提高井眼地层承压能力的钻井泥浆技术探讨

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提高井眼地层承压能力的钻井泥浆技术探讨

(关于解决我国钻井技术难题的探讨之一)

罗平亚西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室

2013年8月胜利2

目录(一).序言(二).提高地层承压能力的技术思路(三).提高地层承压能力的封缝即堵技术(裂缝即时有效封堵技术)(四).窄安全密度窗口的安全钻井技术

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在复杂地层深井长裸眼钻井中经常遇到一种很难解决的恶性漏失:

全井段表现出随钻随漏、遇漏必堵(不堵则漏失越来越大，容易堵住);堵完再钻、再钻再漏、再漏再堵；堵完又钻、又钻再漏、又漏再堵;再钻又漏……一直循环往复直致结束。全井段（整个地层）漏点多、漏点随钻头不断下移、反复出现、位置不定、时间不定、漏失频繁；而完钻后固井还可能漏……

这称为地层承压能力低，或地层复杂压力系统引发的严重漏失。

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它是当前钻井(特别是深井钻井)常迂到的头疼问题。特别是当:

深井裸眼中(重泥浆)高压盐水层与低承压地层同时存在时困难重重;

使深井(重泥浆)低承压地层与高压气层(特别是高压、高产、高含H2S气层)同存或同层时的失风可堵险大大增加。现在承压堵漏是我国提高地层承压能力常用的办法,有一定的效果,但只能用于对付已钻地层(仃钻),且成功把握不大(一次成功率低，可蹩压但循环失效，承压能力不够)…。成为当前制约我国钻井发展的一个重大技术难题。5地层承压能力高低是一个相对的概念。提高地层承压能力一般有以下几种情况:

在裸眼井段:

1、上部地层只能承受低密度泥浆才不漏,而下部将钻进高压地层或高坍塌压力地层。必须提高上部(己钻)地层的承压能力(或下套管或膨涨管封住上部地层)。

2、钻进上部地层必须用高密度而下部地层不承压。必须提高下部(待钻)地层的承压能力(或下套管或膨涨管封住上部地层)。

3、喷—漏同层…

而提高地层承压能力的操作可以随钻进行,也可仃钻进行(包括钻井正常而固井漏)。显然这是属于窄、负安全密度窗口才有的问题。其中喷—漏(气层)同层最为复杂。6㈠、提高地层承压能力的技术思路

我们钻井所遇到的承压能力低的地层大多数是裂缝发育及微裂缝发育的地层

.我们衡量地层是否承压的标准是在泥浆压力(静＋动)作用下地层是否发生漏失。

所以这种情况下地层承压能力P承与P破、P漏是一致的。提高地层承压能力P承就是提高P破或P漏。地层承压能力高低与岩石本体组成与力学性质无必然的联系。主要与地应力和地层裂缝及微裂缝发育状况密切相关。

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必须认真搞清础地层承压能力低的机理从而提出提高地层承压能力的原理和思路。近十年来国外对提高地层承压能力作了大量研究工作提出多种的井壁强化机理(提高地层承压能力)（1）防漏颗粒护壁的强化井壁理论（2）裂缝填塞模型（3）控制裂缝漏失的闭合压力理论

(4)“应力笼”（Stresscage）概念

但无公认的定论,也未形成成熟技术

国内对”承压堵漏“也进行大量研究和实践,取得不少成果,但并无把握，也未对其深入研究。近几年提高地层承压能力的理论与实践研究取得了重大进展!81.裂缝性地层承压能力低的机理(原因)

综合国内外相关研究思路和成果,进行分析和研究形成相应的认识、原理、思路和方法:⑴．地层破裂（压力）与地层承压能力钻井工程中常把地层破裂压力(地层裂缝开启压力)作为地层承压能力的标志。即是泥浆柱压力（静＋动）把地层压裂而造成漏失的压力。它是以漏失与否来衡量。因此，地层承压能力是指钻井、完井中井眼地层防止（承受）泥浆柱水力压裂的能力。9

⑵．地层被压裂（承压能力低）发生的机理

根据断裂力学和地层水力压裂的原理，地层被泥浆柱压裂的机理为：①.井壁地层岩石表面存在有“缺陷”、“瑕疵”，包括地层岩石的解理、层面、裂隙。而地层中的天然存在和钻井所形成的各种微裂缝，细微裂缝则是影响突出“缺陷”、“瑕疵”

,而闭合的各类天然裂缝更是如此。。它们能引导工作液液相进入地层②.P泥（静＋动）＞P地.且P泥（静＋动）大于地层岩石的抗张强度（对于以脆性为主的岩石抗张强度并不大）。

10③.由于对地层的正压差使泥浆或泥浆滤液沿裂缝进入地层。

若泥浆液相进入裂缝的速度＞泥浆液相沿裂缝缝面滤失速度，裂缝中液相体积不断迅速增加并垂直沿裂缝面方向对地层产生张应力（其大小由P泥和缝面大小决定），并在裂缝尖端产生应力集中。当此应力大于地层抗张强度，则发生水力尖劈作用。裂缝尖端不断向地层深部发展漫延，形成诱导裂缝而压开地层，并不断扩张、增大开度，达到致漏宽度；增加长度向内部延伸，最终沟通地层内部漏失通道，产生漏失。表现出地层被压裂，和地层不承压。

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若泥浆液相进入裂缝的速度＞泥浆液相沿裂缝缝面滤失速度，裂缝中液相体积不断迅速增加并垂直沿裂缝面方向对地层产生张应力（其大小由P泥和缝面大小决定），并在裂缝尖端产生应力集中。当此应力大于地层抗张强度，则发生水力尖劈作用。裂缝尖端不断向地层深部发展漫延，形成诱导裂缝而压开地层，并不断扩张、增大开度，达到能导致漏失的宽度；增加长度向内部延伸，最终沟通地层内部漏失通道，产生漏失(若未沟通，则卸压后泥浆反吐)。表现出地层被压裂和地层不承压。

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因此地层被压裂或承压能力低(不承压)的原因(机理)为:

A、地层有“缺陷”、“瑕疵”，特别是有各种微裂缝，细微裂缝(或闭合的天然裂缝)影响更为突出。

B、泥浆柱对地层正压差。驱使泥浆液相进入细微裂缝

C、泥浆液相进入裂缝的速度＞沿裂缝面滤失速度。

D、P泥大于岩石抗张强度。

因此地层被压裂或承压能力低(不承压)的根本原因:

泥浆柱压力对地层已有各类裂隙、裂缝产生水力压裂作用;或泥浆柱的压力大于裂缝开启(闭合)压力产生水力压裂作用13④.实际上钻井实际中表现出的地层不承压包括两种情况：

大多数承压能力不够的地层都是裂缝发育的地层。其中存在两类裂缝:

A.地层各处分布有宽度大于0.1—0.2mm可直接引起泥浆漏失的天然垂直裂缝（称为〝天然致漏裂缝〞）。当钻遇这部份裂缝,且又是正压差时：

则立即发生漏失，P地可视为漏失压力,漏速由缝宽、缝长和漏失面积、正压差、泥浆流变性、泥浆泵压、排量等因素决定；若降低泥浆密度(或降低排量)漏失停止，表现为该地层不承压(实为天然裂缝的漏失)。理论和实践表明:0.5mm的裂缝只要总长度达到几m,就可能造成明显的漏失。

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当漏失通畅、泥浆柱的压力高;正压差大，泥浆柱的高压力传递到裂缝中,且足够大到导致此裂缝进一步开启扩大,则漏速加大而恶化(即天然致漏裂缝因诱导而扩大;一方面漏失，同时一方面因漏失而进一步扩大裂缝而加大漏失,由小漏↗大漏…)。所以对这种漏失必须及时进行堵漏。

因此即时有效的堵住这部份天然致漏裂缝，解决由它引起的漏失问题是钻进这类地层的首要住务。在钻井实际中它是地层不承压的重(首)要内容(虽然不是压裂地层所至).15

B.地层各处分布有大量小于0.1mm的天然垂直微裂缝和细微裂缝(微米级),或完全闭合裂缝。虽然在钻遇它们时不能直接引发漏失(“特称为非致漏天然裂缝”)，但在正压差作用下泥浆液相进入地层，在泥浆柱高压力的作用下对地层产生水力尖劈作用而使裂缝产生、开启、扩大……到“致漏宽度”,从而产生漏失…(诱导裂缝漏失)；同理泥浆柱过高的正压力的继续作用可能导致此裂缝的进一步开启扩大，则此漏速可能因此而不断增大,恶化……。即由不漏→小漏→大漏….。

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其中A为P泥>P漏(或P地)裂缝的漏失;

B属于P泥>P破(P承…)引发的“诱发性”漏失问题,或P泥>裂缝开启压力(即地层不承压)。

但二者常常同时存在。即地层承压能力低的问题常常是二者综合的作用结果。

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C.由泥浆柱压力引发的水力尖劈作用而产生的诱导漏失对天然致漏裂缝起作用，对天然非致漏裂缝也起作用，对已堵的裂缝仍然可能存在。

而这种作用在已钻井段井壁上的任一处，在钻迂时和钻过后的任一时间里可能发生,从而使漏失产生并恶化,表现为全井段不承压。

这也是全井段多点漏失，反复漏失，堵了一处后又可能引发它处，且漏点位置出现没什么规律(随机性)的根本原因。18

综合而言:这是全井段表现出随钻随漏、遇漏必堵;堵完再钻、再钻再漏、再漏再堵；堵完又钻、又钻再漏、又漏再堵;再钻又漏……一直循环往复直致结束。全井段（整个地层）漏点多、位置不定、漏失频繁；且漏点随钻头不断下移的原因。因此是提高地层承压能力必须解决的主要难点和重点。19

国外的研究资料表明:

在裂缝发育的地层中天然裂缝中绝大多数造成“有进无出”严重漏失的裂缝开始时宽度都为0(闭合)。全世界只发现了很少天然张开的，可使泥浆流动进入的裂缝(属于致漏天然裂缝)，主要在非常坚硬的岩石中。在大多数情况下，天然裂缝在地应力作用下都是闭合的(属于非致漏天然裂缝)，漏失并不会发生。因此当泥浆柱压力大于地层裂缝闭合压力时,使其裂缝张开到一定(致漏)程度从而引发漏失(表现为地层不承压)。所以说在这种情况下地层破裂压力、漏失压力、承压能力此时是一个意思。20

2.提高这类地层承压能力（P破、P承）的途径

包含以下几项必要的内容。⑴.防止诱导裂缝产生、扩张:

①.提高泥浆抑制性，降低地层水化程度，提高井下地层抗张强度，从而提高地层破裂压力（承压能力）。据研究资料表明：设在井深3000米井段的泥页岩；若页岩不水化→水化，则：P破=2.53↘

1.46

②.提高泥浆对细微裂缝的即时（瞬间）、有效（K＝0）封堵，阻止泥浆液相进入地层“非致漏裂缝”通道：阻止水力尖劈作用的发生。(微米级、纳米级的有效封堵)

地层不被压裂,则承压能力提高(目前作不到)。

21⑵.对钻遇的致漏裂缝:

在漏失中立即成功封堵:即立即堵住漏失,且保证其不再被诱导压裂而再次漏失。漏失时泥浆中的固相粒子随泥浆同时进入裂缝,若泥浆中含有能“卡”在裂缝狭窄处(架桥)的固相粒子,且含有大量能够发生“充填”的各级粒子,则必然在狭窄处发生“架桥、充填”作用而形成一“堵塞段“(漏失不通畅)。

若“堵塞段”承压强度大于P泥－P地，且其孔隙小到不允许固相颗粒通过,则只发生液相渗流,漏失仃止。

若“堵塞段”渗透率k减小到泥浆滤液进入裂缝的速度小于沿缝面滤失速度，则不发生水力尖劈作用,不会再压漏地层。22

⑶.若泥浆压力把“非致漏裂缝”裂缝压裂诱导开启到“致漏程度”

(压漏地层)而发生漏失:

发生漏失的同时立即成功封堵(即立即堵住漏失,且保证其不再被诱导压裂而再次漏失)。漏失时泥浆中的固相粒子随泥浆同时进入诱导裂缝,若泥浆中含有能“卡”在裂缝狭窄处(架桥)的固相粒子,且含有大量能够发生“充填”的各级粒子,则必然容易在入口不远处发生“架桥、充填”作用而形成一“堵塞段“,若“堵塞段”承压强度大于P泥－P地，且其孔隙小到不允许固相颗粒通过,则只发生液相渗流,漏失仃止。若“堵塞段渗透率k小到泥浆滤液进入裂缝的速度小于沿缝面滤失速度，则不发生水力尖劈作用,不会再压漏地层。23

⑷.若“堵塞段渗透率k小到泥浆滤液进入裂缝的速度小于沿缝面滤失速度，使其“堵塞段“前端裂缝内流体因滤失而使其压力＝地层压力,则:;

渗滤仃止,水力尖劈作用停止，裂缝不再扩张、延伸，且裂缝闭合,则闭合压力作用在“堵塞段”上。“堵塞段”必须抗住裂缝闭合压力的挤压作用,否则由于“堵塞段”压毁而使堵漏失败。

因此,有效封堵天然致漏裂缝漏失与有效封堵诱导致漏裂裂漏失的要求有很大的不同!对封堵材料的要求也有很大的不同!……

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⑸.综合分析：

①.其中⑴是防止和减少诱导裂缝产生，⑵是对各类致漏裂缝封堵完成后的更高要求（封堵段抗压强度大于裂缝闭合压力和ΔP,渗透率尽量小，最好为0）。

②.然而要作到⑴、难度很大，现在技术还不过关，还须进一步攻关研究。而要作到⑵相对容易。

③.分析发现：若⑴作不到,则诱导裂缝必然产生和扩大，最后发展到致漏程度。即必然转化为⑵。若⑵能解决则整个问题就可能解决。25⑹.”填塞段”嵌入裂缝中保持裂缝开度,好比向井眼周边打入一个楔子一样从而增加井眼周向应力,因此而增大地层裂缝开启压力(承压能力)。(应力笼理论):填塞段26式中：△P—增大的裂缝开启压力(承压能力增加值)；

W—是裂缝宽度；

R—裂缝半径；

E—地层的杨氏模量；

V—地层的泊松比；通过计算分析发现：裂缝宽度增大到1mm，半径在1m，对于深部(比较坚硬)地层可以提高井眼承压能力△P=6.895MPa。(问题是.”填塞段”如何形成？)27

因此，综合以上分折,解决这类问题的思路：

A.对天然致漏裂缝的及时成功封堵;

B.对诱导产生和扩张到致漏宽度的诱导裂缝进行及时成功封堵;

C.防止已堵裂缝的再次扩张和进一步扩大.

即漏失进行的同时,立即在裂缝中形成堵塞段,迅速堵住各类(天然和诱导)致漏裂缝而有效堵漏;同时使裂缝中的堵塞段的强度抗住裂缝闭合压力的挤压作用,且大于P泥—P地,且其渗透率↘0(不必为0)。

D.这不是真正提高了地层承压能力(不被压裂)，而是在地层被压漏的“瞬间”(漏失很少)就堵住了它，且保证比处不再被压开，一方面保证了正常钻井和固井，从而在实际上解决了这类难题;另一方面也使地层承压能力因之而有所提高。这些任务可以在钻井循环过程中解决(即随钻封堵防漏)，也可在解决不了时仃钻堵漏。2828

㈡.提高地层承压能力的封缝即堵技术(裂缝即时有效封堵技术)

291.裂缝即时有效封堵技术及要求:

⑴.钻遇任一己知宽度的致漏裂缝和当诱导裂缝产生、逐渐扩大到致漏宽度而发生漏失时,都能作到在漏失很短的时间内(几分钟)、漏失量很小(1-2方)的情况下封堵住此裂缝。且其堵塞段抗压强度可以达到几十兆帕(纵向)和大于

P泥—P地

(径向),其渗透率↘0(不必为0)。特称它为对裂缝的封缝即堵技术。⑵.被封堵的裂缝不会再被压开，而且它附近井周的地层承压能力也因之而有所提高。

则地层承压能力因此而提高到所需程度。它可以随钻进行,也可仃钻进行。30

2．裂缝即时有效封堵技术要点：技术本质:

对裂缝的及时充填封堵，即各类桥塞粒子必须进入裂缝并在其中架桥后逐级充填直致将此裂缝完全“填死”，所形成的“填塞段”具有很高的抗压强度和很低的(↘0)渗透率。而研究表明:只要选择好与地层各级致漏裂缝相匹配的刚性架桥粒子系列和与之相匹配的填充粒子系列，并具有必要的浓度，保持必要的正压差，防止压力激动，控制泥浆挤入速度，注意搅拌泥浆…。就可能实现“封缝即堵技术”。

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根据裂缝封堵机理,经研究证实：对任一致漏裂缝可由一逐级分布的系列颗粒完成即时有效封堵(“单粒架桥、逐级填充“)：

⑴单粒架桥→变缝为孔→逐级填充→最后填“死”⑵架桥（桥塞）粒子形状—

不规则,粒状最好；尺寸－小于裂缝尺寸且与裂缝尺寸匹配；1/2-2/3规则。抗压强度—

决定堵塞段承压强度（刚性为宜，果壳粒子的承压能力不够,大理石、方解石…颗粒为宜）浓度—

粒子个数/M3,可由实验确定；密度—

适当

32⑶.填充粒子:

用以填充桥塞粒子架桥后留下的逐级空隙。为一“粒级小于架桥粒子的级配按逐次递减分布的粒子(品质要求同前)系列”(多级分散粒子的粒度分布曲线连续、平滑)。总用量2—3%。事实上往往针对地层大小各级裂缝的架桥粒子系列本身又是填充粒子系列。

33表刚性颗粒等级和尺寸(二)等级0ABCD目数6～1010～2020～4040～6060～120大小（mm）3.2～2.02.0～0.90.9～0.450.45～0.30.30～0.125表刚性颗粒等级和尺寸㈠等级0ABCDEFG目数6～1010～2020～4040～6060～8080～100100～120>120大小（mm）3.2～2.02.0～0.90.9～0.450.45～0.30.3～0.20.2～0.150.15～0.125<0.125可用于3.00—5.00mm以下裂缝的即时有效封堵。34⑷.配合部份片状,纤维状及可变形粒子…。⑸.动态进行比静态进行的封堵效果好得多。⑹.针对不同地层利用上述原理及材料通过实验可以评价确定出其具体配方(即各级粒子数量和比例).

必须有一刚性、不规则颗粒状的专用材料系列,按地层情况进行进行选择使用，必须配合可以变形的微细颗粒和纤维状、片状的细颗粒。根据井下漏失情与井浆现状通过实验评价研究优选其具体配方,优化工艺就可能实现“封缝即堵技术”,从而提高了地层的承压能力扩大353.“随钻封缝即堵提高地层承压能力”技术:

在前述研究成果的基础上产生的一种随钻提高地层承压能力(或漏失压力或破裂压力),实现随钻防漏的一种新思路(作法)：主要目的是针对性的及时封住各类裂缝。在钻遇漏层的致漏裂缝(天然或诱导)发生漏失时,泥浆立即(在很短时间(1—2分钟)内)，漏失很少量（1一2方）时迅速)堵住天然致漏裂缝有效的堵住漏失并使“堵塞段”抗压强度大于裂缝的闭合压力(纵向)及P泥—P地(径向)且其渗透率很低(接近为0),能制止其进一步扩大,称为“随钻封缝即堵技术”；如果其整个过程很快,且漏失很小，则可看成为随钻防漏。前面的研究己经证明这完全能实现；36

其作用过程可简示如下：当钻遇致漏天然裂缝，泥浆在漏失中发生即堵,立即堵住漏失并防止它进一步扩大和恶化；当钻遇非致漏天然裂缝或微裂缝时，在裂缝没有被诱导发生(开启)和扩展到致漏宽度前不发生漏失，则此时泥浆堵漏和防漏作用不表现。一旦诱导裂缝宽度发展达到致漏程度时泥浆即堵效能则立即发挥而起到防漏作用。

特点:必须要漏;在漏失发生的同时立即完成。

37⑴.随钻封缝即堵技术:

①.全井使用:

可随钻向全井泥浆中加入一定级配的颗粒系列来完成,主要针对诱导裂缝的产生(对诱导致漏裂缝实行封缝即堵),颗粒级配一般0.10—0.50mm(C、D级刚性粒子),加量约3—5%。注意泥浆性能的调控及振动筛的应用;

38②.应用“封堵段塞”予测井漏井段,予先加入一定量的含有高浓度各种级配粒子的泥浆段塞或发现漏失时立即加入一定量的含有高浓度各种级配粒子的泥浆段塞;此泥浆段塞为几方—十几方含有各种级配粒子的井浆,保证泥浆段塞对漏失井段作用10—20分钟来完成,主要针对“致漏裂缝”与诱导裂缝的产生,颗粒级配一般0.10—3.00mm(A、B、C、D、E、F级刚性粒子),,加量可大于10%。而无需仃钻。用后循环筛出。39③、现场应用实例A.塔里木某井井随钻段塞堵漏实施情况序号日期井深（m）漏失发生时间段塞体积注入段塞时间理论段塞出钻头时间漏失停止时间12009/6/64920810:27-10：5012:10-12:3522009/6/6492412:471013:19-13：3615:00-15:3015:1032009/6/74959.516:20816:50-17：1118:10-18:4018:1042009/6/74962.9519:45820:20-20：4021:50-22:2021:5052009/6/104990.111:50610:30-10：4512:05-12:3512:1562009/6/10499113:50812:22-12:3514:05-14:3514:05*40B.该技术在准噶尔盆地各区块的探井及开发井进行了现场应用，通过现场已完成的10口井的应用效果表明采用该技术可有效提高地层承压能力及堵漏成功率。现己在国内多个地区推广应用。序号井号地层深度m当量密度g/cm3提高后的当量密度g/cm3当量密度提高g/cm31盆8白碱滩组以上地层54792.102.250.152乌355风城组地层30941.371.670.303T87530八道湾组以上地层7981.331.410.084DXHW183梧桐沟组以上地层中完1.251.370.125DXHW182梧桐沟组以上地层中完1.261.370.116检乌52下乌尔禾组以上地层31001.381.480.107红053八道湾组以上地层22301.301.390.098白26风城组地层38181.191.260.079DX1806梧桐沟组以上地层34861.251.350.1010DX1812梧桐沟组以上地层34631.251.350.1041

井深：4910m

钻井液密度：2.00g/cm3循环则井漏，希望地层承压能力达2.20g/cm3左右(固井需要)。措施：在钻井液中加入1.5%GFD-C(0.45～0.30mm)和1.5%GFD-D(0.3～0.125mm)后循环钻井液，并逐步加重到2.16g/cm3，(地层承压能力＞2.20g/cm3)钻井液未发生漏失，下套管后，固井时水泥浆未发生漏失。

目前,刚性堵漏材料及提高承压能力的随钻封缝即堵防漏堵漏技术,固井前提高地层承压技术在元坝地区推广使用；C.元坝6井二开钻井中完提高地层承压能力现场应用42漏点深度(米)最大漏速方/秒堵漏方式施工情况泥浆损耗(方)损失时间(小时)1371.691388.231428.841463.471504.001526.5690164036103.3仃钻堵漏仃钻堵漏仃钻堵漏仃钻堵漏仃钻堵漏仃钻堵漏多次才成功多次才成功多次才成功多次才成功多次才成功多次才成功484462502048平均45.3方11221643311.5平均16.25小时1613.251627.981628.781632.612210.214.836.6段塞堵漏段塞堵漏段塞堵漏段塞堵漏随钻一次成功随钻一次成功随钻一次成功随钻一次成功4.61298.4平均8.5方0.20.180.230.23平均0.21小时④、彰武3-3井提高地层承压能力(堵漏)现场应用。(共三口井每井每次一次成功)堵漏浆“段塞”体积5方,含B,C,D级粒子浓度10%43

所用颗粒系列:架桥粒子及填充粒子的粒度大小与级配及、用量可按前述原理通过试验确定。在重泥浆中更容易实现。若天然致漏裂缝偏大(2-5mm)，一钻遇就表现出有进无出的恶性漏失，若“段塞“无效则应转入以此原理(依次增大架桥粒子的粒径)为依据的停钻承压堵漏。若致漏裂缝过大(＞5--10mm)则转入裂缝性地层恶性漏失的堵漏:比如采用特种凝胶系列堵漏技术。444..仃钻“封缝即堵提高地层承压能力”技术包括，完钻后固井前及钻遇过大的天然致漏裂缝发生漏失而转入的停钻堵漏和完钻后(固井前)提高地层承压能力。

⑴.根据漏失情况,估计出最大裂缝的宽度,按架桥原理由实验确定最大架桥粒子粒级及浓度。并在前述随钻堵漏粒子体系的基础上建立封缝即堵粒子系列。以刚性粒子为基础加上其它级配合适的果壳类粒子构成,其浓度足够即可。过多反而有害:片状,纤维状颗粒不宜为主,也不宜多用。或在现在承压堵漏通用配方基础上，加入3-5％的刚性封堵粒子系列

⑵.起钻至套管鞋（或安全井段），注入堵漏浆到裸眼井段，注意观察井口液面，若有漏失，必须及时灌泥浆保持井口液面。

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⑶.按现有的办法挤泥浆，当套压升至1.5-2.0MPa，停止挤入，稳压10-20分钟后，卸压，旋转下钻到底后，以设备和井下条件允许的转速转动钻具10-20分钟。⑷.起钻至套管鞋（或安全井段），再按以上步骤挤泥浆，使立压，套压大于NMPa后憋压候堵。（依现场实际情况可再次下钻到底搅拌井内泥浆、起钻至套管鞋、挤泥浆，使立压，套压大于NMPa后憋压候堵……。）⑸.下钻，循环出堵漏浆，再做承压实验，达到NMPa即合格。⑹.若挤泥浆蹩不起压力,则是粘子级配不对,应按规律调整级配一般是增加大粒子。;若静止能堵漏且又能蹩上压力并能保持住,但循环出堵浆后承压能力能不够。则应调整粒子级配。一般是减少大粒子,特别是减小片状,纤维状大颗粒….。并采用上述办法。

⑺.以上方案也可用于钻进过程中的停钻堵漏。46现场实例

莫深1井四开段提高地层承压能力以扩大安全密度窗口保证固井安全顺利进行

①.漏层基本情况及分析井深7118.48m，下钻划眼多次发生漏失(泥浆密度：1.91),同时出盐水，漏层位置：6812-7118.48m，有可能为7055-7118.48m。裸眼段水层压力＞1.92g/cm3，漏失压力1.96-2.01g/cm3；安全密度窗口为0.04-0.09.

漏失速度最大可达到钻进排量（28L/s）失返或更大（严重漏失时井口液面看不见）。属于裂缝性承压能力低的问题：漏失主要是天然致漏裂缝造成，其天然致漏裂缝宽度最大可达2mm左右。在液柱压力作用下有扩张趋势。47

多次采用现有桥塞堵漏有效(桥堵剂主要为：蛭石、云母、橡胶粒，仃钻集中堵漏浓度8-18%；随钻浓度7.5%)，但提高地层承压能力不够。地层承压能力由1.96g/cm3提高到2.01g/cm3；要继续提高很难达到要求。而不能安全钻进，更无法正常固井(据计算要保证安全固井安全密度窗口必须扩大6Mpa以上,即地层承压的当量密度由1.96g/cm3提高到2.045以上,再提高0.09以上)。48①第一套承压试验配方为，在现堵漏井浆中加入：天然沥青和ZD系列堵漏材料：天然沥青3%、ZD-T1(10~20目)2%、ZD-T2(20~30目)1.5%、A级1.5%、B级1.5%、C级1.5%、D级1.5%②第二套承压试验泥浆配方，在现堵漏井浆中加入：天然沥青3%、ZD-T3(10~20目)2%、ZD-T2(20~30目)2%、核桃壳粗、中、细各3%、A级2%、B级2%、C级2%、D级2%③第三套承压试验泥浆配方：将井浆中堵漏材料筛除，待对核桃壳、剧末进行抗温能力评价后再定是否加入，ZD系列堵漏材料按第二配方加入。

2008年1月按第二方案根据现场情况适当调整进行施工，将承压能力(安全密度窗口)提高9MPa(2.09)，达到预期目的，保证该井后续作业的正常进行。495.与现用“桥塞承压堵漏”的不同:

A、机理不同、要求不同:快速、裂缝内浅部形成抗压强度能抗住裂缝闭合压力的挤压作用且大于P泥—P地的堵塞段,且其K↘0(不必为0).

承压堵漏技术基本上以经验为主,还无公认的有指导意义的作用机理及理论依据…;B、架桥与逐级填充颗粒:刚性抗压、不规则粒状为主,片状、纤维状、可变形微粒为辅;

C、进入裂缝缝起作用,而不能封堵裂缝表面,慎用片状、纤维状大颗粒。动态堵比静态效果好。

D、对己钻地层,正钻地层…都有效,随钻仃钻都能进行;承压堵漏只对己钻过地层有效,只能仃钻进行.

F.改进、提高、发展现有桥塞堵漏剂。

…………50

(三)

、窄安全密度窗口的安全钻井技术511、深部高压高产气层-低承压漏层同层窄压力窗口（安全窗口接近为0）的安全钻井技术；目前我国深部高压、高产气层（高含H2S）若为裂缝性气藏时(比如深部海相碳酸盐岩气藏)，则可能出现“产—漏”同层，此时,形成安全密度窗口,其中气层压力为其上限,气层漏失压力(承压能力)为其下限。由于同一气层的气层压力与其漏失压力几乎相等,则此安全窗口必然接近为0(甚致为负),是难度最大、最具典型性和代表性的窄(零)安全密度窗口问题之一。

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它可用控压钻井技术解决安全钻进问题,但难以解决0或负安全窗口的问题,且完钻后固井前必须较大的提高地层承压能力才能保证固井的正常进行。但若大幅度提高地层承压能力来扩大其安全密度窗口就可有效解决这个问题……。采用“随钻和仃钻封缝即堵提高地层承压能力”技术有可能实现…。53现场实例迪那区块下第三系严重漏失：

属于深井（4500—5500M）、重泥浆（2.20—2.50）全(长)井段溢、漏同时存在的低承压地层的多点漏失。而且上部气层压力高于下部地层。

综合分析可以认为：该气层各处分布有宽度大于1mm可直接引起泥浆漏失的天然垂直裂缝（致漏裂缝）、但为数不多，这部份漏失不严重。地层各处分布有大量小于0.1mm的天然裂缝，虽然在钻迂它们时不能直接引发漏失，但在正压差作用下泥浆液相进入地层，在泥浆柱高压力的作用下对地层产生水力尖劈作用而使裂缝开启、扩大……到致漏程度而产生漏失；此高压、高产气层本身就是典型的“不承压地层”,并由此构成为典型的高压0安全密度窗口.54常用作法：A.根据井下情况不断提高、降低泥浆密度：其结果钻进一直在“漏—溢”之间折腾，漏、溢交替出现。结果大量漏失泥浆，同时不断进行井控作业。

(例如迪那2-2井该井段约400米井漏、溢流22次，损失泥浆1813方),流费大量人力、物力和时间,而且高风险。B.保持泥浆密度≥气层压力，进行钻井，遇漏就堵，堵完后再打……。结果是：漏失不断出现，停钻堵漏频繁，泥浆大量漏失，花费很多时间，且要随时防止三高气层的气浸造成的井控风险。

成为我国目前深部三高气层常常遇见的重大技术难题和重大安全隐患，长期以来是国内外都未很好解决的重大技术难题,现研究用控压钻井解决它。55

要处理此问题，(除CPD技术外)必须在循环中扩大安全密度窗口，由于地层压力系数不可变，因而要扩大安全密度窗口，则需要寻找技术手段来提高地层的承压能力。通过对地层的承压能力影响因素研究，找到提高地层承压能力的技术手段，实现扩大安全密度窗口，解决这个重大技术难题。

采用我们所研究的“封缝即堵提高地层承压能力”技术有可能为解决这个问题提供一种有效的办法。56现场应用实例:

以上述提高地层承压能力的机理、方法、材料与技术2008-2009年在塔里木地区山前迪那构造现场试验了3口井，实验井为:DN2-4井，DN2-7井，DN2-24井四开(井深5000米左右)高压(约100MPa)、高产(>百万方/日)裂缝性喷—漏同层（安全窗口接近为0）井段.试验设计随钻防漏，停钻堵