力，降低封堵層在壓力釋放之后的“返吐”幾率[3]。

該技術在現場應用中也取得了良好效果。FS-2井在鉆至3500～3700m 左右時發生三次漏失，漏失最高達到35m3/h，累計漏失200多立方米，使用該技術進行第一次堵漏，漏速降至0.6m3/h，第二次堵漏后漏速小于0.5m3/h，第三次堵漏后漏失現象消失，正常鉆進。

4 可固化堵漏技術

可固化堵漏是針對失返性漏失、惡性漏失這類漏失而形成的堵漏技術。該技術是采用PG-土等可固化材料，在其中加入無機或有機緩凝劑，延緩固化材料的凝固時間，在固化材料進入到漏失通道之后，再通過加入激活劑使固化材料發生凝固。這種技術具有針對性強、用量少、承壓能力高、堵漏效果好等優點，并且實現了堵漏材料的初凝和終凝時間可調，分別在2～5h、3～9h 之間，室內評價實驗顯示這種技術的承壓能力在7MPa以上[4]。

但這種堵漏技術對設備要求較高，需要專門的配漿罐和加壓注入裝置，且目前抗溫性能無法滿足深井高溫需求，只能抗溫至100℃，而深部天然氣地層井底溫度一般都在150℃以上，所以該技術還處在室內研發階段，沒有進行現場應用。

5 化學凝膠堵漏技術

針對地層中存在溶洞、孔洞等較大天然漏失通道的地層，常規堵漏技術難以起到有效堵漏作用。為解決這類漏失難題，研制了一種具有低剪切、高粘度的特種凝膠堵漏劑，主要原料為瓜膠和交聯劑，在較低的剪切速率或者靜止狀態下，能通過化學作用產生分子交聯，形成粘度在（10～100）×104mPa·s 之間凝膠。雖然粘度較高，但在高速度梯度下能夠剪切變稀，很容易泵入地層，能夠根據地層溶洞、孔洞的形態和走向發生任意形變，從而形成強度高、結構穩定、粘度和彈性高的高承壓封堵層[5]。

這種凝膠堵漏法在大慶徐深區塊某井進行了應用，該井在二開開鉆后1h就發生泥漿池體積減少的情況，加入隨鉆堵漏劑后漏失量有所減少，繼續鉆進后突然發生嚴重漏失，漏失速度在60～70m3/h之間，預計是鉆遇溶洞型地層，開始進行停鉆堵漏作業。先在井筒中注入30m3清水，在備用罐中打入50m3清水，分別加入瓜膠和交聯劑配成1%濃度的凝膠，并加入復合纖維堵漏材料，充分攪拌后注入井筒漏失井段，憋壓30min后開泵試漏，鉆井液返出正常，恢復正常鉆進。

6 水泥漿堵漏技術

水泥漿堵漏法是針對溶洞型、洞穴型地層，容易反復多次發生漏失的嚴重井漏事故處理。對漏層位置掌握比較清楚，地層漏失通道張開值一般在2～30cm 之間，裂縫自然縱橫交錯的漏失情況，堵漏效果明顯，且成本相對化學凝膠較低。在堵漏作業前，要先注入隔離液，以防止鉆井液進入到水泥漿中，降低了封堵隔離層的強度，隔離液一般使用CMC進行配制，濃度在1%～2%之間，并且在施工時還要注意地層壓力平衡和鉆具內外水泥漿面的平衡，才能避免起鉆時水泥漿受到污染[6]。

7 其它防漏堵漏技術

除了以上介紹的防漏堵漏技術和方法外，還有暫堵法、高失水漿液堵漏法和靜止堵漏法等技術，這些技術都是擁有性能優異的防漏堵漏材料基礎上形成的，在一定時期和復雜地層都發揮了一定作用[7]。隨著新材料、新工具的發展和突破，防漏堵漏技術也得到了進一步發展，在深層天然氣的勘探開發中發揮著重要作用。

8 結論

（1）大慶油田天然氣儲層埋藏較深，主要位于營城組、登婁庫等破碎帶地層，在勘探中極易發生鉆井液漏失、惡性漏失和失返性漏失，給天然氣勘探開發造成巨大損失。

（2）通過加強技術攻關，大慶油田逐步形成了隨鉆防漏、延遲膨脹堵漏等防漏堵漏材料及系列配套工藝措施，在徐深和鶯深區塊大范圍推廣應用中發揮了巨大作用，井漏發生率降低50%以上，鉆井周期平均縮短10d以上，為大慶油田天然氣資源的經濟有效動用提供了技術支撐。