国内油气田漏失性地层固井防漏技术研究

近年来国内油气田漏失井钻井数量一直呈增加趋势。漏失井固井作业中的水泥浆低返是各油气田尚未很好解决的技术难题,因而严重地制约了油气田开发战略地实施。文中就漏失性地层的特点、固井技术难点、主要影响因素和防漏材料的作用机制进行了讨论,对国内各油气田采取的防漏工艺措施和所用防漏水泥浆体系存在的问题进行了分析和比较。最后,介绍了国内外新开发的防漏水泥浆体系及应用情况。

选择性固井技术在塔里木漏失性油田的应用

近年来,随着塔里木油田勘探开发程度的深入,奥陶-寒武系碳酸岩油气产量快速上升。此类油田一般采用在进入目的层段前下入套管固井,然后揭开目的层完钻转试油这种先期完钻方式。但是,当目的层段含有泥岩等易垮塌地层时,为避免在试油期间发生埋测试管柱的事故,就需对易垮地层段以上部分下入套管实施固井,下部下入筛管的复合管串结构。然而,这类地层地层压力系数低,即使使用低密度水钻井液固井,仍然免不了发生漏失,造成固井质量不佳和对脆弱渗透性目的层的二次污染,最终伤害油气产量。为了尽量避免这类事件的发生,以往采用先打水泥塞,然后再下钻探塞。塞面在合格位置,进行下步下套管固井作业。即使这样,依然难免因漏失出现塞长不够或无塞而多次重复打水泥塞现象,从而浪费了大量的人力、物力。采用在复合管口中下入管外封隔器,实施选择性固井,能很好地解决类问题的困扰。

吴起地区裂缝性漏失区域井控技术难题及解决对策探究

吴起地区位于陕西省延安市,是中国重要的石油产区之一。随着我国油田开发的深入,该地区的裂缝性漏失问题愈发严重,对于油田的后续开发产生了较大的影响。裂缝性漏失是指油井在钻井过程中,泥浆进入地层中的裂缝和孔隙,导致漏失现象。这种漏失形式具有隐蔽性高、漏失量大、治理难度大等特点,严重影响油田的产量和经济效益。因此,针对吴起地区的裂缝性漏失问题,深入研究和探讨,制定有效的井控技术对策对提高油田的开发效益非常重要。

深水钻井礁灰岩地层失返性井漏处理与认识

深水钻井失返性井漏处理难度大、周期长、经济成本高,如处理不当,极易恶化造成卡钻、井塌、井喷等事故。为提高深水钻井失返性井漏处理效率,该文剖析了南海深水井钻井期间发生失返性井漏的根本原因,提出了一种复合堵漏水泥浆处理失返性井漏的新方法,分析了该复合堵漏水泥浆的堵漏作用机理,印证了该方法的可靠性,最终形成处理礁灰岩失返性井漏的工程作业经验成果,并针对性提出防止井漏事件进一步恶化成卡钻、井塌、井喷事故的技术措施,为后续处理及预防深水失返性井漏提供参考和启示。

聚合物改性水泥基堵漏工作液体系构建及性能评价

针对长庆井区深井钻井中复杂的储层漏失问题,研制新型储层段可固化暂堵堵漏剂对该地区具有重要意义。优选聚合物单体,通过室内实验合成凝胶剂和交联剂,并对油井水泥进行改性,制备聚合物改性水泥基堵漏工作液体系,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、HTHP堵漏模拟实验、单轴抗压测试、高温高压稠化等实验分析了工作液体系的性能和堵漏能力。结果表明,聚合物改性水泥基堵漏工作液体系抗压强度最高达到4.8 MPa,在不同温度下体系均可在3~5小时实现稠化,解堵能力良好。

渤海海域古近系-新近系裂缝性漏失断缝体系特征及力学机理研究

随着渤海油田勘探开发深入,复杂断块构造、火成岩发育区及深层—超深层逐渐成为主要勘探目标区,古近系—新近系井漏概率日趋增大,井漏已成为制约渤海油田增储上产作业的主要钻井地质风险。长期以来,由于对渤海古近系—新近系裂缝性漏失地质规律和力学机制认识不足,导致井漏预防和处理缺乏有效技术支撑。基于此,在系统梳理井漏主控因素和机制基础上,综合钻井、地质、地震及露头资料,运用井—震联合统计分析和地质力学建模方法理清了渤海油田古近系—新近系裂缝性漏失断缝体系特征及力学机理,研究表明:(1)地层裂缝性漏失与郯庐断裂带密切相关,“Y”形断层交叉点及多级“Y”形断层组成的负花状构造的花心、平面“X”形复合断裂、高角度断层等是易漏构造;火成岩区地层产状突变部位、火山通道内部等为井漏高风险区;(2)厚泥薄砂互层,厚层泥岩应变量大,应力多集中于薄层砂岩,一般裂缝较为发育,井漏风险最大;(3)基于应力场有限元模拟理清火山通道周缘应力场分布特征,结合实钻厘定火山通道及周缘100m为井漏高风险区。

渤海某油田2D井区开发井项目漏失风险评价及工程对策研究

渤海区域作为中国海上油气田开发重要的海域之一,随着渤海油田勘探开发的不断深入,面临着多重潜在井漏风险。以渤海某油田2D井区为研究对象,以钻井地质日报为基础,综合应用多种资料及技术方法,运用了Geoframe软件分析得出的常规剖面、方差剖面、蚂蚁体剖面以及测录井曲线,对渤海某油田2D井区的裂缝性漏失、薄弱地层漏失和工程漏失进行综合而深入的风险评价。结果表明:研究区累计完钻探井3口,漏失率66.7%,完钻开发井12口,漏失率50%;漏失层位集中在东三段、东二段,漏失类型归结为3类(裂缝性、薄弱地层、工程漏失);断层、裂缝是井漏易于发生的重要地质因素,新井预测及优化应尽量规避近东西向断层,确需过断层建议在浅层穿越断层,需东营组过断层的应尽量垂直断层减小轨迹与断层接触,应按从大原则给出风险段,利于钻井作业做好充分准备,避免速度偏差引发的风险点预测偏差。通过系统性的研究,为渤海区域的油气勘探与开发提供科学的决策支持,降低漏失风险,推动油气产业在这一关键区域的安全高效发展。

裂缝性漏失的桥塞堵漏钻井液技术

利用新研制的模拟裂缝封堵装置,开展了裂缝桥塞堵漏的实验研究,对比了不同形态裂缝的堵漏效果,分析了裂缝性漏失的桥塞堵漏规律。结果表明:新研制的裂缝堵漏实验装置有更好的模拟裂缝堵漏的能力,该装置模拟的裂缝具有较长的深度,实验完成后可以打开裂缝模块,观察堵漏材料在裂缝内的封堵位置和形态,探索桥接堵漏材料封堵裂缝的机理和规律;堵漏材料在裂缝"喉部"和"腰部"形成封堵段塞是堵漏成功的标志;裂缝的长度与裂缝壁面的粗糙度对堵漏效果有较大的影响。

任深2井溶洞性漏失堵漏工艺探索与实践

任深2井是勘探潜山地层的探井,钻至井深3374.44 m时发生井漏,在井段3388.68-3389.73 m放空1.05 m,采用边漏边钻方法钻至井深3748 m后要求对上部地层进行堵漏,此时累计漏失清水12748.13 m^3。测井结果表明,该井在井深3446 m以上裂缝、孔洞较为发育。介绍了该井1.05 m大溶洞漏失的成功堵漏技术。

FCL工程纤维在碳酸盐岩裂缝性漏失堵漏中的应用

裂缝溶洞性漏失是钻井过程中面临的一个严重问题,最常见的处理措施是泵注高浓度的LCM堵漏浆。FCL工程纤维是新研发出的一种纤维材料,平均直径为10～20μm,长度在8～12 mm之间可调,使用浓度一般为0.8%～1.0%,抗温大于170℃。讨论了FCL工程纤维的作用机理,对FCL纤维堵漏浆的堵漏效果进行了实验评价。FCL工程纤维承压堵漏技术在西部海相碳酸盐岩裂缝溶洞性漏层应用了11口井,成功封堵9口井,成功率大于81%。FCL工程纤维复合承压堵漏技术的成功应用为碳酸盐岩裂缝溶洞性漏失提供了一种有效的解决方案。

渗透性砂岩地层漏失压力预测模型

为了预测渗透性砂岩地层的漏失压力,提高钻井的安全性。根据塑性流体的本构方程和毛细管渗流理论,分析了钻井液(宾汉流体)在井壁泥饼带、地层侵入带和原地层孔隙中的流动特性,分别建立了井壁有无泥饼2种情况下的渗漏压力计算模型。利用建立的数学模型,对崖城13-1-A15井压力衰竭储层段的漏失压力进行了预测,结果表明:井壁上未形成泥饼时,漏失压力当量密度为0.613kg/L;井壁上形成厚度1mm、渗透率小于4×10-5 D的泥饼时,漏失压力当量密度可提高到1.21kg/L以上。崖城13-1-A15井钻井施工中,采用密度1.10kg/L的抗高温Versaclean油基钻井液,没有发生井漏。建立的渗透性砂岩地层漏失压力预测模型,可为渗透性砂岩地层安全钻井提供参考。

超分子聚合物堵漏技术在长庆油田恶性漏失井的应用

长7页岩油储层致密但流体流动性好,砂岩储层存在微米级孔隙,加上存在断层构造,导致钻进过程中渗透性漏失、裂缝性漏失甚至失返性漏失频发,常规堵漏材料无法满足钻井施工要求,造成非生产时间和成本大幅度增加,严重制约了勘探开发进程。借助超分子化学理论,通过合成优化配方,研发出了新型超分子聚合物防漏堵漏材料,并对其微观结构、剪切稀释性和恶性漏失承压堵漏能力进行了表征与测试。研究结果表明,超分子聚合物堵漏材料不仅具有优异的剪切稀释性和黏附能力,而且对两层钢珠床(钢珠直径8~10 mm)模拟的大孔隙性漏失和直缝板(缝宽2~6 mm)模拟的裂缝性漏失均具有较强的承压堵漏效果,承压达6 MPa。在长7页岩油区块典型恶性漏失井应用表明,超分子聚合物堵漏技术可以有效提高裂缝性漏层的承压能力,减少漏失量并降低综合堵漏成本,助力长7页岩油勘探开发,值得进一步研究和推广。

下扬子地区页岩气井失返性漏失堵漏技术研究--以WY-1HF井为例

目前,国内页岩气钻井发生漏失情况比较普遍,适用于油基钻井液的堵漏方法不多,失返性漏失仍是业内技术人员面临的难题。以WY-1HF井现场作业为例,使用油基钻井液在该井水平段钻井时发生失返性恶性漏失,且使用常规的桥塞堵漏技术、油井水泥堵漏技术均不能有效封堵漏失层。在对该井漏失层特征分析的基础上,研究了无机凝胶的堵漏机理及桥塞堵漏材料对油基钻井液性能的影响规律,最终采用高密度(1.89 g/cm^(3))的水泥固化封堵结合低密度(1.17 g/cm^(3))无机凝胶固化封堵,配合使用油基钻井液高浓度大颗粒桥塞堵漏浆,堵漏成功,保障了后续通井、测井、下套管、固井等作业的顺利开展。该方法的成功实施对该地区页岩气堵漏技术的应用具有一定的借鉴意义。

基于ABAQUS的裂缝性漏失过程动态模拟研究

裂缝性漏失最为普遍、复杂且难以解决,由于现场难以对其漏失过程进行准确预测,导致目前裂缝性漏失堵漏成功率较低。基于损伤力学原理,利用ABAQUS软件中的cohesive单元模拟漏失过程中裂缝的起裂和扩展,建立了三维地层裂缝性动态漏失模型。通过分析漏失过程中裂缝形态、井周应力及地层孔隙压力的变化情况,得到了裂缝性漏失过程的动态规律。研究结果表明,随着漏失时间的增加,裂缝的开度受扩展压力的影响先降低后逐渐增加;随着裂缝开度的增加,裂缝长度的增长幅度逐渐变缓;漏失裂缝的扩展使得裂缝开口(0°位置)附近井周压应力逐渐下降,在垂直于裂缝开口附近井周压应力逐渐增加;井周附近孔隙压力受钻井液侵入的影响,随着时间的增加逐渐增大。

失返性漏失井环空动液面计算方法

漏失是目前钻井工程中经常遇见的复杂情况,其中恶性失返漏失最为严重。准确确定漏层位置对防漏及堵漏作业十分重要,但是在堵漏过程中却时常出现在知晓漏失层位及静液面的前提下堵漏成功率不高的现象,其主要原因为没有考虑恶性失返漏失时井筒中动、静态液面的差距,导致堵漏不成功。目前工程人员大多在停泵后采用电法或声纳等方法测量漏失静态页面,缺少准确确定钻井过程中漏失动态液面的方法。从钻井工程水力学角度出发,提出了基于钻井立压的漏失动态液面计算方法。能够确定钻井过程中失返漏失动态液面的位置,从而可以为堵漏作业中堵漏浆上界面位置设计提供重要依据,防止堵漏作业结束后上界面位置低于预期而导致堵漏作业失败情况的发生。

裂缝性漏失架桥材料粒度分布研究

针对裂缝性漏失地层的堵漏,根据"应力笼"原理,对裂缝壁面承压能力进行强化,首要任务就是利用刚性材料对裂缝进行预支撑,在形成一定强度的架桥后,弹性或纤维等材料进行填充才能使得该部分承压能力增强。由于以前使用的立缝缝板、光滑缝板及缝板长度过短等问题,致使实验后无法观测到堵漏材料进入裂缝的情况,故利用自主研发的能更接近现场真实情况的不锈钢长楔形裂缝模块,开展了裂缝性漏失架桥的实验研究,对比不同材料特征粒度分布对给定宽度裂缝的架桥效果,提出一种方法来选择粒度分布进而有效的形成架桥。通过采用该裂缝模块进行研究表明,该模块有良好的模拟地层的能力,可在实验后观察内部的封堵情况;主架桥颗粒D90粒径的设计至关重要,应大于等于0.9倍的架桥处裂缝宽度且小于入口裂缝宽度;D50不仅可以增加对"喉部"处的架桥,同时可以一定程度上提高封堵压力。

全面钻进工艺在甘肃阳山矿区失返性漏失地层中的应用

针对甘肃文县阳山矿区葛条湾—安坝矿段钻进时地层漏失、护壁困难、井故频发等问题,通过在矿区开展传统的绳索取芯钻进+跟管工艺和全面钻进工艺施工,探索矿区失反性漏失地层钻进难题的解决方法。经过两种工艺在3个钻孔中的有益实践,探索出全面钻进在阳山矿区漏失返地层钻进中具有较好的安全性和适用性,在矿区可推广使用。

海上油田灰岩裂缝性井漏处理实践

南海东部地区陆丰13-1油田A井钻井过程中,钻遇灰岩发生裂缝性漏失,漏速大,桥接材料堵漏困难。针对该井灰岩井段地层特点及漏失情况,该井采用了桥接材料堵漏、随钻堵漏并强钻穿灰岩漏失井段、挤水泥堵漏等工艺,最终堵漏成功。陆丰13-1油田A井灰岩裂缝性井漏堵漏工艺技术及现场实践,对于其他类似油气井井漏提供了很好的施工经验和借鉴。

伊拉克米桑油田AGCS27井裂缝性严重漏失堵漏新方法

伊拉克米桑油田位于伊拉克东南部的米桑省,地质情况复杂,存在严重的盐膏层蠕变缩径、垮塌、高压盐水层、井漏等复杂情况,特别是目的层裂缝性漏失十分严重,采用常规堵漏技术收效甚微,在目的层中堵漏既要保证堵漏效果,还要保证完井后的采油作业能建立有效的通道。AGCS27井四开钻进至井深2 932 m发生漏失,先后应用各种堵漏剂进行了20多次的堵漏作业,效果均不理想,最后采用套管传输堵漏工艺,将大颗粒、长纤维堵漏材料,装入套管筒直接送至漏层,对漏层进行封堵,取得了良好的效果,为该井的顺利完钻提供了井眼保证,是一种创新的堵漏工艺,对深井裂缝性漏失的堵漏作业,具有经济性和实用性。

科索1井溶洞性漏失堵漏技术

科索1井系典型的溶洞性漏失,其漏失速度快、漏失量大、堵漏困难,若发现不及时还会造成井壁垮塌甚至卡钻事故,且堵漏成本高,时间长,成功率不高。科索1井创新溶洞性漏失堵漏材料和堵漏措施,使用挤水泥堵漏、自下而上打堵漏浆堵漏、空井投入固体充填方式堵漏以及泡沫钻井液钻井等工艺和技术,在480～747m井段共进行12次堵漏作业,历时23d,与同地质构造同类型堵漏对比,耗时短,成本低,效果好。