低密度膨脹型堵漏技術(shù)在伊朗BAB

1、文章編號 :100125620 (2008) 0120078203低密度膨脹型堵漏技術(shù)在伊朗 BAB 21 井的應(yīng)用隋躍華1成效華2關(guān)芳1王樹衛(wèi)2蘇向東3趙忠亮2(1. 山東東營泰爾石油技術(shù)有限公司 ,山東東營 ;2. 勝利石油鉆井工程技術(shù)公司 ,山東東營 ;3. 東營市東營區(qū)科技局 , 山東東營)摘要 伊朗 BAB21 井分別在井深 404. 16 m 和 994 m 處發(fā)生只進不出的惡性漏失。分析了發(fā)生井漏的原因及堵漏施工的難點。提出首先應(yīng)用低密度膨脹型高橋塞液對漏失層封堵 ,然后用低密度高強度加固液對漏失層加固 ,結(jié) 果在短時間內(nèi)堵漏成功?，F(xiàn)場應(yīng)用表明 ,該低密度膨脹型堵漏技術(shù)具有高塑性

2、、低動切力和強滯留能力 ,密度在 0. 861. 22 g/ cm3 范圍內(nèi)可調(diào) ,膨脹率高 ,封堵加固能力強 ,封堵率為 95. 70 %99. 84 % ,針入度小于 0. 2 mm ,抗溫可達250 ;該堵漏劑的酸化率在 75. 0 %以上 ,通過酸化解堵不會堵塞油氣層 ,且其凝固時間、凝固強度可調(diào) ,施工工藝安 全快速。該項堵漏技術(shù)能夠適應(yīng)伊朗地區(qū)不同地層堵漏的需要。關(guān)鍵詞 惡性漏失 堵漏劑 低密度鉆井液 伊朗 BAB21 井中圖分類號 : T E282 T E254. 3文獻標(biāo)識碼 :A復(fù)合堵漏劑 + 8 %粗核桃殼 + 0 . 2 % H V2PA C 配 40m3 橋堵漿進行堵漏

3、 ,未成功。下鉆頭 ,使用鉆井液 、 清水和廢水盲鉆 ( 井段 404 . 16411 . 38 m) ,耗 159 m3 鉆井液、791 . 4 m3 清水及廢水 。因此對這次漏 失的分級定為第五級嚴重漏失。鉆至井深 994 m 再次發(fā)生漏失 , 巖性為泥巖 ,層位為 A mi ra n , 漏失速度為 120 m3 / h 。此時鉆井 液密度為 1 . 40 g/ cm3 ,黏度為 73 s 。邊灌鉆井液邊 起鉆 ,起鉆完成后漏失 47 m3 鉆井液。下光桿 ,探液 面在井深 50 m 處。根據(jù)液面情況 , 計算出井底鉆 井液當(dāng)量密度為 1 . 33 g/ c m3 ;由此判斷井底漏。根據(jù)

4、 BAB21 井發(fā)生井漏時的漏失程度及漏失 層位 ,該嚴重漏失的堵漏施工存在以下技術(shù)難題 。漏失地層壓力系數(shù)低。 漏失裂縫大 ,漏層漏失 通道連通性好。 漏失井段巖性破碎 ,并存在破碎 斷面 ,漏失通道不能承壓。 漏失井段淺 ,溫度低 ,不能使堵漏液在漏失通道中快速滯流及固化 。橋 堵材料量少單一 ,無大尺寸架橋劑 ,堵漏液在漏失通 道中難以架橋形成骨架 。配制堵漏液的設(shè)備不能 完全滿足惡性漏失井的需要。地質(zhì)及工程概況1BAB21 井位于伊朗境內(nèi) LOR ES TAN 省 Kuh2dasht 油田。該井設(shè)計井深為 2 400 m ,地表40 m 為第四系未成巖黏土層 ,40181 m 為 Tz

5、 地層 ,巖性 主要為大段白云巖 ,181302 m 為 Kashkan 地層 ,巖 性主要為泥巖夾白云巖 ,302411 m 為 Tz 地層 ,巖 性主要為灰?guī)r夾薄層云巖及泥巖。該井在井深 181m 鉆遇逆斷層 ,導(dǎo)致 Tz 地層重復(fù)。該井用 660. 4 mm 鉆頭一開 ,鉆至井深 47. 6 m , 下入 508 mm 套管至井深 45. 75 m ,用 444. 5 mm 鉆頭二開 ,鉆至井深 351 m ,下入 339. 7 mm 套管至 井深 350. 10 m ,水泥均返至地面。用 311. 15 mm 鉆 頭三開。井漏原因及堵漏難點分析BAB21 井由于所鉆地層巖性為灰?guī)r ,所

6、以發(fā)生 裂縫漏失的可能性較大 , 從井深 360 403 m 巖屑 顏色較雜 ,巖性以灰?guī)r為主 ,夾有灰質(zhì)云巖 、泥質(zhì)灰 巖、泥巖。所以此段也可能是斷層破碎帶。該井鉆至井深 404 . 16 m 發(fā)生嚴重井漏 , 有進 無出 ,累計漏失 1 300 m3 鉆井液 ,漏失原因為灰?guī)r 裂縫斷層過渡帶。根據(jù)漏失速度和漏失量判斷為惡 性漏失。按配方 :鉆井液 + 5 %鋸末 + 5 %云母 + 5 %23 低密度膨脹型堵漏技術(shù)機理及特點3 . 1堵漏機理 低密度膨脹型高橋塞堵漏技術(shù)是由特殊的化學(xué)第一作者簡介 :隋躍華 ,高級工程師 ,1956 年生 ,現(xiàn)為山東東營泰爾石油技術(shù)有限公司總經(jīng)理 。地址 :

7、山東省東營市東營區(qū)南二路 1210 號 (石油大學(xué)科技園) ;郵政編碼 257062 ;電話 (0546) 8179196 。第 25 卷 第 1 期隋躍華等 :低密度膨脹型堵漏技術(shù)在伊朗 B AB21 井的應(yīng)用79處理劑及各種化學(xué)堵漏劑、惰性堵漏劑組成的 ,采用不同類型 、不同分子量的聚合物作為增黏懸浮劑和 降濾失劑 ,并采用一種或多種有機材料做為懸浮載 體 ,利用多種無機成分及油溶樹脂作為填充加固劑 ;以一種低分子量聚合物作為防塌抑制劑 ; 另外在堵 漏鉆井液的配方中加入一種流型調(diào)節(jié)劑 ,使堵漏鉆 井液具有高塑、低切的特殊流型 ;并引入一種密度調(diào)節(jié)劑使鉆井液具有寬的密度范圍 ; 加入了不同

8、粒 徑、不同功能 、長尺寸、高延展性的橋堵劑。堵漏劑 在進入漏失通道后 , 在地層溫度 、地層壓力的作用下 ,各組分之間不同程度地發(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng) ,加 上各組分之間的協(xié)同效應(yīng) ,堵漏劑在漏失通道中先 堆積架橋后連結(jié)填充加固形成了封堵率高 、填充加 固能力強的橋堵封堵帶 ,從而提高了地層的承壓能力 ,達到了堵漏的目的。3 . 2 堵漏鉆井液特點流型特殊。該堵漏鉆井液具有高塑性、低動 切力、滯流能力強的特點 ,堵漏鉆井液不但能順利進 入漏失通道深部 ,不易造成壓力激動 ,而且能快速形 成具有一定強度的封堵物。 密度范圍廣 。該堵漏 鉆井液密度在 0 . 861 . 22 g/ cm3 之間可調(diào)

9、 ,利用泡 沫疊加原理阻止液相進入漏層 ,降低壓力激動 ,提高 堵漏成功率。 膨脹率高。堵漏鉆井液進入漏層后 封堵體積不縮小 ,是其它堵漏劑的 23 倍 ,具有很 高的封堵率。封堵加固能力強。堵漏劑能有效地 修復(fù)改善漏失層井壁 , 提高漏失地層的承壓能力 ?？伤峄浴６侣﹦┑乃峄试?75 . 0 %以上 ,通過 酸化解堵后 ,不會堵塞油氣層。 凝固時間、凝固強 度可調(diào)。根據(jù)漏失程度、漏失井段 ,漏失巖性調(diào)整該 堵漏液的凝固時間和凝固強度。 具有多功能性 。堵漏鉆井液具有常規(guī)鉆井液的優(yōu)良性能 ,又具有很 強的防漏 、堵漏功能 。 工藝安全快速。在堵漏施工過程中 ,快速調(diào)整堵漏液性能 ,將漏失程

10、度控制在 最小范圍內(nèi)。該堵漏劑封堵率為 95. 70 %99. 84 % ,酸溶率為鉆井液 , 如果鉆井液能夠返出 , 繼續(xù)凝固 12 h 。 用低密度高強度加固堵漏液對漏層進行承壓加固 。采用大顆粒尺寸橋堵劑進行架橋暫堵 ,配制低密 度、高橋塞、高滯流性能封堵攜帶堵漏液進行封堵 。架橋封堵成功后 ,為確保提高漏失地層承壓能力 ,采用膨脹型高強度堵漏技術(shù)或直接使用水泥進行加 固。4 . 2堵漏鉆井液配方1 #膨潤土漿 + ( 0 . 5 %2 %) 密度調(diào)節(jié)劑 +(2 %3 %) 低密度油層保護劑 + (1 %2 %) 流型調(diào)節(jié)劑 + (1 %2 %) 低密度提黏劑 + (2 %3 %) 高效

11、 提黏劑 + (2 %3 %) 填充加固劑 型 + (5 %6 %) 填充加固劑 型 + (20 %30 %) 懸浮穩(wěn)定劑 + (2 %3 %) 棉籽皮 + (1 %2 %) 鋸末 + (2 %3 %) 云母2 #膨潤土漿 + ( 0 . 5 %2 %) 密度調(diào)節(jié)劑 +(2 %3 %) 低密度油層保護劑 + (1 %2 %) 流型調(diào)節(jié)劑 + (1 %2 %) 低密度提黏劑 + (1 %2 %) 高效 提黏劑 + (1 %2 %) 填充加固劑 型 + (5 %6 %) 填充加固劑 型 + (60 %80 %) 懸浮穩(wěn)定劑 + (1 %2 %) 棉籽皮 + (2 %3 %) 鋸末 + (2 %3

12、%) 云母4 . 3 堵漏施工過程4 . 3 . 1 井深 404 . 16 m 處惡性漏失的堵漏施工1) 第一次。配制 52 m3 低密度高橋塞堵漏液 ,注入 45 m3 堵漏液 , 用 1 . 8 m3 原井漿頂替堵漏液 后 ,靜止。灌入 25 . 0 m3 膨潤土漿 ,未見返出 ,但液 面上升到 180 m ( 第六柱鉆具上有水跡) ,堵漏顯現(xiàn) 初步效果 。2) 第二次。配制 46 m3 低密度膨脹型堵漏液 ,下鉆至井深 404 m , 用堵漏鉆井液循環(huán)鉆至井深411 . 50 m ,無鉆井液返出 ,消耗堵漏鉆井液 30 m3 。 起鉆 ,下光鉆桿至井深 411 . 50 m 。配 45

13、 m3 堵漏鉆井液 ,共注入 40 m3 ,無鉆井液返出。3) 第三次。向井內(nèi)灌 32 m3 膨潤土漿 ,無返出 。 于是配 46 m3 高強度堵漏液并向井內(nèi)注入。由于橋堵材料含量較高 ,鉆井液較稠 ,在泵送過程中上水效率較低。泵入 10 m3 后 ,隨著時間推移 ,堵漏鉆井液75 %95 % ,針入度小于 0. 2 mm ,抗溫高達 2504 現(xiàn)場應(yīng)用4 . 1堵漏技術(shù)思路。本身也開始稠化 ,未完成預(yù)期設(shè)計的 46 m 泵入量 。4) 第四次。注入 16 m3 低密度膨脹性高橋塞 液 ,同時從井口投入 0 . 5 t 大顆粒核桃殼 (直徑為 1525 mm) 、0 . 25 t 中顆粒核桃殼

14、 ( 直徑為 10 15 mm) 、0 . 5 t 高效連接劑 。注入時存在泥漿泵上水不暢的問題 。注入 10 m3 混合堵漏鉆井液 ( 膨潤土漿3根據(jù) B AB21 井惡性漏失狀況 ,提出如下堵漏思路。 使用低密度膨脹型高橋塞堵漏液對漏失段全 部進行架橋滯流封堵 ,在施工結(jié)束后的 1224 h 灌 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 鉆井液與完井液2008 年 1 月80+ 堵漏鉆井液) ,井口返出堵漏液 。下光鉆桿至井深142 m ,遇阻 8 t ,分析為橋堵材

15、料所致 ,故將其通至 漏層 ,然后起鉆到套管鞋 ,靜止 。將光鉆桿提至井深342 m ,用固井泵注入 8 m3 水泥漿 ( 密度為 1 . 80 1 . 85 g/ c m3 ) ,替 3 m3 清水 ,井口見鉆井液返出 ,根 據(jù)計算水泥漿未進入漏層。于是決定起鉆至剩一個 立柱時關(guān)封井器 , 憋壓 ,使水泥漿進入漏層 , 憋進 2 m3 清水時套管壓力由 5 M Pa 降為 0 ,判斷水泥漿進 入漏層 ,立即停泵 ,關(guān)井候凝。灌入 11 m3 清水 ,井口出現(xiàn)液面。繼續(xù)候凝。開始下入 311 mm 三牙輪鉆頭探水泥塞面 ,下 鉆過程中不斷有水返出 , 下鉆至井深 350 m 時遇 阻 ,開始劃

16、眼 ,返出大量堵漏劑。劃眼至井深 402 m 時才有少量水泥塊返出 ,劃眼下鉆至井深 411 m ,未 見漏失。經(jīng)調(diào)整鉆井液性能后 ,充分循環(huán) 6 h 不漏 , 至此說明堵漏成功 ,于是恢復(fù)正常鉆進 。該段堵漏 共耗時 9 . 5 d ,共消耗 452 m3 鉆井液 (包括堵漏鉆井 液) 、1 005 . 9 m3 水和 88 . 6 t 鉆井液材料。4 . 3 . 2 井深 994 m 處惡性漏失的堵漏施工用 6 號罐配 15 m3 低密度膨脹性高橋塞液 ,泵 入 10 m3 ,用 5 號罐配制 40 m3 膨脹型中強度加固 液 ,泵入 27 m3 。替漿 2 m3 ,起鉆靜止候凝 。共泵入

17、37 m3 堵漏液。注入及替鉆井液過程中井口無返 出。探液面在井深 76 m 處 ,灌 6 . 5 m3 鉆井液返出 ,停泵繼續(xù)候凝。下鉆探塞 ,循環(huán)漏失 10 m3 ,恢復(fù)鉆 進 ,堵漏成功。4 . 3 . 3 堵漏效果分析第一次堵漏結(jié)束后從起鉆的情況看 ,第六柱鉆 具上有水跡且有鋸末 , 第七柱鉆柱附有橋堵材料 ,因此判斷堵漏液液面在井深 180 m 左右 ,其液面升高了 100 m ,從液面升高得知堵漏已有效果 ,達到了一定的橋堵目的。在以后幾次施工中 ,由于漏失層 裂縫大 ,現(xiàn)場橋堵材料的粒徑達不到高橋塞的要求 , 使得橋堵劑在裂縫中架橋困難 ,影響了橋塞液的架橋能力 ,因而也影響了堵

18、漏效果 ; 通過反復(fù)幾次橋 堵 ,使得橋堵劑在大的裂縫中逐漸起到架橋和滯流 作用 ,因而使得高強度加固液在漏失通道凝固起到 了加固作用 ,恢復(fù)鉆進 ,堵漏成功 。由于有了 404 m 堵漏成功的經(jīng)驗 , 在井深 994 m 處的堵漏一次成功 ,從只進不出的漏失恢復(fù)鉆進 ,保證了施工的正常 進行。認識與建議11 低密度膨脹型高橋塞堵漏劑針對性強 ,能夠 在惡性漏失地層進行架橋、滯留起到橋堵作用 ,中 、 高強度堵漏液進入漏失層后先進行架橋封堵 ,然后 加固上部已堵漏層井壁 ,逐漸提高整個地層的承壓 能力。21 合適的橋堵材料及各種粒徑橋堵劑的良好 復(fù)配是 B AB21 井堵漏液形成橋塞并進行封堵

19、的關(guān) 鍵 ,對于類似的嚴重漏失層位 ,先選用低密度膨脹型 高橋塞液進行封堵 ,漏層形成橋塞后應(yīng)用低密度膨 脹性高強度堵漏液進行加固。31 低密度膨脹型高橋塞及加固型堵漏技術(shù) ,在 伊朗 B AB21 井不同井段堵漏獲得了成功 ,現(xiàn)場使用 表明 ,該項堵漏技術(shù)能夠適應(yīng)不同地層堵漏的需要 。41 低密度膨脹型多功能堵漏技術(shù)具有良好的 懸浮穩(wěn)定性 ,泵送時具有良好的流動性和潤滑性 ,確 保了施工安全 ,提高了堵漏成功率。(收稿日期 2007207206 ; H GF = 0801 W7 ;編輯 汪桂娟)5(上接第 77 頁)21 R T T2有機鹽鉆井液實現(xiàn)了在較高密度下抑 制性、流變性和造壁封堵性

20、的協(xié)調(diào)統(tǒng)一 , 可方便快 速、有針對性地根據(jù)不同的井下情況調(diào)整鉆井液性 能 ,避免井下事故的發(fā)生 。31 P R T2有機鹽鉆井完井液使用的處理劑為低 熒光抑制型 ,有利于地質(zhì)資料的錄取和發(fā)現(xiàn)油氣層。 在鉆進油層時采用屏蔽暫堵技術(shù) ,較好地保護了油氣層 ,取心共 10 次 ,取心率為 100 % 。結(jié)論4P R T2有機鹽鉆井液體系具有很強的抑制性 、良好的流變性和造壁封堵性 ,很好地實現(xiàn)了在較高密度下 鉆井液的抑制性 、流變性和造壁封堵性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一 , 解決了山前構(gòu)造地區(qū)井壁穩(wěn)定的技術(shù)難題。(收稿日期 2007206224 ; H GF = 076A9 ;編輯 張炳芹) 1994-2014

21、China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. D R IL L IN G FL U ID & CO M PL E T IO N FL U IDJ a n u . 200892Shijiazha ng , He bei 050051 , Chi naOrgan ic Salt Dr ill ing Fl uid Technology : Well Ta i260 . D F C F , 2008 , 25( 1) :76277Authors Z HO U Dai2she ng , WA N G X

22、iao2shi , L A N Tai2h uaAbstract A n M M H2pol yme r drilli ng mud wa s u sed i n t he top sectio n of well Tai260 ( Xi njia ng) a s a sol utio n to t he p ro ble ms suc h a s bi g hole i n t he top sectio n , unco n soli dat ed fo r matio n s , wat e r se n sitive clay sto ne s , a nd o t he r p ro

23、 ble ms (cut ti ng s ca r r yi ng , pip e stic ki ng a nd mud lo sse s i n t he napp e s of t he Per mia n sy st e m. A P R T2o r ga nic salt mud ( de n sit y 1 . 3221 . 84 g/ cm3 ) wa s select ed fo r t he seco nd sectio n . Thi s mud , a s a hi ghl y i nhi bitive mud , al so po sse sse d goo d r h

24、eolo gy a nd p ro duce d t hi n a nd to ugh mud ca ke s w hich help edi n p reve nti ng shale swelli ng a nd well bo re slo ughi ng. The sa me mud wa s u se d i n t he t hi r d sectio n , wit h o n2 l y a diff e re nce i n mud de n sit y (1 . 8522 . 00 g/ c m3 ) . Filed p ractice s sho we d t hat o

25、r ga nic salt p la ye d a great role i n t he succe ss of t he drilli ng op e ratio n , a nd i n t he p ro t ectio n of t he re ser voi r p er mea bilit y .Key words P R T ; O r ga nic salt ; Drilli ng f l uid s ; Rheolo gy ; Well bo re st a bilizatio n ; t e mpo ra r y p l uggi ng ; Re ser voi r p

26、ro t ectio nFirst a uthors a ddress Dep a r t me nt of Drilli ng Fl ui d s of Ch ua ndo ng Drilli ng a nd Exp lo ratio n Co mp a ny ,CN PC Sich ua n Pet role um , Cho ngqi ng 400021 , Chi naThe Appl ication of Lo w Den sity Swell ing Lost Circulat ion Material in Well BAB21 in Iran . D F C F , 2008

27、, 25 ( 1) :78280Authors SU I Yue2h ua , C H EN G Xiao2h ua , GU A N Fa ng , WA N G Sh u2wei , SU Xia ng2do ng , Z H A O Zho ng2lia ngAbstract M ud lo sse s wit h no mud ret ur n occur re d at dep t h s of 404 . 16 m a nd 994 m i n well BAB21 i n Ira n . The lo sse s were succe ssf ull y stopp e d u

28、si ng mud p rep a re d wit h a lo w de n sit y swelli ng lo st ci rc ulatio n mat e2 rial (L CM) . The lo ss zo ne s we re t he n st re ngt he ned u si ng a lo w de n sit y hi gh st re ngt h mat e rial . L CM mud s p rep a re d wit h t hi s L CM ha d de n sitie s t hat ca n be a dj u st ed bet wee n

29、 0 . 8621 . 22 g/ c m3 , a nd ha d hi gh swell2 i ng cap acit y. U si ng t he p rep a red L CM mud , 95 . 7 %299 . 8 % of t he lo ss zo ne a rea ca n be sealed off a nd t hep e net ratio n of t he seali ng layer wa s le ss t ha n 0 . 2 mm at t e mp erat ure s up to 250 . The L CM u sed ha d a naci d

30、 sol u bilit y of great er t ha n 75 % , a nd t he ti me fo r t he L CM mud to soli dif y a nd t he st re ngt h of t he seal2i ng layer we re a dj u st a ble .Key words Seve re mud lo sse s ; Lo st ci rc ulatio n mat e rial s ; Lo w de n sit y drilli ng f l ui ds ; Well BAB21 i n Ira nFirst a uthors

31、 a ddress Taier Pet role um t ec h nolo gy Co . L t d. , Do ngyi ng , Sha ndo ng 2570621 , Chi naGa s2channel ing Prevention in High2pressure Well Cement ing in North2ea st Sichuan . D F C F , 2008 , 25( 1) :81283Authors B U Che ng2zho ng , FA N Chao2bi n , Pe ng Ga ngAbstract Fo r matio n geolo gy i n no r t hea st Sich ua n i s ve r y co mp licat ed . Tro uble s e nco unt e red i n t hi s a rea i n2 cl ude