1、鄭力會鄭力會中國石油大學(xué)（北京）中國石油大學(xué)（北京）2011年年11月月 華北油田華北油田 任丘任丘與中國石油集團渤海鉆探工程有限公司專家們探討與中國石油集團渤海鉆探工程有限公司專家們探討鄭力會簡介鄭力會簡介鄭力會，中國石油大學(xué)（北京）教師，研究員，鄭力會，中國石油大學(xué)（北京）教師，研究員，LihuiLab（力會力會瀾博瀾博）創(chuàng)始人。創(chuàng)始人。1991年獲江漢石油學(xué)院鉆井工程學(xué)士學(xué)位、年獲江漢石油學(xué)院鉆井工程學(xué)士學(xué)位、1999年獲年獲華中理工大學(xué)西方經(jīng)濟學(xué)碩士學(xué)位、華中理工大學(xué)西方經(jīng)濟學(xué)碩士學(xué)位、2005年獲中國石油大學(xué)（北京）年獲中國石油大學(xué)（北京）油田化學(xué)工程博士學(xué)位油田化學(xué)工程博士學(xué)位鄭力

2、會早先在中國石油集團公司塔里木油田從事鉆井生產(chǎn)和項目鄭力會早先在中國石油集團公司塔里木油田從事鉆井生產(chǎn)和項目管理十一年。管理十一年。2002年起，一直從事油田化學(xué)工作，重點致力于鉆井、年起，一直從事油田化學(xué)工作，重點致力于鉆井、完井、修井、固井等油井作業(yè)過程中防漏堵漏和提高地層承壓能力機完井、修井、固井等油井作業(yè)過程中防漏堵漏和提高地層承壓能力機理研究和技術(shù)開發(fā)的絨囊工作流體。出版著作三部、文章理研究和技術(shù)開發(fā)的絨囊工作流體。出版著作三部、文章30余篇，申余篇，申請專利請專利10多項多項地層存在天然漏失通道地層存在天然漏失通道漏失大漏失通道看，可以分為兩大類漏失大漏失通道看，可以分為兩大類地層

3、存在后天漏失通道漏失可以定義為，油氣井作業(yè)過程中，井筒內(nèi)工作流體如鉆井液、水泥漿、修井液等進入地下高滲透帶、孔穴地層、天然或誘導(dǎo)地層裂縫的現(xiàn)象。其原因是存在高于地層壓力的液柱壓力和地層中的滲流通道。這是漏失的兩個基本條件井漏耗錢費時。作業(yè)過程中，漏失既可以是流體在容器內(nèi)液面慢慢降低，也可能是流入井眼有進無出漏失流體濾失不一樣。濾失更多的時候與原生孔隙相關(guān)，而漏失則與原生孔隙和次生孔隙相關(guān)斷層和天然裂縫地層斷層和天然裂縫地層誘導(dǎo)裂縫地層誘導(dǎo)裂縫地層大洞大縫地層大洞大縫地層高滲非膠結(jié)地層高滲非膠結(jié)地層高滲非膠結(jié)地層高滲非膠結(jié)地層漏失帶來的后果主要有六項漏失帶來的后果主要有六項漏失定義漏失定義（1）

4、液柱壓力降低而井噴液柱壓力降低而井噴（2）固相清除不及時而卡管柱（3）水泥漿充填不足而無法有效封隔地層水泥漿充填不足而無法有效封隔地層（4）增長鉆井周期，需要補救，增加成本（5） 加劇儲層傷害加劇儲層傷害（6） 嚴重者油井報廢井漏是最常見現(xiàn)象而且是最燒井漏是最常見現(xiàn)象而且是最燒錢的井下復(fù)雜情況錢的井下復(fù)雜情況拿2003年來說，全球用于防漏堵漏的費用高達8億美元，還不包括用于處理漏失引起的井下事故費用。隨著油氣田趨于衰竭，漏失越來越嚴重漏失的后果漏失的后果所以，為作業(yè)順利，為經(jīng)濟效益和社會影響，必須防漏堵漏所以，為作業(yè)順利，為經(jīng)濟效益和社會影響，必須防漏堵漏工作液中固相細度不足以封堵井壁表面，任

5、何一種地層都可能發(fā)生滲漏部分漏失則發(fā)生在高滲透率的破碎地層、天然裂縫或者是開始造縫大漏一般發(fā)生在大段破碎帶、天然大裂縫、誘導(dǎo)寬裂縫或者溶洞地層漏失的后果漏失的后果一般說來（1） 縮短作業(yè)周期（2 ）避免經(jīng)濟損失（3）控制儲層傷害（4）保證工作液攜帶信息返回地面（5）便于補充維護工作液（6）避免由于漏失引起的井下復(fù)雜狀況正是因此，防漏堵漏材料正是因此，防漏堵漏材料和方法不斷涌現(xiàn)和方法不斷涌現(xiàn)防漏堵漏好處防漏堵漏好處遺憾的是，非常滿意的很少遺憾的是，非常滿意的很少諸如橡膠、水泥、纖維、諸如橡膠、水泥、纖維、塑料、聚合物、無機凝膠、塑料、聚合物、無機凝膠、樹脂、瀝青、微粉纖維、固樹脂、瀝青、微粉纖維

6、、固相顆粒等等，一直應(yīng)用于油相顆粒等等，一直應(yīng)用于油氣井防漏堵漏。當然機械也氣井防漏堵漏。當然機械也用于堵漏用于堵漏為為防漏堵漏防漏堵漏人們幾乎用上人們幾乎用上能找到的能找到的所有材料所有材料為防漏堵漏成功提出很多理論為防漏堵漏成功提出很多理論建立很多數(shù)學(xué)模型建立很多數(shù)學(xué)模型1、1961年，年，Garl Gatlin提出了封堵層最大密度理論提出了封堵層最大密度理論（Some Effects of Size Distribution on Particle Bridging in Lost Circulation and Filtration Tests）從室內(nèi)實驗出發(fā)，探討了不同粒徑粒子有效充

7、填的比例，分析漏失充填最從室內(nèi)實驗出發(fā)，探討了不同粒徑粒子有效充填的比例，分析漏失充填最大惰性粒徑粒子作用，并在室內(nèi)封堵巖心和濾失實驗的基礎(chǔ)上，驗證當充填層大惰性粒徑粒子作用，并在室內(nèi)封堵巖心和濾失實驗的基礎(chǔ)上，驗證當充填層的密度達到最大時可以有效封堵漏失或?qū)V失降低到最小值的密度達到最大時可以有效封堵漏失或?qū)V失降低到最小值 為防漏堵漏成功提出很多理論為防漏堵漏成功提出很多理論建立很多數(shù)學(xué)模型建立很多數(shù)學(xué)模型2、1973年，年，Kaeuffer M.提出了理想暫堵式充填理論提出了理想暫堵式充填理論（Optimum de Remplissage Granulometrique et Quelq

8、ues Proprietes S y Rattachant）當暫堵顆粒累積分數(shù)與粒徑的平方根成正比時或在坐標圖上呈直線時，可當暫堵顆粒累積分數(shù)與粒徑的平方根成正比時或在坐標圖上呈直線時，可實現(xiàn)顆粒在漏失通道的理想充填實現(xiàn)顆粒在漏失通道的理想充填為防漏堵漏成功提出很多理論為防漏堵漏成功提出很多理論建立很多數(shù)學(xué)模型建立很多數(shù)學(xué)模型3、1977年，年，A. Abrams提出了提出了“三分之一三分之一”架橋規(guī)則架橋規(guī)則 （Mud Design To Minimize Rock Impairment Due To Particle Invasion）鉆井液中包含的架橋材料的粒徑大于或等于三分之一孔隙尺寸

9、，并且架橋鉆井液中包含的架橋材料的粒徑大于或等于三分之一孔隙尺寸，并且架橋粒子在鉆井液中的濃度達到粒子在鉆井液中的濃度達到5%時，架橋粒子能夠有效架橋封堵漏失通道時，架橋粒子能夠有效架橋封堵漏失通道為防漏堵漏成功提出很多理論為防漏堵漏成功提出很多理論建立很多數(shù)學(xué)模型建立很多數(shù)學(xué)模型4、1992年，羅向東等人通過室內(nèi)實驗進一步發(fā)展了年，羅向東等人通過室內(nèi)實驗進一步發(fā)展了“三分之一三分之一”架架橋規(guī)則，三分之二架橋理論橋規(guī)則，三分之二架橋理論（屏蔽式暫堵技術(shù)在儲層保護中的應(yīng)用研究以及“裂縫性儲集層的屏蔽式暫堵技術(shù)）暫堵顆粒粒徑尺寸是平均孔喉直徑暫堵顆粒粒徑尺寸是平均孔喉直徑1/32/3，同時充填粒

10、子的尺寸為平均孔，同時充填粒子的尺寸為平均孔喉直徑喉直徑1/41/3，暫堵劑濃度達到，暫堵劑濃度達到5%時，可以實現(xiàn)快速有效的封堵漏失通道時，可以實現(xiàn)快速有效的封堵漏失通道為防漏堵漏成功提出很多理論為防漏堵漏成功提出很多理論建立很多數(shù)學(xué)模型建立很多數(shù)學(xué)模型5、1996年，年，Mei Wenrong等建立了優(yōu)化暫堵劑顆粒的孔喉網(wǎng)絡(luò)模型等建立了優(yōu)化暫堵劑顆粒的孔喉網(wǎng)絡(luò)模型（Pore and Throat Network Model and Its Application to The Optimal Selection of Temporary Plugging Particles）認為暫堵劑堵塞

11、的孔喉數(shù)目越多，鉆井液侵入巖心的深度越淺，以此優(yōu)選認為暫堵劑堵塞的孔喉數(shù)目越多，鉆井液侵入巖心的深度越淺，以此優(yōu)選具有保護儲層的暫堵劑粒徑具有保護儲層的暫堵劑粒徑為防漏堵漏成功提出很多理論為防漏堵漏成功提出很多理論建立很多數(shù)學(xué)模型建立很多數(shù)學(xué)模型6、1998年，年，Hands N.等人依據(jù)等人依據(jù)Kaeuffer M.提出的理想充填理論，提出的理想充填理論，進一步提出了屏蔽暫堵進一步提出了屏蔽暫堵D90規(guī)則規(guī)則（Drilling in Fluid Reduces Formation Damage Increases Production Rates）暫堵顆粒在暫堵顆粒在粒徑累積分布曲粒徑累積分

12、布曲線上線上90%的顆粒的顆粒粒徑累積值對應(yīng)粒徑累積值對應(yīng)的粒徑大小與儲的粒徑大小與儲層最大孔喉直徑層最大孔喉直徑或最大裂縫寬度或最大裂縫寬度相等時，可取得相等時，可取得理想暫堵效果理想暫堵效果為防漏堵漏成功提出很多理論為防漏堵漏成功提出很多理論建立很多數(shù)學(xué)模型建立很多數(shù)學(xué)模型7、2000年，崔迎春等從分形幾何學(xué)角度提出復(fù)配暫堵劑的分形暫堵模型年，崔迎春等從分形幾何學(xué)角度提出復(fù)配暫堵劑的分形暫堵模型（“屏蔽暫堵劑優(yōu)選的新方法 ”及“分形幾何理論在屏蔽暫堵劑優(yōu)選中的應(yīng)用 ”）繼承粒徑優(yōu)選的繼承粒徑優(yōu)選的“三分之二三分之二”架橋規(guī)則，利用架橋規(guī)則，利用“分形幾何學(xué)分形幾何學(xué)”和和“盒維數(shù)盒維數(shù)”描

13、述孔隙及顆粒粒度的分布分維數(shù)，以分維數(shù)相近作為優(yōu)選暫堵劑的原則，優(yōu)描述孔隙及顆粒粒度的分布分維數(shù)，以分維數(shù)相近作為優(yōu)選暫堵劑的原則，優(yōu)選出不同粒子之間的最優(yōu)組合配方選出不同粒子之間的最優(yōu)組合配方 為防漏堵漏成功提出很多理論為防漏堵漏成功提出很多理論建立很多數(shù)學(xué)模型建立很多數(shù)學(xué)模型8、2000年，年，M.A.Dick等在理想充填理論的基礎(chǔ)上等在理想充填理論的基礎(chǔ)上 發(fā)展優(yōu)選暫堵劑顆發(fā)展優(yōu)選暫堵劑顆粒方法粒方法-理想暫堵基線理想暫堵基線（Optimizing the Selection of Bridging Particles for Reservoir Drilling Fluids）顆粒累積

14、體積顆粒累積體積與顆粒粒徑的平方與顆粒粒徑的平方根構(gòu)建坐標圖，孔根構(gòu)建坐標圖，孔喉尺寸分布建立理喉尺寸分布建立理想暫堵基線。認為想暫堵基線。認為與該基線最接近且與該基線最接近且稍靠左的累積曲線稍靠左的累積曲線的配方能夠取得理的配方能夠取得理想的暫堵想的暫堵 “墻墻”的一的一邊是高壓，另一邊是高壓，另一邊是低壓。邊是低壓?！皦Α钡膹姸葲Q定了防的強度決定了防漏堵漏的成敗。漏堵漏的成敗。然而，然而，“墻墻”有有孔隙和滲透性，孔隙和滲透性，在流體中存在自在流體中存在自由水和壓力的條由水和壓力的條件下，防漏堵漏件下，防漏堵漏有條件成功有條件成功這些理論和材料的根本目的是為建立這些理論和材料的根本目的是

15、為建立“擋水墻擋水墻”環(huán)空環(huán)空鉆井液鉆井液封堵墻封堵墻架橋帶架橋帶無工作流體無工作流體侵入帶侵入帶小顆粒侵入帶小顆粒侵入帶地層壓力（低）地層壓力（低）這個擋水墻有時很好地擋住了受液柱壓力驅(qū)動的流體，有的則不然這個擋水墻有時很好地擋住了受液柱壓力驅(qū)動的流體，有的則不然這些理論和材料的根本目的是為建立這些理論和材料的根本目的是為建立“擋水墻擋水墻”一、同一漏失層，漏失通道分布十分廣泛，不可能全面封堵，因而封堵低效。一、同一漏失層，漏失通道分布十分廣泛，不可能全面封堵，因而封堵低效。全面封堵架橋粒子的粒徑大小選擇困難，不可能實現(xiàn)全部封堵；很有全面封堵架橋粒子的粒徑大小選擇困難，不可能實現(xiàn)全部封堵；很

16、有可能是小顆粒先進入儲層造成儲層傷害后，合適的顆粒再架橋形成外濾餅可能是小顆粒先進入儲層造成儲層傷害后，合適的顆粒再架橋形成外濾餅封堵；地層在溫度、壓力條件下，漏失通道大小與室內(nèi)測定的不一致封堵；地層在溫度、壓力條件下，漏失通道大小與室內(nèi)測定的不一致二、同一井眼，不同壓力地層，窄安全密度窗口，選擇合適鉆井液密度困難。二、同一井眼，不同壓力地層，窄安全密度窗口，選擇合適鉆井液密度困難。穩(wěn)定井壁需要較高的鉆井液密度，但高密度會導(dǎo)致漏失地層漏失；要穩(wěn)定井壁需要較高的鉆井液密度，但高密度會導(dǎo)致漏失地層漏失；要控制漏失，就要封堵地層，提高漏失地層承壓能力。封堵地層就要遇到封控制漏失，就要封堵地層，提高漏

17、失地層承壓能力。封堵地層就要遇到封堵遇到的問題；不封堵地層就要漏失，不能完成鉆探目的堵遇到的問題；不封堵地層就要漏失，不能完成鉆探目的三、封堵墻所需要的封堵材料無法達到承壓要求。三、封堵墻所需要的封堵材料無法達到承壓要求。封堵材料，不管是封堵同封堵材料，不管是封堵同一漏失地層，還是封堵同一井眼的不同壓力系統(tǒng)，由于封堵材料形成的是一漏失地層，還是封堵同一井眼的不同壓力系統(tǒng)，由于封堵材料形成的是一層隔墻，材料的承壓能力無法承受鉆井液液柱壓力，使得封堵失敗一層隔墻，材料的承壓能力無法承受鉆井液液柱壓力，使得封堵失敗四、不同作業(yè)環(huán)節(jié)，不同作業(yè)目的，不同技術(shù)措施對井壁強度要求不同，這四、不同作業(yè)環(huán)節(jié)，不

18、同作業(yè)目的，不同技術(shù)措施對井壁強度要求不同，這墻有時不總存在。墻有時不總存在。作業(yè)方式變化，封堵方式變化，導(dǎo)致鉆井不漏完井漏、作業(yè)方式變化，封堵方式變化，導(dǎo)致鉆井不漏完井漏、完井不漏修井漏的現(xiàn)象非常普遍。不同作業(yè)過程往往采取不同鉆井液，工完井不漏修井漏的現(xiàn)象非常普遍。不同作業(yè)過程往往采取不同鉆井液，工作液之間的配伍性無法保證作液之間的配伍性無法保證日期日期作業(yè)內(nèi)容作業(yè)內(nèi)容排量排量 L/S漏失速度漏失速度方方/時時結(jié)論結(jié)論10月月4日日下完套管循環(huán)下完套管循環(huán)22失返失返大排量造縫大排量造縫10月月5日日下完套管循環(huán)下完套管循環(huán)1740大排量造縫大排量造縫10月月6日日下完套管循環(huán)下完套管循環(huán)1

19、522.8大排量造縫大排量造縫10月月13日日地質(zhì)循環(huán)地質(zhì)循環(huán)3012大排量造縫大排量造縫10月月13日日地質(zhì)循環(huán)地質(zhì)循環(huán)256低排量閉合裂縫低排量閉合裂縫10月月14日日橋堵后循環(huán)橋堵后循環(huán)2520橋堵粒子支撐裂縫橋堵粒子支撐裂縫10月月14日日橋堵后循環(huán)橋堵后循環(huán)2211.6低排量裂縫不能閉合低排量裂縫不能閉合某油田某油田TX井鉆井期間兩次漏失排量與漏失速率統(tǒng)計井鉆井期間兩次漏失排量與漏失速率統(tǒng)計有的建立這堵墻時有的建立這堵墻時還會加劇漏失程度還會加劇漏失程度1 總體看，漏失與排量正相關(guān)。漏失發(fā)生之前，鉆井液靜止、循環(huán)時沒有任何漏失現(xiàn)象。但漏失后，相同地質(zhì)條件下，排量越大，漏失越嚴重2 局

20、部看，下套管后循環(huán)、地質(zhì)循環(huán)、橋堵后循環(huán)后漏失，也存在排量與漏失速度正相關(guān)的規(guī)律3 理論分析，排量越大當量循環(huán)密度越大，即動態(tài)漏失壓力越大漏失越嚴重。無論總體還是局部，都符合這個規(guī)律4 漏失后用橋堵漿堵漏后，同樣的排量，漏失速度比封堵前還要大。這在大家看來沒有堵住，堵漏材料不行或工藝條件不行。實際上不是這么簡單一、普通聚合物鉆井液體系自身動塑比較低，攜帶能力不足，清潔井眼靠表觀粘度中的塑性粘度，當量循環(huán)密度遠遠高于當量靜態(tài)密度。特別是小環(huán)空間隙提高排量實現(xiàn)攜帶目的，會加大當量循環(huán)密度與當量靜態(tài)密度的差值，即增大漏失驅(qū)動壓力，動態(tài)壓漏地層二、普通聚合物鉆井液體系自身防漏能力不足。一是不能在地層漏

21、失時實時封堵漏失通道，二是不能有效地降低當量循環(huán)密度，無法滿足低地層壓力、低破裂壓力下施工要求三、發(fā)現(xiàn)漏失后擠橋堵漿，進入地層后的剛性顆粒在打開的裂縫中起支撐作用。如果加入的充填粒子和柔性粒子不能合理配伍，導(dǎo)流能力很強。建立循環(huán)后，墻的井眼一側(cè)顆粒被沖走，漏失就難以避免。地層孔隙壓力高時，破裂壓力高，擠漿時可能不會誘導(dǎo)裂縫；孔隙壓力低時，破裂壓力低，誘導(dǎo)裂縫大，漏失加劇。目前，見漏就橋堵，在思想上是盲目的，理論上是錯誤的，行動上是有害的實質(zhì)是低孔隙壓力降低后，不僅增加漏失驅(qū)動力，還降低地層破裂壓力。實質(zhì)是低孔隙壓力降低后，不僅增加漏失驅(qū)動力，還降低地層破裂壓力。漏失是現(xiàn)象，是結(jié)果。地層破裂壓力

22、下降是本質(zhì)，提高地層承壓能力是根本漏失是現(xiàn)象，是結(jié)果。地層破裂壓力下降是本質(zhì)，提高地層承壓能力是根本因此，人們尋找降低壓液柱壓力的方法來防漏堵漏因此，人們尋找降低壓液柱壓力的方法來防漏堵漏有時建立這堵墻時有時建立這堵墻時還會加劇漏失程度還會加劇漏失程度氣體型工作流體可以防漏堵漏，但不能循環(huán)也不能用于深井，而且需要氣體型工作流體可以防漏堵漏，但不能循環(huán)也不能用于深井，而且需要配套設(shè)備才能完成油氣井作業(yè)配套設(shè)備才能完成油氣井作業(yè)氣體類流體用于油氣井作業(yè)氣體類流體用于油氣井作業(yè)降低液柱壓力降低液柱壓力Foam workingAir and mist drilling可循環(huán)泡沫和微泡工作流體現(xiàn)場用于防

23、漏堵漏不需要增加設(shè)備，但伴隨著井深增加，氣泡被壓縮，流體密度增加，液柱壓力增大。降低液柱壓力失效。充氣工作液存在同樣的問題，而且還需要附加設(shè)備隨后陸續(xù)發(fā)明了可循環(huán)泡沫、充氣、微泡等工作液隨后陸續(xù)發(fā)明了可循環(huán)泡沫、充氣、微泡等工作液aerated workingAerated or foam and Aphrons working fluids 與地層滲流通道相匹配的常規(guī)材料很少見 氣體型工作液有較低的密度，但他們由于氣體抗壓縮性、附加特殊設(shè)備等不足，限制了其應(yīng)用范圍 可循環(huán)泡沫類工作流體，不管上泡沫還是微泡，應(yīng)用的有效井深為2000m常規(guī)材料和氣體類材料都存在一些問題常規(guī)材料和氣體類材料都存在

24、一些問題必須有一套切合實際的理論和方法！油田現(xiàn)場強烈要求促進了技術(shù)發(fā)展在這種情況下力會瀾博創(chuàng)建了模糊封堵理論在這種情況下力會瀾博創(chuàng)建了模糊封堵理論模糊封堵理論中心思想是，用大小、數(shù)量、形狀都是自然形成的封堵材料，采用分壓、耗壓、撐壓方式，封堵大小、數(shù)量、形狀不同的地層漏失通道LihuiLab theorize Fuzzy Plug Theory to control the lost circulation under these background在這種情況下力會瀾博創(chuàng)建了模糊封堵理論在這種情況下力會瀾博創(chuàng)建了模糊封堵理論從客觀存在的地層漏失講1、地層漏失通道的大小，是不能逐一測定的，但可

25、以測定其大小分布2、地層漏失通道的形態(tài)，是不能精確描述的，但可以大致描述3、地層漏失通道的數(shù)量，是不能準確測定的，但可以分類測定4、地層漏失的方式，是不能準確描述的，達到漏失量可以測量后描述5、地層漏失的位置，是不可能準確測定的，但可以測定出范圍6、地層漏失的時刻，是不可能準確預(yù)測的，但可以推算可能發(fā)生地層這就要求封堵材料具備尺寸分布廣泛、形狀可變、數(shù)量足夠且能夠預(yù)防漏失、不需要確定準確位置和地層的特性。這無疑需要新型的封堵材料且利用五年時間開發(fā)出一種新型防漏堵漏工作流體且利用五年時間開發(fā)出一種新型防漏堵漏工作流體仿 照 細菌 微 觀 結(jié)構(gòu) ， 開 發(fā)了 用 于 油氣 井 防 漏堵 漏 的 工

26、作 流 體 。外觀看來，就 象 是 分散 在 聚 合物 膠 體 中的絨毛球已開發(fā)出五種絨囊工作液體系已開發(fā)出五種絨囊工作液體系150 pure oil Fuzzy Ball drilling fluid150 Water based Fuzzy Ball drilling fluid120 Water based Fuzzy Ball ahead fluid120 Water based Fuzzy Ball carrying fluid (no field application yet)近三年來，成功地完成了100多口井漏失井的鉆井、完井、修井、固井和補救作業(yè)?，F(xiàn)帶給大家十個實例120 W

27、ater based Fuzzy Ball drilling fluid井號：磨80-C1井型：開窗側(cè)鉆的短半徑水平井壓力系數(shù)：0.8應(yīng)用井段：25572949m使用時間：2009.5.24-6.17描述：開采20年后，地層壓力系數(shù)下降到0.8。鄰井因為修井過程中漏失曾報廢一口井。2009年5月24日至6月17日，使用絨囊鉆井液順利完井。期間，還使用PPS28型井下電子壓力計測量了鉆井液井 下 密 度 ， 發(fā) 現(xiàn) 井 下2500m密度為 1.03SG，與地面密度 1.02SG相比，增加了不到1%2 6 0 02 6 5 02 7 0 02 7 5 02 8 0 05 01 0 01 5 02

28、0 02 5 0視平移垂深垂直投影圖K O P = 2 6 6 0 mK = 3 1 / 3 0 m91.29AB靶 點 垂 深 2732m,閉 合 距 50m,閉 合 方 位 295靶 點 垂 深 2728.5m,閉 合 距 200m,閉 合 方 位 295視平移,m垂深,m實例一：衰竭氣田鉆井過程中防漏堵漏實例一：衰竭氣田鉆井過程中防漏堵漏描述：水平井段橫穿兩條裂縫。鉆井時漏失2000多方鉆井液，因漏失卡鉆側(cè)鉆兩次。鉆井作業(yè)完成后，因為漏失無法射孔完井。使用密度為0.90g/cm3絨囊完井液60方，堵漏成功。順利完成余下作業(yè) 實例二：衰竭油田完井過程中防漏堵漏實例二：衰竭油田完井過程中防漏

29、堵漏井號：南斜60井型：水平井壓力系數(shù)：0.7應(yīng)用井段：25673006m使用時間：2009.6.20井號：柳林22井型：直井壓力系數(shù)：0.85應(yīng)用井段： 300-702m使用時間：2009.6.20 描述：一開用空氣鉆井。二開煤層段為提高攜巖效率，使用空氣、霧、泡沫和絨囊鉆井液結(jié)合鉆井作業(yè)。這是一個解決空氣、霧、泡沫和常規(guī)鉆井轉(zhuǎn)化問題的創(chuàng)新技術(shù)。實踐表明，效果很好，比設(shè)計提前8天，鉆達702m井深實例三：與空氣鉆井配套煤層氣防漏堵漏實例三：與空氣鉆井配套煤層氣防漏堵漏井號：DFS-02-H2井型：U型井壓力系數(shù)：開放性地層應(yīng)用井段： 10741275m使用時間：2010.5.31-2010.

30、6.6實例四：煤層氣實例四：煤層氣U型井鉆井過程中防漏堵漏型井鉆井過程中防漏堵漏作業(yè)簡述：DFS-02-H2井水平井段漏失嚴重，40噸常規(guī)堵漏材料，3個月沒有鉆穿漏失井段。絨囊鉆井液只用五天就完成漏失井段鉆井，順利鉆達1275m，并與距離650m的直井順利對接。目前，此井日產(chǎn)氣16000多方，鄰井僅6000多方井號：FL-H2-L井型：多分支井壓力系數(shù)：0.91應(yīng)用井段： 4690m使用時間：2010.8.28-2010.10.5實例五：多分支井煤層氣鉆井過程中防漏堵漏實例五：多分支井煤層氣鉆井過程中防漏堵漏作業(yè)簡述：FL-H2-L井是一口五分支井，鄰井相同地層漏失嚴重，絨囊鉆井液用于鉆水平井

31、段，設(shè)計60天，32天完成4690 m，平均分支井深935m井號：J35井型：直井壓力系數(shù)：0.91應(yīng)用井段： 9251278m使用時間：2010.10.14-2010.10.25描述：井深925m以淺，井眼坍塌，70m沉砂。而且現(xiàn)場沒有有效清潔井眼的手段以保證鉆達井底。因此準備棄井。絨囊鉆井液鉆穿這些復(fù)雜井段，僅用12天完成1278m井深實例實例六六：不同壓力系統(tǒng)共存同一井眼煤層氣鉆井：不同壓力系統(tǒng)共存同一井眼煤層氣鉆井High pressure waterunstable gravel Easily-hydrated shaleLow pressure CoalBed簡述： 2011年年1

32、月月1日至日至2011年年9月月15。修井前生產(chǎn)。修井前生產(chǎn)85天，修井后生產(chǎn)天，修井后生產(chǎn)166天（天（4天未開井），對比日平天未開井），對比日平均產(chǎn)液量、產(chǎn)油量、產(chǎn)氣量、含水率均產(chǎn)液量、產(chǎn)油量、產(chǎn)氣量、含水率平均值（1）產(chǎn)液量增加。產(chǎn)液量由修井前的產(chǎn)液量增加。產(chǎn)液量由修井前的249m3/d，下降到修井后的，下降到修井后的217m3/d，下降，下降13%（2）產(chǎn)油量增加。產(chǎn)油量由修井前的產(chǎn)油量增加。產(chǎn)油量由修井前的49m3/d，增加到修井后的增加到修井后的75m3/d，增加，增加53%（3）含水率下降）含水率下降。含水率含水率由修井前的由修井前的80%，下降到下降到修井后的修井后的68%，下

33、降下降15%（4）產(chǎn)氣量變化不大。產(chǎn)氣量由修井前）產(chǎn)氣量變化不大。產(chǎn)氣量由修井前104m3/d，下降到修井下降到修井后后100m3/d ，下降，下降4%?？赡苁钱a(chǎn)液量下?？赡苁钱a(chǎn)液量下降，溶解在產(chǎn)液中的氣量也相對減少降，溶解在產(chǎn)液中的氣量也相對減少實例七：海上修井過程中防漏堵漏實例七：海上修井過程中防漏堵漏井號：C22井型：定向井壓力系數(shù)：0.95應(yīng)用井段： 1878.0-1916.4m, 1934.7-1963.9m, 1976.5-2066.4m使用時間：2011.3.26-2010.11.31井號： NX2409井型：直井壓力系數(shù)：0.84應(yīng) 用 井 段 ： 2 8 7 5 . 4 29

34、03.4m使用時間：2009.6.12簡述：漏失地層固井質(zhì)量較差，經(jīng)常影響采油作業(yè)。使用密度為0.95g/cm3絨囊前置液40m3，封堵漏失油層，提高地層承壓能力，完成擠水泥封竄作業(yè)，保證油井正常生產(chǎn)實例八：油井擠水泥過程中防漏堵漏實例八：油井擠水泥過程中防漏堵漏PerforationFuzzy ball in firstCement slurry in lastRe-perforated Production formation實例九：漏失地層固井前置液實例九：漏失地層固井前置液NA1-40-58 CBLCommon lost circulation materialNA1-56-56 CB

35、LFuzzy ball ahead fluid固井質(zhì)量對比固井質(zhì)量對比 井號： NAI1-56-56井型：定向井壓力系數(shù)：0.95應(yīng)用井段：2310-1865m使用時間：2011.3.21簡述：漏失地層固井質(zhì)量較差，影響下步作 業(yè) 。 使 用 密 度 為1.20g/cm3絨囊前置液10m3，封堵漏失油層，提高地層承壓能力，完成注水泥固井作業(yè)井號： JU2-H井型：井壓力系數(shù)：0.95應(yīng)用井段： 1208-1981.45m使用時間：2011.6.1-82011年6月1日，三開絨囊鉆井液，密度1.141.18g/cm3,，漏斗粘度4550s，動切力911Pa.氯化鉀提高鉆井液抑制性，重晶石加重絨囊

36、鉆井液鉆進。鉆進過程無井漏、井塌、掉塊等發(fā)生。6月8日與JU2-V井對接，對接井深1961.5m，完鉆井深1981.45m，下入139.7mm套管至井深1962m。這是國內(nèi)第一口大井眼（8 ”）煤層氣井，鄰井側(cè)鉆四次才完成。展示了絨囊提高地層承壓能力實例十：煤層氣大井眼提高地層承壓能力實例十：煤層氣大井眼提高地層承壓能力絨囊是由聚合物和表絨囊是由聚合物和表面活性劑形成的可變形材面活性劑形成的可變形材料，粒徑料，粒徑15-150m，以，以60m居多；壁厚居多；壁厚3-10m。可根據(jù)井下條件，改變性可根據(jù)井下條件，改變性能和形狀全面封堵地層漏能和形狀全面封堵地層漏失通道。逐漸的高溫和低失通道。逐漸

37、的高溫和低壓膨脹提高封堵能力。我壓膨脹提高封堵能力。我們把分散著絨囊的流體叫們把分散著絨囊的流體叫絨囊工作液絨囊工作液Biological electron micrograph of foam, Ahpron, Fuzzy Ball (about1000 times) 為什么效果好？只因一種新型的防漏堵漏材料為什么效果好？只因一種新型的防漏堵漏材料commonfoamFuzzy BallAphrons氣核、表面張力降低膜、高粘水層及其固定膜構(gòu)成了囊泡，由于其間的結(jié)合依賴于分子的疏水聚合作用相對穩(wěn)定。所以通常以整體形式出現(xiàn)，看起來象一個氣囊，我們稱之為皮球。它主要與防漏堵漏性能有關(guān)ball什么

38、是絨囊？先說囊什么是絨囊？先說囊囊泡示意圖水溶性改善膜和聚合物及表面活性劑過渡層構(gòu)成過渡帶，主要與膠體流變性有關(guān)。它看起來象動物身上的皮毛，形象稱為絨毛 ballfuzzy什么是絨毛？什么是絨毛？絨毛意圖絨囊與其存在的膠體被稱為絨囊工作液絨囊與其存在的膠體被稱為絨囊工作液絨囊工作液防漏堵漏有著不尋常的功能絨囊工作液防漏堵漏有著不尋常的功能（1）絨囊在大尺寸漏失通道中，分解液柱壓力，而常規(guī)封堵材料則形成一堵墻抵抗液柱壓力（2）絨囊在尺寸相當漏失通道中，消耗了液柱壓力，而常規(guī)材料由于粒徑匹配無法形成墻（3）絨囊在小尺寸漏失通道表面形成非滲透膜，而常規(guī)材料無法在地層表面形成有效封堵墻The fill

39、ing theory of macro-pore and fracture大洞大縫封堵理論大洞大縫封堵理論囊泡隨著高溫和低壓起來越大，堆積成水平放置的錐狀體，分解了液柱壓力。當作用在前端的壓力和地層的壓力相等時，流體不再進入地層。而且，由于低剪切速率下的高粘度，使流體靜止下來 High fluid pressure我們稱之為，分壓封堵理論 equalformation pressureLow formation pressure2029rvg 回壓0.5 MPa，封堵20目砂粒成功Inert material weighted fluids惰性加重材料漿Free solids fluids無固

40、相漿dry sand干砂大洞大縫封堵理論大洞大縫封堵理論絨囊在向大小和自己相當?shù)穆┦У貙油ǖ酪?動 中 ， 有 兩 種 作用。一是由于Jamin效應(yīng)，流動阻力提高；另一個是進入了漏失通道絨囊膨脹充填。結(jié)合低剪切下的高粘度。實現(xiàn)了防漏堵漏 中洞中縫封堵理論中洞中縫封堵理論我們稱之為，耗壓封堵理論 回壓0.5 MPa，封堵60目砂粒成功Inert material weighted fluids惰性加重材料漿Free solids fluids無固相漿中洞中縫封堵理論中洞中縫封堵理論dry sand干砂dry sand干 砂絨囊體系流向微孔微縫時，凝膠強度由于低剪切速率降低而升高。絨囊吸附在低壓入

41、口處。絨囊靜止后，表面活性劑和大分子聚合物聚集在一起構(gòu)成過渡層，進一步增大了凝膠強度，強化膜強度微孔微縫封堵理論微孔微縫封堵理論我們稱之為，撐壓封堵理論 回壓0.5 MPa，封堵80-100目砂粒成功Inert material weighted fluids惰性加重材料漿Free solids fluids無固相漿dry sand干砂dry sand干 砂孔微縫封堵理論孔微縫封堵理論絨囊工作液可以封堵不同滲透率的巖心絨囊工作液可以封堵不同滲透率的巖心9410-3m2絨 囊 體 系可 以 封 堵 任何 滲 透 率 的巖 心 ， 只 不過 是 高 滲 透率 巖 心 侵 入的 深 度 大 一些!這

42、些機理可以解釋現(xiàn)場使用過程中出現(xiàn)的一些問題！絨囊工作液使用過程中出現(xiàn)的問題及對策絨囊工作液使用過程中出現(xiàn)的問題及對策一、絨囊工作液形態(tài)問題絨囊工作液中，聚合物大分子形成絨毛、表面活性劑形成囊核，所有處理劑溶解于水，標準絨囊工作液體系沒有固相，是由流體、氣體組成的氣液兩相流。由于所有的處理劑經(jīng)過室內(nèi)和現(xiàn)場應(yīng)用優(yōu)化，現(xiàn)場配制和常規(guī)處理劑一樣，無需特殊方法。近年來，為了適用不同的地層，開發(fā)了無固相甲酸鹽工作流體、氯化鉀工作流體以及重晶石加重的加重鉆井流體，并在SZ36-1油田修井和煤層氣鉆井作業(yè)中應(yīng)用名稱成核劑成膜劑囊層劑絨毛劑處理劑主要成分陽離子為主、陰離子、非離子表面活性劑復(fù)配物陰離子為主、陽離

43、子表面活性劑復(fù)配物兩種相對分子量分別為20萬和30萬左右的天然物改性兩性離子聚合物復(fù)配物天然物改性非離子聚合物，相對分子量500萬左右處理劑主要作用發(fā)泡。形成絨囊鉆井液囊泡的氣核楔入。增強囊泡的泡膜強度敏化。形成絨囊層并使之致密吸附。形成絨囊鉆井液囊泡的絨毛被包裹的氣體被包裹的氣體位于整個球形絨囊位于整個球形絨囊的中心，就象是絨的中心，就象是絨囊的囊的“核核”，稱為，稱為“氣核氣核”一核一核氣核外側(cè)氣核外側(cè)表面活性劑，表面活性劑，主要用于降低主要用于降低氣液界面張力，氣液界面張力，稱為稱為“表面張表面張力降低膜力降低膜”三膜（三膜（1）緊靠表面張緊靠表面張力降低膜外側(cè)，力降低膜外側(cè)，表面活性劑

44、親水表面活性劑親水端的水化作用以端的水化作用以及親水端間的締及親水端間的締合作用，使水溶合作用，使水溶液粘度遠遠高于液粘度遠遠高于連 續(xù) 相 ， 稱 為連 續(xù) 相 ， 稱 為“高粘水層高粘水層”二層（二層（1 1）高粘水層外表面，高粘水層外表面，與表面張力降低膜相與表面張力降低膜相對應(yīng)，在極性作用下對應(yīng)，在極性作用下吸附表面活性劑，形吸附表面活性劑，形成維持高粘水層高粘成維持高粘水層高粘度的表面活性劑膜，度的表面活性劑膜，稱為稱為“高粘水層固定高粘水層固定膜膜”三膜（三膜（2）緊密吸附于高粘水緊密吸附于高粘水層固定膜外側(cè)的表面活層固定膜外側(cè)的表面活性劑，在極性的作用下性劑，在極性的作用下成膜。

45、由于此膜親水基成膜。由于此膜親水基存在，使得絨囊具有良存在，使得絨囊具有良好水珠溶性，稱此膜為好水珠溶性，稱此膜為“水溶性改善膜水溶性改善膜”三膜（三膜（3）在水溶性改善膜在水溶性改善膜外側(cè)，由聚合物和表外側(cè)，由聚合物和表面活性劑組成，濃度面活性劑組成，濃度從膜外側(cè)向連續(xù)相逐從膜外側(cè)向連續(xù)相逐漸降低，沒有固定厚漸降低，沒有固定厚度 的 松 散 層 ， 稱 為度 的 松 散 層 ， 稱 為“聚合物和表面活性聚合物和表面活性劑的濃度過渡層劑的濃度過渡層”，簡稱簡稱“過渡層過渡層”二層（二層（2）氣核、表面張力降氣核、表面張力降低膜、高粘水層固定膜低膜、高粘水層固定膜依靠氫鍵與高粘水層連依靠氫鍵與高

46、粘水層連接，作用力強，相對穩(wěn)接，作用力強，相對穩(wěn)定。因而氣核、表面張定。因而氣核、表面張力降低膜、高粘水層和力降低膜、高粘水層和高粘水層固定膜通常以高粘水層固定膜通常以一體形式出現(xiàn)，稱為一體形式出現(xiàn)，稱為“氣囊氣囊”，是能量聚集，是能量聚集體體氣囊在周圍環(huán)境變化時不易被破壞，與絨囊的封堵特性有關(guān)氣囊在周圍環(huán)境變化時不易被破壞，與絨囊的封堵特性有關(guān)氣囊氣囊氣囊氣囊聚合物和表面活性劑聚合物和表面活性劑依靠敏化作用和分子間作依靠敏化作用和分子間作用力形成水溶性改善膜和用力形成水溶性改善膜和過渡層。與氫鍵相比，分過渡層。與氫鍵相比，分子間作用力相對較弱，擴子間作用力相對較弱，擴散作用即可使水溶性改善散

47、作用即可使水溶性改善膜和過渡層的厚度發(fā)生改膜和過渡層的厚度發(fā)生改變，導(dǎo)致膜層間界限模糊，變，導(dǎo)致膜層間界限模糊，所以合稱水溶性改善膜與所以合稱水溶性改善膜與過渡層為松散吸附的動態(tài)過渡層為松散吸附的動態(tài)擴散區(qū)，簡稱擴散區(qū)，簡稱 “松散區(qū)松散區(qū)”，是流變性控制體是流變性控制體絨囊擴散區(qū)在周圍環(huán)境變絨囊擴散區(qū)在周圍環(huán)境變化時變化，與流動特性有關(guān)化時變化，與流動特性有關(guān)氣囊氣囊松散區(qū)松散區(qū)松散區(qū)松散區(qū)絨囊工作液使用過程中出現(xiàn)的問題及對策絨囊工作液使用過程中出現(xiàn)的問題及對策二、絨囊工作液的適用地層問題絨囊工作液起源于儲層暫堵，即期望能夠有效封堵的前提下，通過自身的返排實現(xiàn)暫堵。在這個目標的驅(qū)動下，封堵利

48、用地層的流體壓力平衡囊泡的分壓，利用地層溫度加強封堵強度。因此，對于開放地層如表層漏失封堵問題、溶洞型漏失地層，其控制漏失的強度，而無法封死儲層。這在FL-H2-L等井得以應(yīng)用。針對這個問題，我們正在開發(fā)絨囊水泥漿，旨在利用絨囊使用水泥漿降低流動速度，進而能夠稠化膠結(jié)。封堵效果和膠結(jié)強度初步評價效果良好絨囊工作液使用過程中出現(xiàn)的問題及對策絨囊工作液使用過程中出現(xiàn)的問題及對策三、現(xiàn)場堵漏方法問題絨囊工作液封堵，是靠氣囊的變形、膨脹和絨毛的連結(jié)作用實現(xiàn)的。因此，防漏和堵漏工作液的性能是不一樣的。正常作業(yè)時應(yīng)該及時預(yù)測、發(fā)現(xiàn)漏失地層，調(diào)整工作液性能。如果發(fā)現(xiàn)漏失地層，應(yīng)調(diào)整處理劑加量使之具備與封堵機

49、理相匹配的工作液性能，特別是調(diào)整絨毛劑加量。體系初切在10Pa以上，防漏堵漏能力是可以保證的。但要控制表觀粘度不能很高，以滿足正常作業(yè)需要。這一點，在對付開放性地層，如表層尤其重要。如果漏失通道太光滑還可以加入鋸末等增加摩阻 CLH-04H&03H井位于山西省呂梁市柳林縣。該井開始使用膨潤土聚合物鉆井液鉆進。鉆進過程中44m處漏失，漏速30m3/h，配制核桃皮等大顆粒堵漏漿堵漏后繼續(xù)鉆進；301m處漏失，漏速15m3/h，再次配制堵漏漿封堵成功；372m處漏失，漏速25m3/h，漏失速度大，配制堵漏漿封堵失敗，停鉆。改用絨囊鉆井液?，F(xiàn)場配制密度0.91g/cm3絨囊鉆井液加入少許鋸末打

50、入井內(nèi)，順利建立循環(huán)，開始鉆進。鉆進過程中絨囊鉆井液平均漏速35m3/h，53h成功完成定向井段328米進尺絨囊工作液使用過程中出現(xiàn)的問題及對策絨囊工作液使用過程中出現(xiàn)的問題及對策四、對液柱壓力的反應(yīng)問題絨囊工作液封堵，一是囊泡自身在外在壓力的作用下溶解于連續(xù)相問題；二是，封堵帶支撐力問題。室內(nèi)PVT實驗表明，絨囊工作液在溫度和壓力的共同作用下，絨囊依然存在。室內(nèi)堵漏實驗0.5MPa回壓下，加壓7MPa不漏失。C22井修井現(xiàn)場試壓8MPa；F20井試壓14MPa；M80鉆井測壓2500m比地面增加不足1%。漏失地層擠水泥、固井沒有發(fā)生過漏失絨囊工作液使用過程中出現(xiàn)的問題及對策絨囊工作液使用過程

51、中出現(xiàn)的問題及對策五、絨囊工作液的返排問題絨囊工作液封堵后，目前有兩種觀點：一是返排出來，提高滲透率；二是不返排，穩(wěn)油控水。延平1井使用了破膠技術(shù)，破膠后返液清潔。海上修井則不返排，穩(wěn)油控水自脫殼返排理論開采時間原油產(chǎn)出速率T1T2T3T4T5Q0Q1Q5Q4Q3Q2啟動期啟動期繞流期繞流期爭排期爭排期液涌期液涌期清膠期清膠期T0T1T2T3T4T5Q0Q1Q5Q4Q3Q2啟動期啟動期繞流期繞流期爭排期爭排期液涌期液涌期清膠期清膠期T0井筒中的絨囊鉆井液被提升到地面，井筒液柱壓力降低。由于開采過程中的液柱壓力低于地層壓力，地層中鉆井液開始返排。近井壁絨囊開始膨脹，膨脹絨囊與低剪切速率下的高粘度

52、連續(xù)相一起，產(chǎn)生足夠的返排阻力，即使壓差較大，產(chǎn)液也不會流向井筒。這是由于絨囊抗壓特征決定的。高孔高滲儲層此過程較短，低孔低滲此時間段較長原油產(chǎn)出速率開采時間T1T2T3T4T5Q0Q1Q5Q4Q3Q2啟動期啟動期繞流期繞流期爭排期爭排期液涌期液涌期清膠期清膠期T0經(jīng)過啟動期，產(chǎn)液繞過儲層巖石顆粒、絨囊進入井筒，與生產(chǎn)壓差大小關(guān)系未必密切，只要時間足夠此現(xiàn)象就會發(fā)生。這是由于絨囊鉆井液兩親特性決定的。在正壓差下，絨囊鉆井液一方面與巖石接觸較緊密，不會短期內(nèi)解離；另一方面，絨囊鉆井液也不排斥油的進入?？雌饋硎钱a(chǎn)液繞過了顆粒狀物質(zhì)，因此命名為繞流期。由于產(chǎn)液流向井筒過程中，鉆井液或多或少的被帶入井筒，地下產(chǎn)液通道進一步打開，原油產(chǎn)出速率增加原油產(chǎn)出速率開采時間T1T2T3T4T5Q0Q1Q5Q4Q3Q2啟動期啟動期繞流期繞流期爭排期爭排期液涌期液涌期清膠期清膠期T0爭排是絨囊鉆井液和原油爭相進入井筒。這個時期有可能絨囊鉆井液流向井筒占據(jù)了主流，也可能原油占據(jù)主流。在流動過程中，絨囊擺脫連續(xù)相的包圍，破殼而入井筒。此時，滲流通道中有鉆井液連續(xù)相、絨囊和原油，原油受到絨囊的擠壓時變少，甚至低于繞流期速率。此時原油產(chǎn)出速率不好確定開采時間原油產(chǎn)出速率排液時間T1T2T3T4T5Q0Q1Q5Q4Q3Q2啟動期啟動期繞流期繞流期爭排期爭排期液涌期液涌期