CN102493781B

CN102493781B - 黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺

Info

Publication number: CN102493781B
Application number: CN201110377224.0A
Authority: CN
Inventors: 兰正升; 曹小艺
Original assignee: Changqing Drilling Co of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: Changqing Drilling Co of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2031-11-24
Also published as: CN102493781A

Abstract

本发明公开了一种黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺，涉及石油钻井领域，黄土层防漏钻进。尤其适用于预防靖边气田靖南地区第四系黄土层发生的失返型漏失。开钻前，制作好坐塞用的导管，配制好环空外灌的堵漏浆和一开钻进用的低固相白土浆。按照坐塞工艺的施工顺序进行导管坐塞和环空外灌堵漏浆，让浅表层被封闭隔离，导管脚坐实密封。一开钻井液体系选择低固相白土浆，并配合合理的钻井参数。通过一整套工艺方案的实施，有效的防止了浅表层的失返及其黄土层的漏失。

Description

黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺

技术领域

本发明涉及一种防漏工艺，特别是一种黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺,适用于长庆气田靖南区块第四系浅表层发生的漏失。属于石油钻井领域。

背景技术

长庆靖边气田靖南地区第四系黄土层地层埋深约为0m～550m，此区块黄土层浅表层具有结构疏松、欠压实、承压能力低、渗透性强等特点。在钻探施工过程中，0m～40m的浅表层失返性井漏现象发生频繁。钻进过程中发生漏失后，漏速会迅速增大，以致失返，一旦形成漏失通道，则堵漏难度大，成功率低。长庆钻井总公司针对目前靖南地区黄土层漏失的特点，结合丰富的防漏、堵漏经验，摸索出了一整套靖南地区浅表层防漏工艺。包括：①低固相高粘度白土浆工艺，②导管坐塞，环空回注水泥浆或砂石工艺。③智能高粘凝胶钻井液工艺等常规黄土层防漏工艺技术。但常规黄土层防漏工艺技术一次成功率为40%，成为制约一开高效率钻井的瓶颈。

导致防漏、堵漏成功率低的主要因素有以下四点：

①靖南区块40米以内的黄土层风化度高、胶结疏松，钻井液冲刷过程中，易形成窜流孔道。地层承压系数仅为0.8-1.0，当环空不畅、泵压过高、钻屑含量过大、激动压力过大时易发生压差性漏失。因其地层的特性，无法进行挤封、注水泥等堵漏工艺；静止堵漏和随钻堵漏均效果不佳。

②单纯的采取白土浆防漏钻进，不理想。因为一开井段较长，且志丹统、安定、直罗等地层可钻性差。长时间循环冲刷之后，浅表层很难保持稳定。

③常规导管封固工艺存在不足。第一，环空注水泥后，水泥候凝时间短，水泥浆与黄土胶结差，封固效果差，易形成导管脚串槽。同时水泥比重高，易沉降，造成浅表层压差性漏失。第二，环空填砂石，工作量大，耗时长。同时砂石自身存在孔隙，易形成窜流通道。

④聚合物凝胶钻井液的优点在于密度低，但是和低固相白土浆相比，其密度低的优势不明显。聚合物体系的失水很难得到根本性控制，钻进过程中，高失水导致浅表层黄土被浸泡疏松，形成漏失通道。

发明内容

本发明的目的是针对长庆靖边气田靖南地区第四系黄土层常规防漏中导管脚易串槽，形成窜流通道后二次封固难度大、聚合物防漏体系失水大，诱发黄土层漏失、常规堵漏工艺效果不理想等问题，提供一种黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺，它有效的预防了浅表黄土层的漏失。

本发明的技术方案是这样实现的：设计一种黄黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺，包括导管坐塞、钻井液的配制、环空外灌堵漏浆、一开表层钻进，其特征在于：所述钻井液的配制包括：堵漏浆的配制和一开钻井液的配制，其中，所述堵漏浆的配制中的堵漏浆配方是由下列原料按下述重量份配制而成： 5份膨润土、10份HD-1桥塞堵漏剂、30份石灰石、30份重晶石、0.1～0.2份GD-1高粘弹性堵漏剂、水是100份，所述一开钻井液的配制中的一开钻井液配方是由下列原料按下述重量份配制而成： 0.3～0.5份工业烧碱、5～8份膨润土、0.3～0.5份HV-CMC羧甲基纤维素、0.3～0.5份K-PAM聚丙烯酸钾、100份水。

所述的导管坐塞过程中的导管内径/一开钻头外径=1.15～1.4，导管井眼钻头外径/导管外径=1.15～1.3，导管井眼的井深=导管长度-1～2米，导管下部距底端20cm焊接第一排螺帽，导管下部距底端100-120cm焊接第二排螺帽，并用棕绳丝、防渗布、海带和毛毡材料缠绕制作成“腰鼓”状塞子，将导管坐塞于导管井眼的井底，上端导链固定。

所述的环空外灌堵漏浆是利用预配好的堵漏浆，把导管井眼的低固相白土浆替换，然后下入导管，环空液面必须用堵漏浆补充至地面。

所述的一开表层钻进是采用低固相白土浆进行一开表层钻进，转盘转速低于70转/分，前80米井深，排量10～15L/S,钻压20～40KN，泵压2.5～4.5MPa；井深80米以后，每钻进2根单根提升2L/S的排量，最终排量控制在26～30L/S，直至表层完钻。

所述的堵漏浆的密度为1.5～1.7 g/cm³，滴流。

所述的一开钻井液的密度为1.02～1.03 g/cm³，马氏漏斗粘度为45～50S，中压失水≤15ml。

所述的导管的焊接长度=导眼井深+1～2米。

所述的每排4个螺帽位于同一水平面，互相间隔90°，平均分布在导管外壁上。

本发明工艺的作用机理是：

1.合理确定导管入井长度，准确的将导管座封于井眼台阶面上。在导管脚附近人工绑接环空封隔塞，隔离导管内外泥浆，防止钻井液对浅表层的冲刷和浸泡。

2.在导管与表层之间的环空注入合理密度和粘度的堵漏浆。用于平衡钻井过程中的循环压耗和静液柱压力，保护导管脚，防止钻井液在导管脚处串槽。

3.一开钻进后，采用低固相白土浆体系。突出体系冲刷小、失水低、护壁性强，兼具填充微孔的作用，有效的预防黄土层漏失和导管脚串槽、塌陷。

本发明的特点：

1. 作业简便、安全、可操作性强

此工艺的准备工作和施工环节均在一开钻进之前进行，采用现场原有设备，不受时间和设备限制。导管的焊接，坐塞和配制泥浆过程简便、快捷。环空不用水泥浆或砂石回填，节约了生产时效，避免了人员井口作业的风险。

2. 防漏成功率高，能有效的防止导管脚串槽

采用导管坐塞技术后，完全阻隔了钻井液对浅表层的冲刷，避免了浅表层的漏失和塌陷。塞子的坐封隔离了导管内外泥浆，环空外灌高比重高粘切堵漏浆，起到了二次密封的作用，对导管脚串槽起到了双保险的机制。防漏成功率高达95%，有效的避免了井漏之后造成的施工拖延、处理难度大、费用增加，甚至表层报废的风险。

3. 环空外灌堵漏浆平衡压力

用高比重高粘切堵漏浆回填导管环空，改进了原来水泥浆或砂石回填的方式，对导管脚起到了液态密封的效果。同时由于其高比重高粘切的性能，可以平衡一开钻进过程中钻井液的循环压力和静液柱压力，有效的保护导管脚，防止导管脚串槽。

4. 低固相白土浆体系有效防漏、防串槽

导管坐塞工艺完成后，一开钻井作业采用低固相白土浆体系，与聚合物体系相比，突出的优点有：冲刷小、失水低、携砂好、护壁强。低固相的密度控制在1.02～1.03 g/cm³，马氏漏斗粘度范围：45～50S，中压失水≤15ml。低密度白土浆与聚合物体系的密度相差很小，但其粘度和切力要明显高于聚合物体系，能及时的将井筒钻屑携带出井，避免了井筒局部钻屑堆积过多，造成局部密度上升，压漏地层。同时能有效的减小对黄土层的冲刷，减小钻井液向地层的滤失量，从而降低了黄土层下部的漏失几率，也降低了导管脚串槽的风险。低固相白土浆体系的这些优点是聚合物体系无法达到的。

附图说明

下面结合实施例和实施例附图对本发明做进一步说明，但不作为对本发明的限定：

图1是本发明实施例的导管制作时，导管下部的结构示意图；

图2是实施例采用本发明的防漏工艺进行防漏时的井下结构示意图；

图3是采用现有的防漏工艺进行防漏时的井下结构示意图。

图中：1、第二排螺帽；2、导管；3、塞子；4、第一排螺帽；5、漏层；6、堵漏浆；7、导管环空区域。

具体实施方式：

本实施例中没有详细叙述的部分是采用现有技术，和行业标准或公知手段：

实施例1：

一种黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺，包括导管坐塞、钻井液的配制、环空外灌堵漏浆、一开表层钻进，所述钻井液的配制包括：堵漏浆6的配制和一开钻井液的配制，

①堵漏浆的配制

将连接2号泵的上水罐与其它循环罐隔离，注入50吨清水，打开搅拌器，用2号泵低压回水配制堵漏浆。将2.5吨膨润土、5吨HD-1桥塞堵漏剂、15吨石灰石（CaCO₃）、15吨重晶石(BaSO₄）、0.08吨GD-1高粘弹性堵漏剂，按照上述的顺序加料。混合搅拌均匀后待用。

②一开钻井液（低固相白土浆）的配制

在其它循环罐内注入100吨清水，打开搅拌器，配制低固相白土浆。将0.4吨工业烧碱、6吨膨润土、0.4吨HV-CMC羧甲基纤维素、0.4吨K-PAM聚丙烯酸钾，按照上述的顺序加料。混合搅拌均匀后待用。

实施例2：

①堵漏浆的配制

将连接2号泵的上水罐与其它循环罐隔离，注入50吨清水，打开搅拌器，用2号泵低压回水配制堵漏浆。将2.5吨膨润土、5吨HD-1桥塞堵漏剂、15吨石灰石（CaCO₃）、15吨重晶石(BaSO₄）、0.05吨GD-1高粘弹性堵漏剂，按照上述的顺序加料。混合搅拌均匀后待用。

②一开钻井液（低固相白土浆）的配制

在其它循环罐内注入100吨清水，打开搅拌器，配制低固相白土浆。将0.3吨工业烧碱、5吨膨润土、0.3吨HV-CMC羧甲基纤维素、0.3吨K-PAM聚丙烯酸钾，按照上述的顺序加料。混合搅拌均匀后待用。

实施例3：

①堵漏浆的配制

将连接2号泵的上水罐与其它循环罐隔离，注入50吨清水，打开搅拌器，用2号泵低压回水配制堵漏浆。将2.5吨膨润土、5吨HD-1桥塞堵漏剂、15吨石灰石（CaCO₃）、15吨重晶石(BaSO₄）、0.1吨GD-1高粘弹性堵漏剂，按照上述的顺序加料。混合搅拌均匀后待用。

②一开钻井液（低固相白土浆）的配制

在其它循环罐内注入100吨清水，打开搅拌器，配制低固相白土浆。将0.5吨工业烧碱、8吨膨润土、0.5吨HV-CMC羧甲基纤维素、0.5吨K-PAM聚丙烯酸钾，按照上述的顺序加料。混合搅拌均匀后待用。

实施例4：

一种黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺，包括导管坐塞、钻井液的配制、环空外灌堵漏浆、一开表层钻进，所述钻井液的配制包括：堵漏浆的配制和一开钻井液的配制，其中，所述堵漏浆的配制中的堵漏浆配方是由下列原料按下述重量份配制而成：5份膨润土、10份HD-1桥塞堵漏剂、30份石灰石、30份重晶石、0.1份GD-1高粘弹性堵漏剂、水是　100份，所述一开钻井液的配制中的一开钻井液配方是由下列原料按下述重量份配制而成： 0.4份工业烧碱、6份膨润土、0.4份HV-CMC羧甲基纤维素、0.4份K-PAM聚丙烯酸钾、100份水；或所述的导管坐塞过程中的导管2内径/一开钻头外径=1.15～1.4，导管2井眼钻头外径/导管外径=1.15～1.3，导管井眼的井深=导管2长度-1～2米，导管2下部距底端20cm焊接第一排螺帽4，导管2下部距底端100-120cm焊接第二排螺帽1，并用棕绳丝、防渗布、海带和毛毡材料缠绕制作成“腰鼓”状塞子3，将导管2坐塞于导管2井眼的井底，上端导链固定；或所述的环空外灌堵漏浆是利用预配好的堵漏浆，把导管2井眼的低固相白土浆替换，然后下入导管2，环空液面必须用堵漏浆6补充至地面；或所述的一开表层钻进是采用低固相白土浆进行一开表层钻进，转盘转速低于70转/分，前80米井深，排量10～15L/S,钻压20～40KN，泵压2.5～4.5MPa；井深80米以后，每钻进2根单根提升2L/S的排量，最终排量控制在26～30L/S，直至表层完钻；或所述的堵漏浆6的密度为1.5～1.7 g/cm³，滴流；或所述的一开钻井液的密度为1.02～1.03 g/cm³，马氏漏斗粘度为45～50S，中压失水≤15ml；或所述的导管2的焊接长度=导眼井深+1～2米；或所述的每排4个螺帽位于同一水平面，互相间隔90°，平均分布在导管2外壁上；本发明的工艺可以是上述的特征的一种或几种的组合。

实施例5：

1.导管焊接和塞子制作（如图1所示）

①导管2的焊接

导管2尺寸的选择：导管2内径/一开钻头外径=1.15～1.4

根据井口的地势，判断导管的下入深度。

参考标准：

井口位置	导管长度/米
		山顶部	45～50
山腰处	35～40
		山底部	25～30

确定导管下入深度后，于地面进行导管焊接（导管每根长度在10～13米），保证两根导管连接处密封良好，并具有良好的抗拉抗压能力。

在距导管2下部距底端20cm处，焊接4个第一排螺帽4，螺帽的长度为6～8cm，4个螺帽4位于同一水平面，互相间隔90°，平均分布在导管2外壁上。

在距导管2下部距底端100-120cm处，焊接4个第二排螺帽1，螺帽的长度为6～8cm， 4个螺帽1位于同一水平面，互相间隔90°，平均分布在导管2外壁上。

导管2的长度一般在36米左右，它是先打入地下。

②塞子的制作

以导管底端焊接的螺帽为中心，围绕着导管和导管底端的螺帽用棕绳丝、防渗布、海带和毛毡缠裹塞子，用钢丝通过螺帽固定，确保塞子的被缠制紧密牢固。塞子中间直径略大于导管井眼的尺寸，塞子两头略小于导管井眼尺寸，成“腰鼓”状。

2.钻井液的配制

①堵漏浆的配制

按实施例1的堵漏浆的配制方法和配方量，配制20方高比重、高粘切、高堵漏剂含量的堵漏浆6待用，密度达到1.6 g/cm³，滴流。

②一开钻井液（低固相白土浆）的配制

按实施例1的一开钻井液的配制方法和配方量，配制100方的一开钻井液待用，低固相白土浆的密度范围：1.02～1.03 g/cm³，马氏漏斗粘度范围：45～50S，中压失水≤15ml。

3.打导管井眼、导管坐塞、环空外灌堵漏浆

1）导管井眼钻头尺寸的选择：

导管井眼钻头外径/导管外径=1.15～1.3

2）打导管井眼、导管坐塞：

一开钻井施工前，先不冲鼠洞，首先进行导管井眼的钻进和导管的坐塞，进行导管钻进作业，根据海拔和地势，合理确定导管的下入深度，确保浅表层欠压实的松散黄土能被导管封隔，然后再进行冲鼠洞作业。采用打导管井眼的钻头，配合低固相白土浆进行导眼井段钻进。导管井眼的井深=导管长度-1～2米。导管井眼钻完，钻头放到井底，将预配好的堵漏浆泵入，返至井口，然后起钻。

3）环空外灌堵漏浆，平衡压力：

将导管下入井眼，使用游车、钻铤下砸导管至井底，严禁导管悬空。导管下到底后，导管环空不足的液面用泵小排量补充至地面，不回填，便于随时补充环空液面。用四副5吨级别的导链，通过导管下部的4个第二排螺帽1连接到井架底座上，并固定牢靠，防止导管倾斜及钻具碰撞。如图2所示，漏层5距井底20米左右处，采用本发明的工艺时，导管环空区域7都含有堵漏浆6，能够保证平衡压力；如图3所示，而采用现有的防漏工艺进行防漏时，导管环空区域7只有在漏层5以下才含有堵漏浆6，无法保证平衡压力。

4.一开表层钻进

上面四步施工完毕后，开始一开钻进。采用预配的低固相白土浆（即：一开钻井液）进行施工，转盘转速低于70转/分，防止钻具摆动过大，撞击导管。

前80米井深，泥浆泵排量控制在10～15L/S,钻压控制在20～40KN，泵压控制在2.5～4.5MPa。井深达到80米以后，每钻进2根单根提升2L/S的排量，最终排量控制在26～30L/S即可，直至表层完钻。

5.工艺效果评价

表1 靖南区块黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺和常规防漏工艺的对比（采用实施例5的工艺）

根据表中的数据及多口井施工情况分析，黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺能有效的起到黄土层浅表层防漏的作用，同时施工工艺简便、安全。导管塞子及外灌高比重高粘切堵漏浆的双重机制，对导管脚起到了十分有效的密封作用，防止了导管脚串槽及浅表层漏失的发生。一开钻进过程合理的控制钻井液体系和性能，合理的控制钻井参数，既防止了表层井漏，又保护了套管脚的密封性。

由于采用了本发明的工艺技术及堵漏浆，使得堵漏一次成功率大幅度提升，原技术堵漏一次成功率为40%，通过该技术应用，将堵漏一次成功率提高到95%；本发明的低固相白土浆有效减缓泥浆对井壁的冲刷，保护导管角，防止导管角串槽形成漏失通道。

本发明上述实施例中的所有化学处理剂市面有均有售。其中HV-CMC羧甲基纤维素为150-200万聚合度高粘羧甲基纤维素。

Claims

1.黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺，包括导管坐塞、钻井液的配制、环空外灌堵漏浆、一开表层钻进，其特征在于：所述钻井液的配制包括：堵漏浆(6)的配制和一开钻井液的配制，其中，所述堵漏浆(6)的配制中的堵漏浆(6)配方是由下列原料按下述重量份配制而成： 5份膨润土、10份HD-1桥塞堵漏剂、30份石灰石、30份重晶石、0.1～0.2份GD-1高粘弹性堵漏剂、水是100份，所述一开钻井液的配制中的一开钻井液配方是由下列原料按下述重量份配制而成： 0.3～0.5份工业烧碱、5～8份膨润土、0.3～0.5份HV-CMC羧甲基纤维素、0.3～0.5份K-PAM聚丙烯酸钾、100份水；所述的导管坐塞过程中的导管（2）内径/一开钻头外径=1.15～1.4，导管（2）井眼钻头外径/导管外径=1.15～1.3，导管井眼的井深=导管（2）长度-1～2米，导管（2）下部距底端20cm焊接第一排螺帽（4），导管（2）下部距底端100-120cm焊接第二排螺帽（1），并用棕绳丝、防渗布、海带和毛毡材料缠绕制作成“腰鼓”状塞子（3），将导管（2）坐塞于导管（2）井眼的井底，上端导链固定。

2.根据权利要求1所述的黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺，其特征在于：所述的导管（2）的焊接长度=导眼井深+1～2米。

3.根据权利要求1所述的黄土层导管坐塞、环空外灌平衡防漏工艺，其特征在于：每排有4个螺帽且位于同一平面内，互相间隔90°，平均分布在导管(2)外壁上。