基于3D扫描打印技术的裂缝性堵漏模拟新方法

塔里木油田博孜区块钻井过程中漏失频发，钻井液损失量大，造成巨大的经济损失，是目前该区块勘探开发的一大难点。现有的传统裂缝堵漏模拟方法较难真实模拟井下裂缝条件，导致室内实验效果与现场应用差异较大。以博孜区块为例，通过对其储层特征进行分析，明确储层漏失成因为天然裂缝漏失与薄弱地层破裂；基于3D扫描打印技术，制作具有储层真实裂缝特征的仿真缝板，以此为核心建立了一种裂缝性堵漏模拟新方法，使用自主研制的堵漏仪器开展了不同裂缝宽度下的堵漏配方评价实验。实验结果表明，裂缝性堵漏模拟新方法适用于多尺度裂缝性地层堵漏配方模拟评价，能够为针对裂缝性漏失的现场堵漏配方测试提供有力支持。     

纤维堵漏低密度水泥浆的室内研究

钻井和固井过程中常遇到井漏。低密度纤维水泥浆可通过纤维堆积和架桥作用在漏失层井壁上形成网状结构,对漏失层进行有效封堵。室内以微硅和漂珠为外掺材料,以纤维做堵漏材料,配制成低密度纤维水泥浆。实验表明纤维对水泥浆的基本性能影响较小。利用水泥浆静态模拟堵漏装置,评价了该水泥浆的防漏、堵漏能力。试验结果表明：该水泥浆对缝宽2mm以下的裂缝性地层和孔径2mm以下的孔隙性地层有很好的封堵能力,静态堵 漏的承压能力达到了7MPa,扩大了井下的压力安全窗口,可用于钻井和固井过程中的堵漏、防漏。     

抗高温井下交联固结堵漏技术在塔河油田的应用

塔河油田奥陶系碳酸盐岩缝洞地层埋深超过6 000 m,地层温度可达130℃;由于地层压力亏空严重,建立循环的漏失压差超过10 MPa;缝洞漏层还存在连通性好、地层水矿化度高的特点。针对漏层高温、高压差、高矿化度的特点,提出采用井下交联固结堵漏技术解决深井缝洞的漏失难题。通过室内评价表明,井下交联凝胶材料SF-1在地层高温、高Ca2+环境中可发生交联反应并迅速增稠,黏度在10 000 m Pa s以上,滞留性强,且抗温达130℃。后续注入的化学固结堵漏材料HDL-1可与滞留在通道中的SF-1进一步反应,凝固形成封堵强度在15 MPa以上的致密封堵塞。该技术在塔河油田TH12179CH井奥陶系漏层一次堵漏成功,为深井缝洞性恶性漏失提供了一种有效的堵漏方法。     

DLM-01型堵漏模拟装置在堵漏试验中的应用

为提高堵漏工艺的可行性与封堵效果,采用DLM-01型堵漏模拟装置对不同堵漏材料进行堵漏试验,可以为堵漏方案的改进与优化提供科学依据。试验结果表明,该装置能模拟孔隙、纵缝、横缝、楔型缝等多种漏失通道,可以对各种堵漏材料进行模拟试验,为井眼堵漏提供了一种有效的评价手段;而且操作简便,直观性好,可以直接观察堵漏材料在纵剖面、横断面上以及沙层内部的组分分布及封堵效果,便于堵漏剂的优选。     

模拟环空流动状态的堵漏试验装置设计

对比分析了缝板窄槽流动、室内建立井筒环空和搅拌器搅拌3种动态漏失模拟方法,发现这3种方法并不适用于堵漏剂室内效果评价。鉴于此,结合井筒工作液实际流动状态,将井壁剪切速率作为流动相似准则,建立了环空水力学模型并优化计算,设计出剪切速率达到100～1 000 s~(-1)且能够真实模拟环空流动状态的堵漏试验装置。采用分体式人造岩心漏失模块,解决了漏失模块与地层物性相差大的问题。在裂缝性漏失试验中,API堵漏试验仪为静态评价方法,不能准确反映井筒工作液的真实状况,而堵漏试验装置可以模拟地层压力、温度和钻井液在井筒中的螺旋运动状态等条件,因此能够准确评价堵漏材料的适用性和封堵效果,优选出适合现场的堵漏剂和防漏堵漏钻井液。研究结果表明该装置能够准确评价堵漏剂的封堵效果。     

钻井井下爆炸堵漏技术

现有堵漏方法对渗透性漏失较易解决,对裂缝性漏失,堵漏一次成功率低,处理过程复杂、周期较长、成本高,如近年来苏北盆地有46口井发生裂缝性漏失,平均每口井漏失钻井液641 m3、损失时间268 h。主要原因是井下裂缝宽度不一、难以确定,造成堵漏材料粒径不匹配,大粒径堵漏材料难以进入地层,小粒径堵漏材料又容易被漏失的钻井液带走,难以在漏失孔喉处形成有效的桥架结构,导致堵漏成功率低。研发了一种针对裂缝性漏失堵漏的新方法——井下爆炸堵漏技术,主要通过堵漏工作原理、堵漏注射器、药盒、胶筒及凝胶配方等方面的研究,形成钻井井下爆炸堵漏技术。该技术主要通过井下爆炸的方式,挤压地层裂缝,减小裂缝宽度,使堵漏材料“进得去、停得住”,有效提高裂缝性漏失的堵漏成功率,减少经济损失。该技术通过现场4口井共6个漏失层位的封堵应用,成功堵漏5层、有效1层,堵漏成功率83.33%,有效率100%。钻井井下爆炸堵漏技术为进一步完善堵漏工艺开辟了新的思路和方法。     

江苏油田堵漏试验评价技术研究及其应用

就日益突出的钻井井漏问题,在调查研究江苏油田20年来井漏井史资料的基础上,分析了引起此问题的主要原因及解决思路,阐述了在钻井防漏堵漏试验评价技术研究方面取得的最新进展。通过分析堵漏材料评价方法和漏失地层物化特性,研制了DL-1和DL-2两套钻井堵漏试验仪器,制作了用于堵漏评价的人造岩心,制定了评价堵漏材料的新方法,使堵漏模拟与评价更趋于真实。通过室内堵漏材料的评价优选,结合主要漏失层特点,在沙埝19和20区块7口井中制定了合理的防漏堵漏技术方案,无一发生明显漏失,减少了堵漏复杂时间,避免了井下复杂与事故的发生。     

玛湖区块低压易漏地层防漏堵漏技术研究与应用

玛湖玛南、玛西井区纵向上地层承压能力低,存在多套地层压力系统、钻井过程中漏失频繁、漏失量大的问题,开展了钻井液室内实验研究,对堵漏材料进行优选、复配和评价,形成了优化防漏及随钻堵漏、停钻堵漏配方。通过现场应用随钻堵漏技术和采用常规堵漏材料进行停钻堵漏有效控制漏失。     

一种评价特种凝胶ZND启动压力的新仪器

针对漏失及恶性漏失的堵漏工作,研制的特种凝胶ZND在实际应用中取得了显著的成绩,但是对于恶性漏失堵漏用的凝胶,没有一套合适的仪器及方法来规范其性能指标,因此研制了一台具有高精度的新型启动压力装置,并得到了相关的启动压力评价方法——液位-压力曲线。通过液位-压力曲线,可以确定凝胶在模拟地层中的启动压力,并能够判断相同启动压力情况下凝胶的性能优劣。     

基于弹性网眼体的油基钻井液堵漏体系研究与应用

针对常规堵漏材料与裂缝适应性差的难题，优选压缩变形性好的弹性网眼体作为架桥材料，对其表面改性制备了耐温耐油弹性孔网材料，通过研选刚性颗粒、弹性颗粒、纤维材料，构建了基于弹性孔网的油基钻井液堵漏体系。室内利用2 mm×1 mm楔形长裂缝封堵模拟评价实验装置对堵漏体系封堵性能进行了评价。实验结果表明，形成的堵漏体系裂缝封堵区域位置适中，封堵区域厚度增加，漏失量小，承压能力高。基于弹性孔网的油基钻井液堵漏体系在现场进行了多口井的应用，一次堵漏成功率达84.6%。该技术成果可为裂缝性地层油基钻井液漏失提供行之有效的技术思路。     

井眼强化随钻防漏技术研究与应用

长段裸眼孔隙-裂缝发育带来的漏失问题,严重影响钻井提速,并造成相当大的经济损失。在孔隙-微裂缝地层或诱导性裂缝地层中作业,钻井液密度较低时会出现井壁不稳定现象,而钻井液密度较高时又出现井漏、安全密度窗口较窄等问题,文章研究了解决这一问题的井眼强化随钻防漏体系。体系中的微米级和纳米级高强度刚性颗粒随钻头破岩时迅速嵌入到井周孔隙和微裂缝中,产生沿井眼切线方向的挤压,微米级纤维材料快速充填,形成致密的网络封堵结构,在井壁形成“桶箍效应”,大大提高了井眼承压能力和井壁稳定性。室内评价实验表明,清水封堵体系承压 ５ＭＰａ以上,井浆封堵体系承压 ７ＭＰａ以上。在实际现场应用中,井眼强化随钻防漏体系在解决安全密度窗口较窄问题方面取得了满意的效果。     

川西地区固井及完井过程中井漏原因分析及对策

针对川西地区固井完井过程的井漏问题，分析其原因，并提出预防和处理措施。指出了应用堵漏技术从安全的角度考虑应注意的主要问题：①对长裸眼层段存在多压力系统发生井漏与溢流，应分析各层段的地层压力与承压能力，确定漏失层与气层，为制定堵漏与压井施工方案提供科学依据；②在钻井施工中进行堵漏作业，应认真分析漏失层岩性特征、漏失原因与机理，针对性地选择堵漏材料与堵漏工艺；③对喷漏同存的井，应将堵漏与压井进行综合考虑和有机结合，保持井内动态液柱压力始终高于漏层压力，即气层发生井漏实施吊灌技术；④若漏失层为非产层，在不构成伤害油气层前提下，可选择堵漏固化后强度高的永久性堵漏材料；若漏层为产层，确需堵漏则选择能最大限度保护产层的暂堵材料；⑤高含硫气井喷漏同存复杂条件下，固井与完井工艺选择要符合气田采气技术要求。     

高强度耐高温化学固结堵漏剂HDL1的研制及应用

为有效封堵裂缝性漏失层,避免由颗粒材料粒径级配误差造成的堵漏效果差的问题,研制了高强度耐高温化学固结堵漏剂。针对常用固结类堵漏材料耐温性差、密度不易调整的缺点,从滞留能力、固结时间、强度、密度等方面入手,通过优选正电黏结剂、化学凝固剂、流变性调控剂、引发剂和密度调节剂,并确定合理的比例关系,研制出化学固结堵漏剂HDL-1。用HDL-1配制的化学固结堵漏浆具有稠化时间可调（4~12 h）、密度可调（1.3~1.9 g/cm3）、承压能力较强（48 h强度可达17 MPa以上）的特点。该化学固结堵漏剂在SX2井的二叠系火成岩裂缝性漏失层进行了试验应用,应用后地层承压能力提高8.2 MPa,满足了正常钻井施工的需求。现场试验表明,HDL-1可有效封堵裂缝性漏失层,确保易漏地层安全钻进。      

基于测井资料确定钻井液漏失层位的方法研究

塔里木盆地DN构造上第三系到白垩系砂岩地层存在异常高压、压力系数高达2.2，钻井液液柱压力接近上覆地层压力而形成诱导缝，并促使宏观和微观的天然裂缝纵横向延伸，井漏分布区间明显拓宽，钻井液密度高、窗口窄造成井漏频繁、严重。为了更有效地实施堵漏作业，必须明确漏失井段的位置、深度和漏失性质。为此，根据该区钻井液漏失现象在测井曲线上的显示特征，提出了通过常规测井资料和成像测井资料寻找漏失层段和分析漏失性质的综合评价方法。将该方法用于分析塔里木盆地DN构造上的多口井的井漏机理，所确定的漏层位置可靠准确，取得明显效果，为钻井堵漏作业提供了直观可靠的依据。建议在利用测井资料确定漏层位置时，需参考测井计算的岩石力学、地应力和地层压力等参数，以便更好地确定漏层位置。     

低密度膨胀型堵漏浆在湘页1井的应用

湘页1井在二开钻井过程中发生了裂缝性和溶洞型漏失,为提高漏失层承压能力,保证固井质量,采用低密度膨胀型堵漏浆技术对漏失层段进行了承压堵漏施工。由于该井具有漏失井段长、漏点多的特点,针对不同漏失类型,采用不同性能的低密度膨胀型堵漏浆分段进行了3次承压堵漏施工,将地层承压能力提高到1 MPa以上,后续钻进和下套管、固井作业时未发生漏失。湘页1井的应用表明,低密度膨胀型堵漏浆具有良好的流动性能及很强的封堵承压能力,在大型堵漏施工过程中,易于配制、调整,不需要特殊设备,施工工艺先进成熟,安全系数高,承压堵漏效果显著,为湘中坳陷石炭系地层承压堵漏提供了新的技术支撑。      

稳定井壁封堵材料分类的研究进展

稳定井壁封堵材料种类众多,对其进行合理分类能为材料优选和稳定井壁效果评价提供依据。目前稳定井壁封堵材料主要以材料外观、力学性能、作用机制以及作用目的等进行分类,各种分类方法之间存在不同程度的交叉,导致同类材料封堵性能评价方法不同,不同类材料的封堵试验效果对比缺乏依据。为了确立同类材料的表征方法,建立不同类材料稳定井壁封堵效果的评价方法,提出以稳定井壁过程中封堵材料分子之间是否发生化学反应为依据,将材料分为物理封堵材料和化学封堵材料两大类。同时,按照封堵带作用形式将物理封堵材料细分为机械支护、桥接封堵、变形充填、泡沫堆积和成膜封堵等5小类;按照发生化学反应类型将化学封堵材料细分为交联封堵材料、胶凝封堵材料和沉淀封堵材料等3小类。该分类方法在一定程度上解决了因材料分类交叉所带来的封堵材料评价方法缺失和试验效果依据缺乏的难题,有利于在封堵作用机理基础上建立评价方法和标准,推动封堵学学科的发展。     

聚合物胶囊增稠堵漏技术实验研究

裂缝、洞穴地层和粗孔隙渗透性地层中发生的严重井漏最难处理,提高这类地导堵漏效果的主要方法之一是应用具有高堵塞性能的堵漏剂和相应的工艺技术。文中提出了一种将聚合物溶液胶囊混入水泥浆进行堵漏作业的新方法。室内实验结果表明该堵剂具有有３个主要特性：直角稠化特性、桥塞特性、初终凝时间间隔短。这些物质性大大提高了水泥浆类堵剂的封堵能力。文中还从堵漏剂要适合漏失层特征的角度探讨了水泥浆类堵漏剂的堵漏机理。     

地层裂缝动态变形对堵漏效果的影响研究

钻井过程中井筒压力的波动易导致地层裂缝动态变形，影响堵漏效果。为了找到消除该影响的技术措施，模拟分析了裂缝闭合变形的特征，通过室内试验评价了裂缝动态变形对堵漏效果的具体影响。模拟发现，裂缝闭合分为初始阶段、局部变形阶段和最后阶段3个阶段，随着闭合裂缝面的接触应力不断增大，接触面积与位移呈幂函数关系；在裂缝动态变形情况下，使用非弹性堵漏剂堵漏会出现反复漏失的情况，使用弹性堵漏剂则能使之趋于稳定，不再发生漏失。研究结果表明，裂缝变形会对封堵层产生破坏，裂缝变形程度越大对封堵层的破坏越强，弹性堵漏剂能够更好地适应裂缝变形。因此，在裂缝性地层堵漏时，建议在堵漏浆中加入一定比例的弹性堵漏材料，在堵漏的后续作业中尽量降低井筒压力波动，以减小裂缝动态变形带来的不利影响。      

易漏地层的漏失压力分析

漏失压力是地层产生漏失现象和分析井漏事故的重要参数,深入研究漏失压力对安全钻井具有重要的意义。通过分析漏失地层的特点,将漏失现象划分为自然漏失和压裂漏失,并定义和阐述了极小漏失压力概念。以此为基础,分析了易漏地层的漏失机理,以及漏失压力和孔隙压力、破裂压力之间的关系。研究发现,当前破裂压力的预测方法基本上是建立在井壁不可渗滤假设和Terzaghi有效应力模型的基础上,这些模型建立的基本条件与易漏失地层的特点不符,其计算结果必然与实际情况存在偏差;其次,易漏地层漏失类型主要是自然漏失现象。因此,钻井工程设计中需要建立适合漏失地层的漏失压力曲线而非破裂压力曲线,并把自然漏失作为主要的预防对象。     

喷漏同存条件下堵漏压井技术——以四川盆地九龙山构造龙探1井为例

龙探1井在对四川盆地九龙山构造深部中二叠统栖霞组超高压气藏的钻进中,受井身结构的限制,同一裸眼井段内面临高温超高压复杂压力剖面,?190.5 mm井眼钻进至栖霞组发生溢流,在控压循环加重的情况下引起下喷上漏,如何安全处理成为该井能否顺利完成的关键。为此,在仔细分析龙探1井喷漏同存复杂情况和处理技术难点的基础上,确定出把上部漏层与下部高压气层进行隔离、提高漏层的承压能力以满足平衡钻井要求的处理技术思路,制定出GZD刚性颗粒+核桃壳+HHH堵漏配方的具体处理实施办法:(1)通过正、反推压井液将气体污染钻井液推回漏层,降低关井的井口压力,再采用隔离法注水泥封隔喷、漏地层,阻断井下内循环;(2)堵漏施工中采用井口压力升高的时间和堵漏浆的注入量推算出漏层大致位置,推测漏失通道的大小、漏层对堵浆的吸收能力等漏层性质,作为后续作业调整堵漏浆的粒度、浓度、使用量的依据。采取上述措施成功地将龙探1井上三叠统飞仙关组承压能力提高到2.35 g/cm~3并顺利钻穿栖霞组,下?168 mm套管固井。结论认为,适宜的堵漏配方能有效地扩大钻井液安全密度窗口,该实例可为该区及其他地区处理此类问题提供有益的经验。