华东石油工程有限公司工程技术分公司 江苏扬州 225101
摘要：当前在平桥南区块页岩气开发过程中，漏失频发，漏失多发生在嘉陵江组和小河坝组，嘉陵江组漏失量大，堵漏时间长，小河坝组漏效果不能持久，反复出现复漏。文章以胜页3-1作为嘉陵江漏失的典型案例，以焦页203-2HF作为小河坝漏失的典型案例，以点带面，综合分析当前页岩气区块地层特点，重点总结使用可行的堵漏工艺，以及可以引进的新工艺工具的分析。
关键词：页岩气；漏失；嘉陵江组；小河坝组；堵漏
当前在页岩气开发过程中，漏失频发，仅在2019年度，我项目部即施工堵漏水泥塞六十余井次，漏失多发生在嘉陵江组和小河坝组，嘉陵江组漏失表现为浅地层漏失，主要漏失水基钻井液或者清水，通常漏失量极大，堵漏时间长，小河坝组漏失表现为造斜段漏失，主要漏失油基钻井液，通常水泥塞堵漏效果不能持久，反复出现复漏。下面就这种情况，以两口具有代表性的井位的漏失及处理情况为典型例子，就页岩气当前堵漏措施做探讨。
1页岩气两口代表性漏失井及处理情况
1.1胜页3-1井
1.1.1胜页3-1井概况
胜页3-1井是华东油气分公司的一口评价井，井型：直井，构造位置为四川盆地川东高陡构造带万县复向斜东胜背斜北部，目的层为五峰-龙马溪组，设计井深3685m。
1.1.2胜页3-1井漏失及处理情况
2019年3月8日采用406.4mm的钻头侧钻至井深545.58m处发生失返性漏失，强钻至井深558m时放空，连续放空31m，继续强钻至井深592.74m时，顶驱突然蹩停，上提钻具困难，后多次泵入堵漏浆、稠浆堵漏，4次水泥浆堵漏，6次打捞掉块，强钻至井深673.54m，共计漏失清水33000m³。由于掉块持续掉落，憋卡严重无法强钻，
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图1胜页3-1井井身结构示意图
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表1 胜页3-1第1次井眼堵漏统计表
后对胜页3-1井平台开展音频大地电磁勘探工程，查明钻井平台处发育一条走向北东、倾向北西方向的断裂破碎带，断裂范围内岩体稳定性较差、破碎程度较高，该断裂纵向上沟通了井深350m、550m处两处漏失层。同时发现井深600-750m仍然存在较为破碎的不良地质体，原井眼继续钻进有可能还会发生井漏，于是井架平移10米后再次开钻。
5月1日钻至井深438m放空，放空井段438-449m，放空段长11m，强钻至502.61m扭矩增大，无法强钻。进行了6次打捞作业，共捞获石块128块，期间进行了两次打水泥塞作业封固井壁，仍无法继续强钻，决定采用下导管封固溶洞。在下导管过程中，导管悬重下降，起甩导管时发现导管断裂，决定回填侧钻。
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表2：胜页3-1第2次井眼堵漏统计表
7月7日导管钻进至井深490m发生失返性漏失，强钻至井深540m，由于井下存在破碎带，强钻困难，决定下导管封固，导管下至下至515.35m，采用正注反挤固井水泥浆返出地面。7月18日扫塞至520m发生井漏，漏速为96m³/h，528m失返，采用堵漏浆堵漏，泵入堵漏浆25m³，3次地面干混堵漏，4次注水泥堵漏均未成功。
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表3：胜页3-1第3次井眼堵漏统计表
1.2焦页203-2HF漏失及处理情况
1.2.1焦页203-2HF概况
焦页203-2井，由华东工程有限公司70860HD承钻，设计完钻井深6502m，构造位置南川区块金佛断坡。
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图2焦页203-2HF井身结构示意图
1.2.2焦页203-2HF复杂及处理
焦页203-2HF在三开后，频繁发生漏失，技套管鞋处漏点多次复漏，处理时间长，堵漏次数多，复杂及处理情况如下表：
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表4焦页203-2HF堵漏情况统计表
2原因及措施分析
2.1以川东高陡构造带万县复向斜东胜背斜嘉陵江组为代表的浅地层漏失及处理措施
川东高陡构造带万县复向斜东胜背斜，上部地层在嘉陵江组常有破碎带，极端情况下钻进时会出现数十米放空现象，遇到此类地层，往往出现失返性漏失，漏失量可达万方以上，漏失量大，堵漏难度极高，此类情况下使用水泥堵漏，有以下几种情况：
2.1.1渗漏性地层，无地下水，漏速在30m3/h以内
此种情况可直接使用常规水泥浆封堵漏层，加入早强剂，将稠化时间控制在3h左右，如漏速20m3/h以内，可直接注入水泥浆，适当加大水泥浆注入量，如漏失量在20-30m3/h，可在漏点上方井段注入水泥浆，以保证水泥浆在稠化前不全部漏失。此种方法有以下缺陷：
1）在遇到漏层漏速超过30m3/h的情况时，水泥在稠化期间往往就全部漏失，表现为探不到塞面，完全失效。
2）此种漏失通常发生在浅表性地层，稠化温度低，适用早强剂少，水泥浆稠化时间调整难度较大。
2.1.2无地下水的漏层，漏速超过30m3/h
川东高陡构造带万县复向斜东胜背斜区块的嘉陵江组，漏点往往漏速超过100m3/h，甚至完全失返，如遇到漏速高且无地下水的漏点时，可采取高浓度堵漏浆封堵漏层，堵漏浆上方使用常规水泥浆或者在水泥浆中混入一定量的高浓度堵漏浆，让堵漏浆逐步渗入地层，理论上让水泥浆在到达漏失层位时接近稠化，使其不能全部漏失。此种方法有以下缺陷：
1）此种堵漏工艺前提是堵漏浆要能够封堵地层，起到减少水泥浆漏失的作用，如果堵漏浆不能封堵住漏层，则会导致水泥堵漏的效果很轻微或者无效。
2）水泥浆中混入堵漏浆，提高了水泥浆的堵漏性能，但是也使得水泥浆稠度较高，加大了施工风险
3）此种堵漏工艺在封堵无地下水的地层时能起到一定效果，在遇到漏失层位同时伴有地下水的情况时，水泥浆到达漏层即被稀释。
2.1.3存在地下水的漏层
川东高陡构造带万县复向斜东胜背斜区块的嘉陵江组，以胜页3-1为例，就存在地下暗河，此类漏失堵漏难度较大，现场通常采用以下方法
2.1.3.1先使用凝胶封堵存在地下水的漏层，凝胶上方使用常规水泥浆，以期提高水泥浆的抗水稀释能力，现场应用情况看，由于水泥浆自身抗水稀释能力低，水泥浆到达漏层被稀释可能依然较大。
2.1.3.2先使用凝胶封堵存在地下水的漏层，凝胶上方使用短侯凝水泥浆体系，以期水泥浆在被水稀释前即可稠化，现场应用情况看，由于水泥浆自身抗水稀释能力低，水泥浆到达漏层后，短侯凝水泥浆被稀释后，稠化时间变长，实际不能取得预期效果。
2.1.3.3先使用凝胶封堵存在地下水的漏层，凝胶上方使用胶凝水泥浆体系，此种堵漏方法从根本上提高了水泥浆的抗水稀释能力，具备一定可行性，但此种堵漏方法有以下缺陷：
1）施工风险高，水泥浆性能难以把控，存在很大的“插旗杆”风险。
2）施工工艺复杂，凝胶材料直接混入水泥是没有效果的，需要将凝胶材料提前水化好，达到需要粘度时，迅速将凝胶混入水泥浆中，泵入井内，混拌比例难以控制，施工时间需要及其精确，同时现场还需要准备提前混拌凝胶的设备，工序相对复杂。
3）凝胶和水泥浆混合后，水泥浆性能发生了很大变化，水泥浆流动性差，同时稠化后水泥石强度低，强度通常在常规水泥石强度的25%以下。
2.1.4其他堵漏工艺
川东高陡构造带万县复向斜东胜背斜区块的嘉陵江组，漏速快，漏失量大，堵漏存在很大困难，除在以上施工工艺，还有以下工艺：
2.1.4.1爆炸堵漏，使用钻具连接1根或数根空心铝管。长度根据漏层情况确定，铝管上预割2mm左右细缝，铝管中间放置炸药，其余部位填充砂子，下至漏层后，通过炸药爆炸将铝管炸开，同时将砂子挤入地层，该堵漏工艺在胜页20-2HF应用1次。
2.1.4.2使用新工具塑料钻杆，配合快干水泥，以降低水泥浆堵漏时的“插旗杆”风险。但此类钻具强度低，面对胜页3-1、胜页20-2HF此类又漏又垮的情况，下钻存在极大风险，有极大可能遇阻导致塑料钻杆破裂，造成下钻不到位或者中间损坏形成短路，造成水泥浆从钻具中间形成短路循环，一方面加大了施工风险，一方面未起到预期效果。
2.2以南川区块金佛断坡小河坝组为代表的深地层漏失及处理措施
南川区块小河坝组地层能力薄弱，常发生漏失，漏失特点为：漏速低，如在水基泥浆环境中堵漏，经过1次或数次常规堵漏，通常可以封堵住漏层，难度相对不大。如在油基泥浆环境中堵漏，油基钻井液不易冲洗干净，井壁形成的油膜及漏层中残留的油基泥浆会影响胶结质量。同时油基钻井液与水泥浆相容性差，如不能充分隔开，易影响水泥浆性能，造成水泥浆稠化时间或者流变参数异常变化。由于漏层中存在油基泥浆，冲洗液很难冲洗干净，导致进入漏层的水泥浆不能凝固或者与地层不能形成有效胶结，水泥浆只能在井壁上形成一层薄弱胶结层，现场表现为常规水泥浆堵漏可在短期内奏效，出现复漏的的几率极大，下面就以油基泥浆环境中堵漏处理为重点讨论。
2.2.1 常规水泥浆体系堵漏
根据漏失情况，提前使用堵漏浆封堵漏层，注水泥前先注入10方以上冲洗和隔离液充分冲洗井壁，后注入水泥浆，再次注入高粘隔离液后替浆，起钻至安全面后，根据情况，关闭。该工艺有以下缺陷：
1）漏层中残留油基泥浆无法冲洗干净，即使采取关闭封井器挤水泥的措施，进入地层的水泥浆与油基泥浆混合后，形成无法凝固的混浆或者与地层胶结效果很差的低强度水泥石，现场表现为一段时候，再次漏失。
2）常规水泥浆流动性好，稠化时间长，遇有漏速较大的漏层，即使不采取加压挤注措施，在水泥浆稠化前，水泥浆已经漏完，现场表现为探不到水泥塞。
2.2.2新型堵漏材料配合水泥浆堵漏
主要是在水泥浆中加入温敏材料、堵漏纤维等堵漏材料，其中温敏材料是一种新型堵漏材料，其体积随着温度升高而变大，水泥浆到达漏失层位时，已有一定体积，由于温敏材料或堵漏纤维的堆积，水泥浆稠化前不至全部漏失，水泥浆形成强度后可有效封堵漏层。该工艺有以下缺陷：
1）温敏材料、堵漏纤维的单价较高，使得施工成本上升较多。
2）温敏材料需要温度达到80°以上方能有较好效果，对于某些温度较低的漏失层位效果欠佳。
3）没有从根本上解决漏层中水泥浆与油基泥浆混合后，不能与地层有效胶结的问题。
2.2.3胶凝水泥浆体系
针对应力效应，较小的裂缝、孔隙性漏失采用平衡法堵漏，具备挤堵条件的，在钻具到达安全位置后，对可控胶凝剂进行施加外力的挤堵，提高堵漏成功率。在严重漏失井眼中，首先测取静液面后求取漏层压力，保证 80% 注入的可控胶凝剂留在井眼内，起钻至安全井段，待可控胶凝剂驻留后，小排量间断性推挤。此种工艺可解决水泥浆进入漏层后不能有效与地层胶结的问题，但是可控胶凝堵漏剂强度发展快，对施工安全要求高，特别是较深井的堵漏，因此在操作规程及工艺上需进一步加大研究，以确保套管串的安全。
3总结与结论
对于平桥南区块浅地层非恶性漏失，使用堵漏浆封堵漏层后，再将堵漏浆和水泥浆混合注入，再采取反挤措施，可以起到很好的堵漏效果，如胜页3-1HF（新搬平台），在使用此种方法堵漏2次后，成功将590m处漏层封堵住，迅速恢复钻进。
对于平桥南区块浅地层非恶性漏失伴有地下水存在的情况，使用凝胶封堵漏层后，注入短侯凝水泥浆，可以起到一定的堵漏效果，如胜页20-2HF，在使用此种方法堵漏2次后，虽未能堵漏成功，但漏失量减小，同时巩固了井壁，为强行钻进提供了条件，如能在安全施工前提下，使用凝胶与水泥混合注入，堵漏成功率将进一步提升。
对于平桥南区块浅地层溶洞型恶性漏失，现阶段尚没有有效堵漏工艺，但可考虑使用水泥巩固井壁后，强钻至无漏失地层，下入套管后采用正注反挤工艺固井，如胜页20-2HF，由于破碎带的存在，累计漏失达10万方，反复堵漏均效果不明显，采取双壁钻杆强行钻进。
对于小河坝组为代表的深层漏失，使用新型堵漏材料，如温敏材料、DM材料等，使用堵漏材料对漏层进行充分封堵后，水泥浆再巩固井壁，可起到良好效果。使用可控胶凝剂进行堵漏也是一种良好选择。焦页203-2HF井3312-3320m处漏失即是以多种方式组合而堵漏成功。
平桥南区块页岩气开发已经进入快车道，频发的漏失，不仅造成人力物力的巨大投入，同时也成为阻碍快速开发的障碍，很有必要对该区块进行进一步的针对性研究，对症下药，以有效解决漏失问题。下步重心应有以下几点：
1）打塞工艺的创新，如以低温短候凝水泥浆体系配合塑料钻杆等，在安全施工前提下缩短水泥浆稠化时间；
2）施工材料的创新，如新型凝胶堵漏水泥浆体系，提高油基钻井液条件下的水泥石强度，提高界面胶结能力，从而提高堵漏成功率；
3）思想认识的创新，固井专业与钻井等专业发挥各自特长，以组合拳的形式形成最优堵漏方案。
参考文献：
[1]李韶利，郭子文.可控胶凝堵漏剂的研究与应用[J].钻井液与完井液，2016，5（3）：7-14