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【摘要】井漏是试气修井过程中常见的井下复杂情况之一,给油气井的勘探开发带来了极大困难,面临的最大问题就是地质情况的复杂性和不确定性。如何简单、方便、直观地实时监测漏失层,对漏失可能性做出评价和制定有效的堵漏措施成为解决问题的关键。本文通过归纳总结目前堵漏技术在现场应用时所存在的困难,进一步分析井漏的原因和机理,针对目前所存在的堵漏困难,研讨了适合于川西油气井修井测试堵漏的工艺技术。
【关键词】井漏 堵漏 堵漏困难 井漏机理 堵漏工艺
1 堵漏技术在现场运用存在的困难
川西地区勘探开发的目的层主要是陆相地层,地层漏失一直是困扰工程界的一大难题。近几年来,随着勘探、开发区域向马井、中江、龙门山前缘等外围区块扩展,新场气田侏罗系气层逐渐进入开发中后期[1],井漏复杂问题日益凸现。堵漏技术在现场运用中存在的困难主要有如下几种。
1.1 难以确定漏失层的位置
近几年,一次性打开多层段的井比较频繁,对于一些多段开采的井来说,如果存在漏失现象,现场却很难确定漏失的层位,这就给我们的堵漏施工带来了较大的困难。
1.2 难以确定漏失层位压力
对于开发井,一般要求不关井求取地层压力,主要是靠钻井时压井液密度来外推地层压力,这对完井试气来说误差较小,可对老井挖潜存在的误差较大,两者均不能保证其结果完全与地层实际情况一致。所以这无疑给处理井漏增添了困难。
1.3 难以确定漏失通道的开口尺寸
当井漏发生时,为了选择与漏失通道孔径相匹配的堵漏材料,要确定漏失通道的开口尺寸。但现阶段还没有方法能及时、快速、准确测出漏失通道的开口尺寸。目前主要是根据漏速大小来判断漏失通道的张开度。漏失量大,通道较大,漏失量小,通道就较小。这样的想法与实际情况误差很大。有的漏失地层孔、裂缝、溶洞较大,但有效的漏失截面积较小,表现出的漏失量很小;有的漏失地层孔、裂缝较小,但有效的漏失截面積较大,表现出来的漏失量就现得较大,再者,漏失通道张开度超过一定程度过后,再大的漏失通道开口尺寸对漏速已没影响。所以,通过观察漏速大小无法准确判定漏失通道的开口程度,导致选择材料存在盲目性。
1.4 堵漏技术存在一定的盲目性
当井漏发生时,常见的堵漏思路是:调整压井液性能或施工情况→向压井液加堵漏材料→专门配堵漏浆→增大堵漏材料的颗粒直径→采用其它的堵漏方法。可以看出,现有的堵漏技术有一定的盲目性,技术人员对漏层情况无法准确评估,要根据现场的实际情况来不断调整堵漏材料和堵漏方法,先用小颗粒的堵漏材料,再中颗粒的材料,如果漏失情况还没有消除,仍然很严重,就用大颗粒的堵漏材料或别的类型的堵漏材料,实在不行,就选用别的成本较高的堵漏材料和堵漏技术。这样不仅消耗大量的人力、物力、财力,浪费宝贵的时间,如果堵漏的效果不好,还会再次发生漏失,有时还将导致卡钻等复杂情况。
2 井漏的原因和机理2.1 井漏的概念及危害2.1.1?井漏的概念
井漏是指在石油天然气勘探开发的钻井、修井、测试等作业过程中,井内工作液(钻井液、修井液、固井水泥等)漏入地层的一种复杂情况[2]。
在这里所研讨的“井漏”是指在油气井完井或挖潜修井、测试等作业过程中,压井液漏入地层的一种复杂情况,故所研讨的堵漏工艺也是试气作业过程中的相关工艺。
2.1.2?井漏的危害
井漏对油气井的勘探开发带来的主要危害包括:
(1)污染地层,使地层渗透率下降;
(2)加大压井液用量,提高了施工成本,增加了施工难度,并容易造成卡钻事故;
(3)延长施工周期,影响生产实效;(4)干扰泥浆性能的日常维护处理;(5)引起井下复杂情况。
2.2 形成漏失的原因2.2.1?天然性漏失
渗透性漏失:这种漏失多发生在粗颗粒未胶结或胶结很差的地层,如粗砂岩、砾岩、含砾砂岩等地层。只要它的渗透率超过14×10﹣3μm2,或它的平均粒径大于压井液中数量最多的大颗粒粒径的三倍时,在压井液液柱压力大于地层孔隙压力时,就会发生漏失。
天然裂缝、溶洞漏失:如石灰岩、白云岩的裂缝、溶洞及不整合侵蚀面、断层、地应力破碎带、火成岩侵入体等都有大量的裂缝和孔洞,在压井液柱压力大于地层压力时会发生漏失、而且漏失量大,漏失速度快。2.2.2?人为性漏失
产层经加砂压裂改造开发之后,地层孔隙压力的分布与原始状态完全不同,出现了纵向上压力系统的紊乱,上下相邻两个产层的孔隙压力可能相差很大,而且是高压、常压、欠压层相间存在,出现了多压力层系。在平面分布上,地层压力也起了很大的变化,同一层位在不同区域的地层压力不同,没有规律可循。由于加砂压裂改造,地层破裂压力也发生了变化,从上而下各层的最低破裂压力梯度不同,其大小与埋藏深度无关,高低压相间存在。在同一层位,上中下各部位破裂压力不同。在平面分布上,同一层位在平面上的不同位置破裂压力梯度也不同。
施工措施不当,造成漏失。漏失与否失是相对而言的,有些地层有一定的承压能力,在正常情况下可能不漏,但因施工措施不当,使井底压力与地层压力的差值超过地层的抗张强度和井筒的挤压应力时,地层就会出现裂缝,发生漏失。3 堵漏原理及工艺技术3.1 堵漏原理
压井液在漏失通道受到四个力的作用,即液柱静压力Pw、压井液循环流动时对井壁的侧压力Pa、地层孔隙中水的压力Po、漏失通道对压井液流动的阻力PL,井漏的前提是井壁有漏失通道且漏失通道相互贯通,而在这四个力中,静压力Pw、侧压力Pa、流动阻力PL是变化的可以调整的,唯独地层压力Po是固定不变的。例如,使用低比重,流动性好的泥浆,就是为了减少静液柱压力Pw和侧压力Pa,以防漏失;增加泥浆粘度,就是增加漏失通道对泥浆流动的阻力PL。再如,泥浆静止时不漏,可循环时漏,就是因为循环时增加了压力Pa,使△P>0,而发生井漏。3.2 井漏的预处理
井漏后不宜过长时间关井,若长时间关井会导致井口压力过高,现场应根据关井压力变化情况适当卸掉部分井口压力以免井筒大量压井液的损失,或是采取定时补注、平推压井液的方式将井底受污染的压井液推回地层,以免地层流体大量进入井筒而造成严重后果,应必须尽快组织堵漏压井作业。
(4)桥接法
将桥浆泵至井下漏层后,整个桥浆的多功能作用及工程措施的配合作用,使堵漏材料在漏经地层时进行挂阻架桥、堵塞嵌入、拉筋、渗滤成厚泥饼填塞,加之整个体系的高粘切阻力在井下漏层通道窄小部位卡喉以及静侯中材料吸水膨胀,从而形成具有一定强度的绵密堵塞以解除井漏[3]。
4 案列分析
4.1 井基础资料
Xxx井是西南油气分公司在四川盆地川西坳陷新场构造西南翼部署的一口开发井,完钻井深2674.0m,完钻层位J2x,完井方式为后期射孔。2007年10月对JS21(2304.4-2318.8m)射孔后未获产能,经40m3陶粒加砂压裂后,日产量4.3848×104m3/d,属低产工业气水同产层。本次作业需对该井JS24(2523-2526m)、JS31(2608-2611m)进行转层下试作业。4.2 施工简况
根据本井JS21(2304.4-2318.8m)產层目前输气情况,采用清水进行压井,泵注清水33m3,井筒容积27m3,喷口无液返出,该井漏失。采用循环法计算出其漏失量3m3/h,根据目前井内状况,井内管柱为丢枪后的光油管,满足堵漏条件。故立即关井求得井口压力12MPa,目前地层压力37.4MPa,依V=VhΔP/0.0098ρ计算得挤注液为:1.26m3。该井JS21显示层渗透率:0.27×10-3μm2,孔隙度:25%。为低渗、中孔型地层。故现场立即配制ρ:1.65g/cm3(粒径8目,粘度76s,主要成分核桃壳、锯末、小石块等)的堵漏浆40m3,组织堵漏。先泵注4m3高粘CMC,再泵注27 m3堵漏后关井挤入堵漏浆1.26m3,施工泵压0-3MPa。敞井静观19.5h后验漏,无漏失现象,堵漏成功。
4.3 堵漏分析
4.3.1?施工方案果断
发现漏失现象,立即采用循环法求得漏失量,关井求得地层压力,为堵漏作业的顺利进行赢得了时间。克服了堵漏的复杂化。4.3.2?堵漏方法正确
根据漏层的相关数据,准确计算出了漏层的压力、挤注量、压井液及堵漏剂的相关性能,充分合理地利用了观察法、高粘切压井液法和桥接法进行堵漏,一次性顺利地完成了堵漏作业。为后期施工提供了良好的井筒条件。5 结束语
在进行作业过程中,井漏情况的出现和针对井漏情况的处理,是一个综合性过程。一旦出现井漏,要在现场根据不同的地质、地层结构及井漏出现过程和现象,使用与之相对应的堵漏技术、堵漏材料,及时、正确地解决和处理井漏问题。也就是要求我们的技术人员掌握,应熟知和了解各种堵漏技术,不同堵漏剂的性能,保证选择最佳方案,迅速、果断地解决好井漏。为此,才能给企业降低成本,增加效益。
参考文献
[1] 任茂,董波,吕健.川西深井复杂井漏治理技术现状及对策[J].石油地质与工程[J]. 2011,25(4)
[2] 林英松,蒋金宝,秦涛.井漏处理技术的研究及发展[J].断块油气田,2005,02
[3] 叶素娟,吕正祥.川西新场气田下沙溪庙组致密储层特征及储集性影响因素[J].矿物岩石,2010,30(3): 96—10
作者简介
蒋斌(1964.08)男,四川德阳人,工程师,主要完井测试、储层改和研究工作
王涛(1980.04),男,四川德阳人,助理工程师,主要从事油气测试和研究工作。