1、西南石油大學(xué)堵漏特色技術(shù)及原理蘇俊霖 （博士、副教授）南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院2016.11 成都2 在主體實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)下，積極參與石油行業(yè)重大生產(chǎn)技術(shù)需求涉及的鉆井液理論與技術(shù)研究。以油為目標(biāo)，氣為特色，從事鉆井液的深層作用機(jī)理研究，新型處理劑開發(fā)與應(yīng)用，鉆井液新體系新技術(shù)研究與應(yīng)用。解決油氣鉆井中各種復(fù)雜地質(zhì)鉆井條件下的噴、漏、塌、卡、毒、慢及高溫高壓所要求鉆井液解決的關(guān)鍵理論、技術(shù)及應(yīng)用工藝研究。將本室建設(shè)成為我國鉆井液新技術(shù)創(chuàng)新基地和油氣井鉆井液化學(xué)與力學(xué)學(xué)術(shù)方向高層次人才培養(yǎng)基地。1 1、定位、定位CNPC鉆井液重點(diǎn)研究室3常規(guī)、非常規(guī)鉆井抗高溫鉆井液技

2、術(shù)研究；常規(guī)、非常規(guī)鉆井超高、低密度鉆井液技術(shù)研究；常規(guī)、非常規(guī)鉆井防塌鉆井液技術(shù)研究；常規(guī)、非常規(guī)鉆井防漏堵漏鉆井液技術(shù)研究；常規(guī)、非常規(guī)鉆井特種功能鉆井液技術(shù)研究；以上鉆井液技術(shù)中的關(guān)鍵處理劑和材料研究；以上鉆井液技術(shù)研究中的特殊性能測(cè)試評(píng)價(jià)方法研究；以上鉆井液技術(shù)研究中的處理劑、鉆井液作用機(jī)理研究。2 2、研究方向、研究方向CNPC鉆井液重點(diǎn)研究室一、特種凝膠堵漏技術(shù)二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)提綱 縫洞性地層惡性漏失是鉆井技術(shù)最古老而至今未能有效解決的重大難題。當(dāng)它與高壓油、氣、水層(特別是高壓高產(chǎn)高含H2S的氣層)位于同一裸眼井段(構(gòu)成窄或負(fù)安全密度窗口)時(shí)則不僅使鉆井無法正常進(jìn)行而且將

3、會(huì)十分危險(xiǎn)，是當(dāng)前國家安全監(jiān)督部門重點(diǎn)關(guān)注的問題。由于它在深部復(fù)雜地層的鉆井中頻繁出現(xiàn)的必然性，使它已成為阻礙我國深部油氣資源勘探開發(fā)最為重大的技術(shù)難題之一。1 研究背景一、特種凝膠堵漏技術(shù) (1)漏速很大、大到無法建立正常的循環(huán)(例如 “有進(jìn)無出”) (2)無法采取隨鉆堵漏,必須專門堵或停鉆堵 (3)用常規(guī)橋塞堵漏技術(shù)無法解決；或目前各種常用堵漏技術(shù)無法解決；或無法在幾（1-3）次之內(nèi)解決(需很多次重復(fù)，反復(fù)堵才能堵住)。 這類漏失大多發(fā)生在地下裂縫(洞)發(fā)育的地層，在探井中最易遭遇。2 惡性漏失特點(diǎn)溶洞及天然裂縫有進(jìn)無出的嚴(yán)重漏失溶洞及天然裂縫有進(jìn)無出的嚴(yán)重漏失長井段地層承壓能力低的嚴(yán)重漏

4、失長井段地層承壓能力低的嚴(yán)重漏失一、特種凝膠堵漏技術(shù)3 惡性漏失堵漏難點(diǎn)漏層位置難以準(zhǔn)確確定漏速快，漏失量大,堵劑不能在漏層內(nèi)入口附近停住起到堵漏作用，也不能占滿漏層全部空間，堵死漏失通道 堵漏劑被水沖稀 沖稀使堵劑粘度下降更易流走，堵漏材料更難滯留堆集在漏層入口附近， 堵漏液沖稀后，難以凝結(jié)固化，或使凝結(jié)強(qiáng)度大大降低，難以支撐(P泥)的破壞作用，從而使堵漏失敗。（4）裂縫性（特別是垂直裂縫)氣層的噴漏同層一、特種凝膠堵漏技術(shù)4 對(duì)惡性漏失堵劑的要求 （1）堵漏液在地面管線、鉆具水眼及環(huán)空中流動(dòng)容易，而進(jìn)入漏層則難流動(dòng)，最后滯流在入口附近； （2）堵漏液進(jìn)入漏層中排走地層流體(油、氣、水),并

5、填滿整個(gè)漏失通道的全部空間，完全隔斷井眼與地層的聯(lián)系； （3） 堵漏液不與(或難與)地層水混合而被沖?。?（4）堆集的堵漏材料凝結(jié)后的強(qiáng)度大于(P泥)的破壞作用。 漏液在裂縫“流得進(jìn)、站得住、排得凈、充得滿、隔得斷、抗得住”一、特種凝膠堵漏技術(shù) 目前國內(nèi)外按此思路而設(shè)計(jì)產(chǎn)生和發(fā)展起來所使用的多種技術(shù)，比如：剪切稠化液堵漏技術(shù)、柴油膨潤土水泥堵漏技術(shù)、柴油膨潤土漿技術(shù)、封包堵劑井下混合增稠法、觸變水泥技術(shù)、袋式堵漏技術(shù)、延時(shí)交聯(lián)聚合物 等。 它們都有一定的效果，但都很難同時(shí)滿足以上各項(xiàng)要求，因此還不能有效解決這種惡性漏失問題。4 對(duì)惡性漏失堵劑的要求一、特種凝膠堵漏技術(shù)5 特種凝膠堵劑的提出一種

6、水基流體，但其自身的內(nèi)聚力大大的大于它與水之間的親合力，水很難與它混合并沖稀它； 流體有很高的粘度和很好的剪切稀釋能力； 流體有很好的粘彈性，且彈性比例高； 液體靜置后產(chǎn)生內(nèi)部結(jié)構(gòu)而且會(huì)隨時(shí)間而增強(qiáng)，欲使之恢復(fù)流動(dòng)必須附加更大的應(yīng)力以克服此靜切力； 此流體能與其它固體材料（如橋塞粒子、水泥、搬土）混合而不影響流體上述特性； 油、氣混入此流體后很難移動(dòng)； 能在地層中形成一個(gè)能將井筒與地層完全隔離且長度可調(diào)的特種段塞，且段賽具有可調(diào)的啟動(dòng)壓差； 成本不高。一、特種凝膠堵漏技術(shù)6.1凝膠的抗沖稀性能 1.2%ZND-2稀釋1分鐘 1.2%ZND-2稀釋60分鐘1.5%ZND-2稀釋60分鐘 1.5%

7、ZND-2稀釋30分鐘 圖 轉(zhuǎn)速605rad/min凝膠稀釋時(shí)凝膠的宏觀形態(tài)（凝膠：水=1：1） 20%20%AD=50%205DDDD 強(qiáng) ， 0 較強(qiáng)， -0中等， -0%弱 , -1 0%0%采用20目篩網(wǎng)篩余凝膠量相對(duì)被沖稀前凝膠量的變化量，定義被沖稀前凝膠體積，被稀釋后篩余凝膠量，沖稀程度 ，即可表示以下表達(dá)式： D211100%VVVD一、特種凝膠堵漏技術(shù)6.2凝膠隔斷氣、液性能 圖3-5 氣體和鉆井液在凝膠中的形態(tài) 氣體進(jìn)入凝膠后，以較大的梭狀氣泡存在，在凝膠內(nèi)移動(dòng)十分緩慢。而高密度鉆進(jìn)液進(jìn)入凝膠后，也保持連續(xù)存在，難以移動(dòng)。一、特種凝膠堵漏技術(shù)3 隔斷式凝膠段塞研究6.2凝膠隔

8、斷氣、液性能 圖3-6 氣體在凝膠中滑脫 靜置5小時(shí)后，凝膠中才出現(xiàn)有一個(gè)明顯的氣竄通道，為空氣發(fā)生滑脫所致。表明：氣體（壓差P=0.083MPa）進(jìn)入凝膠后難以移動(dòng)。3 隔斷式凝膠段塞研究6.3凝膠在突擴(kuò)孔道中的流動(dòng)特征突擴(kuò)流道內(nèi)的壓力分布 （a) S=0，We=0 (b) S=0.122，We=0.07(c) S=1，We=0.6 PTT流體在1：4突擴(kuò)流道附近壓力等值線圖 顯示隨著 S 增加，黏彈性準(zhǔn)數(shù)We增加，流道流動(dòng)壓降降低。說明，在保持流量（或流速）一定情況下，隨松弛時(shí)間增加，黏彈性準(zhǔn)數(shù)We增加，流體的彈性增加起到減小流動(dòng)壓差的作用。6.3凝膠在突擴(kuò)孔道中的流動(dòng)特征突擴(kuò)流道內(nèi)的速度

9、分布 3 隔斷式凝膠段塞研究(a)S=0，We=0 (b)S=0.122，We=0.07 (c) S=1，We=0.6 PTT流體在1：4突擴(kuò)流道的速度分布圖顯示在不同的We時(shí)，速度均波及接近凸角點(diǎn)，隨著 S 增加，黏彈性準(zhǔn)數(shù)We增加，速度分布逐漸向凸角移動(dòng)，速度在流道內(nèi)分布更均勻。3 隔斷式凝膠段塞研究6.3凝膠在突擴(kuò)孔道中的流動(dòng)特征突擴(kuò)流道內(nèi)流線分布 (a) S=0，We=0 (b)S=0.122，We=0.07 (c) S=1，We=0.6 PTT流體在1：4突擴(kuò)流道的流線分布圖，隨著S 增加，We增加，流體的彈性增加，在突擴(kuò)流道內(nèi)，彈性導(dǎo)致凸角漩渦的范圍和密度不斷減小。即，彈性增加有利

10、于提高流體的充填效率。3 隔斷式凝膠段塞研究6.3凝膠在突擴(kuò)孔道中的流動(dòng)特征流道邊界對(duì)流線分布的影響 (a)，(c)，(d)在凸角處形成了渦旋，與1：4直角擴(kuò)張流道類似，(b)中不存在渦旋，無流體回流現(xiàn)象。當(dāng)突擴(kuò)處出現(xiàn)倒角變得更光滑時(shí)，凸角處的回流量更小，流向凸角處逼近更多，在彈性作用下的充填效率和排驅(qū)效率更高。5裂縫性惡性漏失的隔斷式凝膠段塞堵漏 6.4凝膠在裂縫中段塞形成情況 圖 凝膠在寬3mm裂縫中形成段塞圖 凝膠在寬2mm裂縫中形成段塞 凝膠未與裂縫中紅色水相混，不會(huì)變??；凝膠呈活塞式推進(jìn)，完全驅(qū)走裂縫中的水和氣，形成了凝膠段塞。7 特種凝膠堵漏原理 特種凝膠堵漏材料進(jìn)入漏層能自動(dòng)停止

11、流動(dòng)，并充滿漏失裂縫、溶洞空間，且難與油、氣、水相混合，形成能隔斷地層內(nèi)部流體與井筒流體的“凝膠段塞”，而使該段塞具有足夠的啟動(dòng)壓力并大于泥漿柱壓力與地層流體壓力的差來達(dá)到堵漏的目的。(即P泥一P漏小于凝膠堵漏劑段塞移動(dòng)時(shí)所需壓力) 。一、特種凝膠堵漏技術(shù)8 特種凝膠堵漏對(duì)象u對(duì)付大漏、失返、返出量太小（漏速幾十方以上/小時(shí)）的裂縫性、破碎性地層。u用橋塞堵漏、隨鉆堵漏、一般常規(guī)稠泥漿靜止堵漏等方法無法解決的漏失問題。u含大量地層水，用橋塞堵漏、隨鉆堵漏、一般常規(guī)稠泥漿靜止堵漏等，甚至用純水泥漿都無法堵住的裂縫性、破碎性地層。一、特種凝膠堵漏技術(shù)9 特種凝膠系列堵漏技術(shù) （1）只使用特種凝膠的

12、堵漏技術(shù)（2）特種凝膠中加入常規(guī)堵漏材料的堵漏技術(shù)（3）特種凝膠中加水泥漿配套堵漏技術(shù)（4）特種凝膠后跟特種纖維水泥漿堵漏技術(shù)一、特種凝膠堵漏技術(shù)凝膠堵漏現(xiàn)場(chǎng)施工要求施工設(shè)備：帶攪拌器的清潔泥漿罐潛水泵或螺桿泵 大于等于6寸的上水管線泥漿泵或水泥車或壓裂車施工過程：1、配制凝膠2、進(jìn)行試注 （按方案設(shè)計(jì)的排量從凝膠罐上水，再打回凝膠罐，進(jìn)行試注，觀察泵壓和設(shè)備狀態(tài)）3、下光鉆桿4、泵注凝膠5、侯凝一、特種凝膠堵漏技術(shù)特殊凝膠施工示意圖 一、特種凝膠堵漏技術(shù)ZND凝膠尾追水泥示意圖凝膠尾追水泥示意圖一、特種凝膠堵漏技術(shù)南方公司達(dá)州雙廟南方公司達(dá)州雙廟1井井u該井設(shè)計(jì)井深該井設(shè)計(jì)井深4373m，三

13、開后，從，三開后，從20833573.01m，須家河、雷口坡、嘉陵，須家河、雷口坡、嘉陵江共六個(gè)漏點(diǎn)：江共六個(gè)漏點(diǎn)：3483m（失返）、（失返）、3448m（失返）、（失返）、3436m（失返）、（失返）、2769m、2749m、2231m；承壓能力；承壓能力1.701.80。1.60g/cm3泥漿正常鉆進(jìn)至泥漿正常鉆進(jìn)至3573m高壓高壓氣層，氣層，P氣氣為為1.90。加重泥漿壓井則上部漏層漏失，高壓高產(chǎn)的天然氣噴出地。加重泥漿壓井則上部漏層漏失，高壓高產(chǎn)的天然氣噴出地面，產(chǎn)生極大的危險(xiǎn)。面，產(chǎn)生極大的危險(xiǎn)。u用橋塞堵漏劑用橋塞堵漏劑+稠漿、水泥漿堵漏均全部漏光，失返，每次稠漿、水泥漿堵漏均

14、全部漏光，失返，每次200多方，耗時(shí)多方，耗時(shí)近近2個(gè)多月堵漏未成功；個(gè)多月堵漏未成功；u兩個(gè)單閘板防噴器，其中上閘板損害失效，四根防噴管線中有三根破損；兩個(gè)單閘板防噴器，其中上閘板損害失效，四根防噴管線中有三根破損；節(jié)流放噴降套壓極為困難，環(huán)空反擠重漿多次，降低套壓至節(jié)流放噴降套壓極為困難，環(huán)空反擠重漿多次，降低套壓至0，但不到，但不到10h，套壓又升至套壓又升至18MPa以上；以上；u于井眼的長時(shí)間浸泡，其水化膨脹較嚴(yán)重，又由于高壓氣體滑脫上升對(duì)井于井眼的長時(shí)間浸泡，其水化膨脹較嚴(yán)重，又由于高壓氣體滑脫上升對(duì)井壁的沖刷，造成部分井壁垮塌，最終鉆頭被卡死壁的沖刷，造成部分井壁垮塌，最終鉆頭被

15、卡死一、特種凝膠堵漏技術(shù)達(dá)州雙廟達(dá)州雙廟1井現(xiàn)場(chǎng)堵漏效果井現(xiàn)場(chǎng)堵漏效果u注入注入ZND（650公斤、凝膠液公斤、凝膠液54m3)凝膠，隨后泵凝膠，隨后泵入水泥漿，在注入重漿，侯凝，關(guān)井觀察，入水泥漿，在注入重漿，侯凝，關(guān)井觀察，24小時(shí)小時(shí)后立壓為后立壓為0，套壓為，套壓為0，封固、堵漏成功，純施工用，封固、堵漏成功，純施工用時(shí)時(shí)7小時(shí)；小時(shí)；u測(cè)井結(jié)果表明，水泥環(huán)在測(cè)井結(jié)果表明，水泥環(huán)在2250-3200m，返高，返高2355m，返高以上至漏層環(huán)空，返高以上至漏層環(huán)空ZND凝膠柱近凝膠柱近100m，進(jìn)一步表明凝膠增阻進(jìn)一步表明凝膠增阻-減速，防氣竄，徹底封固、減速，防氣竄，徹底封固、堵漏成功

16、。堵漏成功。 一、特種凝膠堵漏技術(shù)長慶油田柳長慶油田柳67-72井堵漏情況井堵漏情況u柳柳67-72井設(shè)計(jì)井深井設(shè)計(jì)井深1745.5米，設(shè)計(jì)水平位移米，設(shè)計(jì)水平位移456.48米，設(shè)計(jì)方位：米，設(shè)計(jì)方位：266.25度，造斜點(diǎn)度，造斜點(diǎn)260米，該井為采油井。米，該井為采油井。u 該井在該井在1629米處發(fā)生漏失時(shí)，采用的泥漿密度米處發(fā)生漏失時(shí)，采用的泥漿密度1.02-1.03g/cm3，漏失液，漏失液面最大面最大200米，采用橋漿架橋物質(zhì)粒徑米，采用橋漿架橋物質(zhì)粒徑3-5mm，打水泥塞九次堵漏均失敗。，打水泥塞九次堵漏均失敗。u 7月月10日，探得液面日，探得液面29米，下光鉆桿至米，下光鉆

17、桿至1500米，米，11日，日， 0：00：-4：30泵入泵入ZND-2凝膠凝膠34方，隨后注入清水方，隨后注入清水12方，起出鉆具靜置方，起出鉆具靜置6小時(shí)。小時(shí)。15：00下鉆至井底，開泵外返排量正常。循環(huán)下鉆至井底，開泵外返排量正常。循環(huán)15分鐘后，分鐘后，150KN+65rpm鉆進(jìn)鉆進(jìn)8米，米，泵壓排量均正常，堵漏成功。泵壓排量均正常，堵漏成功。一、特種凝膠堵漏技術(shù)特種凝膠現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用特種凝膠現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用開縣羅家開縣羅家2井堵漏情況井堵漏情況羅家羅家2井于井于1999年年11月月12日開鉆，于日開鉆，于2000年年5月月30日完井，井深日完井，井深3404m,測(cè)試產(chǎn)量測(cè)試產(chǎn)量63104m3/日

18、，無日，無阻流量阻流量265104m3/日。日。2006年年2月月5日進(jìn)行二次完井作業(yè)，日進(jìn)行二次完井作業(yè)，3月月2日循環(huán)發(fā)生現(xiàn)井漏，已證實(shí)日循環(huán)發(fā)生現(xiàn)井漏，已證實(shí)7 套套管損壞，分析認(rèn)為大約在管損壞，分析認(rèn)為大約在2190m左右，且與相鄰左右，且與相鄰124.57m的羅家注的羅家注1井管外環(huán)空竄通，發(fā)生地下井井管外環(huán)空竄通，發(fā)生地下井噴事故。發(fā)生地表地層破裂，距井口噴事故。發(fā)生地表地層破裂，距井口1.2Km的地方氣體和液體竄出地面，并有加劇的趨勢(shì)。的地方氣體和液體竄出地面，并有加劇的趨勢(shì)。一、特種凝膠堵漏技術(shù)一、特種凝膠堵漏技術(shù)u3月月21日日HHH堵漏劑堵漏壓井堵漏劑堵漏壓井,失敗；失?。?/p>

19、u3月月22日橋漿堵漏壓井日橋漿堵漏壓井,失??；失??；u3月月24日注水泥日注水泥49t堵漏堵漏,失敗；失??；u3月月27日大劑量注水泥日大劑量注水泥186t堵漏堵漏,失敗；失??；u噴、漏同在一個(gè)井段（重大難題）噴、漏同在一個(gè)井段（重大難題）u飛仙關(guān)氣產(chǎn)氣量極大（飛仙關(guān)氣產(chǎn)氣量極大（265萬方萬方/日）日）u漏層破碎、裂縫四通八達(dá)為一漏層破碎、裂縫四通八達(dá)為一“無底洞無底洞”u漏層中含大量水漏層中含大量水u井下鉆具狀況對(duì)堵漏極為不利井下鉆具狀況對(duì)堵漏極為不利u高含高含H2Su綜合作用構(gòu)成鉆井史上一個(gè)罕見的技術(shù)難題綜合作用構(gòu)成鉆井史上一個(gè)罕見的技術(shù)難題一、特種凝膠堵漏技術(shù)u第一次特種凝膠第一次特

20、種凝膠+水泥封堵：水泥封堵：u 3月月31日注濃度日注濃度1.5%的特種凝膠的特種凝膠235M3,反注水泥反注水泥84t(水泥漿水泥漿67.5M3)，關(guān)井，關(guān)井候凝。套壓、立壓均為候凝。套壓、立壓均為0。羅家注。羅家注1井放噴管口的火焰持續(xù)減小，火焰呈忽大井放噴管口的火焰持續(xù)減小，火焰呈忽大忽小至間斷熄滅的波動(dòng)狀態(tài)忽小至間斷熄滅的波動(dòng)狀態(tài)。封堵基本成功。封堵基本成功。u第二次特種凝膠第二次特種凝膠+水泥封堵水泥封堵u 4月月2日環(huán)空注入濃度日環(huán)空注入濃度1.5%特種凝膠注特種凝膠注63M3，環(huán)空注水泥，環(huán)空注水泥71.0M3(90t),整個(gè)整個(gè)施工過程，羅注施工過程，羅注1井油套壓無變化。井油

21、套壓無變化。u第三次特種凝膠第三次特種凝膠+水泥封堵水泥封堵(封堵飛仙關(guān)氣層封堵飛仙關(guān)氣層)u 4月月3日環(huán)空注特殊凝膠日環(huán)空注特殊凝膠185M3，環(huán)空注水泥漿，環(huán)空注水泥漿86M3(110t),立、套壓為立、套壓為0。關(guān)井候凝。關(guān)井候凝。連續(xù)觀察，羅家連續(xù)觀察，羅家2井井口壓力為井井口壓力為0。經(jīng)證實(shí)已將飛仙關(guān)氣層完全切。經(jīng)證實(shí)已將飛仙關(guān)氣層完全切斷，壓井封堵?lián)岆U(xiǎn)任務(wù)基本完成。斷，壓井封堵?lián)岆U(xiǎn)任務(wù)基本完成。一、特種凝膠堵漏技術(shù)一、特種凝膠堵漏技術(shù)二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)提綱 即，地層被壓裂或承壓能力低的原因(機(jī)理)為: （1）地層存在各種微裂縫、細(xì)微裂縫 （2）泥漿液相在壓差驅(qū)使下進(jìn)入細(xì)微裂

22、縫 （3）泥漿液相進(jìn)入裂縫的速度大于沿裂縫面濾失速度。 （4）P泥大于巖石抗張強(qiáng)度。 因此地層被壓裂或承壓能力低(不承壓)的根本原因是泥漿柱壓力對(duì)地層已有各類裂隙、裂縫產(chǎn)生水力壓裂作用的結(jié)果 。1 地層承壓能力低的原因二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)2 地層裂縫特征分析地層裂縫特點(diǎn)： 張性裂縫為主； 分布和發(fā)育具有不均勻； 大多數(shù)的裂縫原為閉合的； 滲透率很高，導(dǎo)流能力和流動(dòng)能力強(qiáng)，流動(dòng)受多方面因素影響； 裂縫往往與孔隙、溶蝕孔洞連通，形成裂縫網(wǎng)絡(luò)。地層裂縫類型： 天然和誘導(dǎo)裂縫(產(chǎn)生時(shí)期）； 致漏和非致漏裂縫（漏失速度)； 窄縫,寬縫,特寬縫等(開度)； 垂直縫,高角度縫,低角度縫和水平縫(傾角)。

23、2地層承壓能力低原因及提高承壓能力原理二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù) 為了實(shí)現(xiàn)提高地層承壓能力原理，提出了封縫即堵技術(shù)，其機(jī)理為：堵漏鉆井液與裂縫相遇時(shí)必須快速地、有效地形成填塞層（封堵層）。“有效”主要有以下兩個(gè)方面的含義： 低滲透率 只有低滲透率，鉆井流體通過填塞層的速率小于從裂縫壁面滲透出去的速率，縫內(nèi)鉆井流體不能完全補(bǔ)充，才能減小縫內(nèi)流體壓力。 能夠承受一定的壓力 填塞層一定能夠承受井內(nèi)流體和地層流體壓差，承受縫面巖石的閉合應(yīng)力，不被壓碎，才能成功提高地層承壓能力。2 封縫即堵承壓堵漏機(jī)理研究3 地層裂縫的致漏開度裂縫開度：400m， 漏失 （致漏裂縫） （必須進(jìn)行堵漏） 因此，在提高地層承

24、壓能力防漏堵漏過程中，以150m和400m為界，防漏主要是針對(duì)150m以上裂縫開度，而堵漏只要針對(duì)400m以上開度的裂縫。二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)4 地層的誘導(dǎo)起裂和擴(kuò)延國內(nèi)外研究資料表明:（1）地層中很少存在可使泥漿流動(dòng)進(jìn)入的裂縫(致漏天然裂縫) （2）大多數(shù)情況下，天然裂縫在地應(yīng)力作用下都是閉合的(非致漏) 。 上述情況下，漏失并不會(huì)發(fā)生，那為什么在鉆井過程中，還頻繁出現(xiàn)低承壓漏失引起的復(fù)雜情況呢？ 這是因?yàn)榈貙釉谡T導(dǎo)力作用下，裂縫起裂或擴(kuò)延，達(dá)到致漏開度，在正壓差下，泥漿漏失， (表現(xiàn)為地層不承壓)。二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)4 地層的誘導(dǎo)起裂和擴(kuò)延地層裂縫的發(fā)展階段裂縫誘導(dǎo)裂縫誘導(dǎo)擴(kuò)大階

25、段擴(kuò)大階段裂縫開始裂縫開始漏失漏失巖石彈性巖石彈性變形階段變形階段巖石開始巖石開始斷裂斷裂裂縫加速裂縫加速擴(kuò)延階段擴(kuò)延階段裂縫減速裂縫減速擴(kuò)延階段擴(kuò)延階段巖石止裂巖石止裂巖石裂縫閉合階段巖石裂縫閉合階段穩(wěn)定漏失穩(wěn)定漏失階段階段二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)5 提高地層承壓能力原理（1）防止誘導(dǎo)裂縫產(chǎn)生、擴(kuò)張 提高泥漿抑制性，降低地層水化程度，提高井下地層抗張強(qiáng)度，從而提高地層破裂壓力（承壓能力）。 提高泥漿對(duì)細(xì)微裂縫的即時(shí)（瞬間）、有效（K0）封堵，阻止泥漿液相進(jìn)入地層“非致漏裂縫”通道：阻止水力尖劈作用的發(fā)生。（2）對(duì)鉆遇的致漏裂縫,在漏失中立即成功封堵,且保證其不再被誘導(dǎo)壓裂而再次漏失。封堵段快

26、速形成，抗壓強(qiáng)度大于P,滲透率盡量小，最好為0。二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)6 提高地層承壓能力思路對(duì)天然致漏裂縫的成功封堵；對(duì)致漏誘導(dǎo)裂縫進(jìn)行及時(shí)成功封堵；防止已堵裂縫的再次擴(kuò)張和進(jìn)一步擴(kuò)大。 即迅速堵住各類(天然和誘導(dǎo))致漏裂縫而有效堵漏；同時(shí)使裂縫中的堵塞段的強(qiáng)度抗住裂縫閉合壓力的擠壓作用且大于P泥P地，且其滲透率0二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)7 提高地層承壓能力方法利用“應(yīng)力籠”理論使巖石不易被壓開 （1）首先井內(nèi)流體壓力在井壁圍巖上誘導(dǎo)出新裂縫； （2）固相顆粒在裂縫處臨時(shí)?？?、聚集，扶正器像打楔子一樣嵌入將其裂縫中； （3）楔子形成后，壓力彌散，裂縫閉合，產(chǎn)生閉合應(yīng)力，封堵層的存在抵消了井

27、壁圍巖的周向應(yīng)力，形如在井壁上就形成一層“應(yīng)力籠”。 （4）使得地層巖石的弱結(jié)構(gòu)面（非致漏裂縫、瑕疵等）不被誘導(dǎo)壓開。承壓能力增加值：二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)7 提高地層承壓能力方法在縫中形成封堵層，減小縫內(nèi)流體壓力 （1）封堵顆粒的架橋、填充等作用，形成封堵層； （2）封堵層使得鉆井流體進(jìn)行過濾，堵漏顆粒在裂縫尖端或是裂縫吼道處開始收縮，直至井壁，最終形成致密填塞層； （3）填塞層阻止裂縫漏失，同時(shí)鉆井流體通過封堵層小于流體通過縫面的濾失，減小了縫內(nèi)流體壓力，從而提高地層承壓能力。裂縫閉合應(yīng)力裂縫閉合應(yīng)力鉆井液液柱壓力鉆井液液柱壓力壁面摩擦力壁面摩擦力鉆井液沿壁面濾失鉆井液沿壁面濾失鉆井液沿

28、壁面濾失鉆井液沿壁面濾失裂縫端口裂縫端口井壁泥餅井壁泥餅剛性顆粒剛性顆粒二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)根據(jù)機(jī)理，可知封縫即堵技術(shù)材料應(yīng)滿足以下要求： 立即形成填塞層： 要求材料：顆粒狀物質(zhì)；粒度適當(dāng)（與致漏裂縫寬度相匹配）。 填塞層滲透率要低： 要求材料：顆粒之間的尺寸分級(jí)、濃度（級(jí)配）要合理。 填塞層能承受一定的壓力： 要求材料：剛性；高溫高壓下強(qiáng)度不降低。 工藝對(duì)材料的要求： 要求材料：惰性；對(duì)鉆井流體性能無影響；對(duì)錄測(cè)井無影響。8 封縫即堵提高地層承壓能力技術(shù)二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù) 對(duì)天然致漏裂縫 要求防漏堵漏漿在裂縫入口處迅速形成的“堵塞段”抗壓強(qiáng)度大于P泥-P地,且其滲透率0(不必為0)

29、。并消除其中的誘導(dǎo)作用，并能制止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大。 現(xiàn)有合格的堵漏材料可能滿足要求。 對(duì)于誘導(dǎo)致漏裂縫 當(dāng)裂縫受誘導(dǎo)作用擴(kuò)大到剛能引起泥漿漏失時(shí)，要求橋塞劑必須在漏失發(fā)生的同時(shí),在致漏裂縫的入口處盡快形成形成“堵塞段”,而它的(徑向)抗壓強(qiáng)度大于P泥P地,(周向)抗壓強(qiáng)度誘導(dǎo)裂縫的閉合壓力,且其滲透率0(不必為0)?，F(xiàn)有橋塞堵漏材料不可能滿足這個(gè)要求。二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)3 剛性封堵劑（剛性封堵劑（GFD）等級(jí)ABCD目 數(shù)202040408080200毫米數(shù)0.90.90.40.40.250.250.074剛性顆粒的等級(jí)分類 顆粒狀物質(zhì) 強(qiáng)度高 抗高溫 惰性 白色 按照裂縫致漏寬度和封堵的

30、要求對(duì)剛性封堵劑進(jìn)行了分級(jí)。AB級(jí)封堵致漏裂縫的漏失；CD級(jí)做隨鉆防漏用。（這些顆粒都是鉆井液本身沒有的顆粒）二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù)漏失程度漏失量（m3）裂縫寬度（mm）防漏堵漏方式及推薦配方滲漏2302.5停鉆段塞堵漏：10-15方：井漿+（3%-5%）A+（3%-5%）B+（2%-3%）C+（2%-3%）D停鉆堵漏4 封縫即堵承壓堵漏技術(shù)應(yīng)用范圍封縫即堵承壓堵漏技術(shù)應(yīng)用范圍二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù) 陵陵356井承壓堵漏現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用井承壓堵漏現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 井號(hào)：陵356 ； 井別：開發(fā)井 井型：直井設(shè)計(jì)井深：3294m 目的層位：J2q 、J2s、J2x完鉆層位：J2x 完鉆原則：鉆穿X4砂層后留

31、足40m口袋完鉆 完井方法：射孔完井 基本概況基本概況 二、封縫即堵承壓堵漏技術(shù) 地層層位及地質(zhì)巖性地層層位及地質(zhì)巖性 陵陵356井承壓堵漏現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用井承壓堵漏現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 地 質(zhì) 分 層深 度巖 性 描 述界系統(tǒng)組m新生界第三系中新統(tǒng)N1t411棕色砂泥巖漸新統(tǒng)Esh616棕色砂泥巖中生界侏羅系上統(tǒng)J3q1980棕色砂泥巖中統(tǒng)J2q2227棕紅，紫紅色，灰褐色泥巖為主，夾薄層粉砂巖J2s2366灰色、深灰灰黑色泥巖夾薄層灰、灰綠色粉砂巖及細(xì)砂巖J2s2576泥脖子2696暗紅棕色，雜色泥巖夾灰綠色泥巖J2x2917灰白色中-厚層狀中細(xì)砂巖，含礫粗砂巖，不等粒砂巖及泥質(zhì)粉砂巖與灰綠色，雜色泥巖互層。二、封縫即堵承壓堵