鉆井液漏失的預(yù)防與堵漏

1、鉆井液漏失的預(yù)防與堵漏鉆井液漏失（即井漏），是指在鉆井過程中，井筒內(nèi)鉆井液或其他介質(zhì)(固井水泥漿等)漏入地層孔隙、裂縫等空間的現(xiàn)象。井漏在鉆井過程中是一個非常普遍的現(xiàn)象，多數(shù)井眼都有不同程度的井漏。嚴重的井漏會導致井壁穩(wěn)定性下降，影響鉆井的速度，發(fā)生井噴甚至威脅到作業(yè)人員的人身安全，給油氣勘探與油氣田的保護帶來很大的麻煩。所以，我們應(yīng)采取一系列措施來控制井漏的發(fā)生。一、井漏產(chǎn)生的原因井漏的原因可分為五種：鉆井液液柱的壓力大于地層的孔隙壓力或者破裂壓力。地層中可容納液體的孔隙大（如裂隙、溶洞等），存在漏失通道，滲透性好。漏失通道的口徑大于鉆井液中固體顆粒的大小。鉆井工藝措施不當引起漏失，如在上方

2、地層還空堵塞，造成還空憋壓引起漏失；或者開泵過猛，下鉆速度太快也可造成井漏。井本身的結(jié)構(gòu)不合理。按照井漏的程度可分為四類：滲透性漏失、裂縫性漏失、溶洞性漏失、破裂性漏失。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，自然裂縫漏失與孔洞漏失約占井漏的70%，誘生裂縫占20%，其他占10%。滲透性漏失：多發(fā)生在高滲透的砂巖地層或礫巖地層，主要原因是因為地層的高滲透性，但漏失速度不高。裂縫性漏失：由裂縫引起，裂縫包括天然裂縫和人工裂縫。漏失速度較快。溶洞性漏失：由地層中形成的溶洞引起，一般只出現(xiàn)在灰?guī)r地層，漏失速度很快。破裂性漏失：由地層破裂引起，漏失速度變化大。二、井漏的預(yù)防治理井漏，應(yīng)以預(yù)防為主，堵漏為輔。通過分析井漏產(chǎn)生的

3、原因，總結(jié)出以下幾種預(yù)防措施。1、提升地層壓力可以通過人為方法實現(xiàn)，對漏失孔道提前封堵。提高鉆井液性能，主要針對輕微的地層漏失，可以適當提高鉆井液的剪切粘度。在鉆井液中加入堵漏材料。先期堵漏：鉆進下部高壓層前先試壓，計算出上部地層的破裂壓力；如果破裂壓力低于鉆進下部高壓層的當量循環(huán)密度，必須進行堵漏；起鉆至漏層以上安全位置或套管內(nèi)，采用井口加壓的方式試漏，檢查堵漏效果，當試漏鉆井液當量密度大于下部地層鉆井液用密度時，方可加重鉆開下部高壓層。2、調(diào)整鉆井液的密度和類型首先計算出大致的地層壓力，設(shè)計合理的鉆井液密度，并根據(jù)參數(shù)變化進行校正，盡可能使鉆井液液柱壓力低于地層壓力。同時控制鉆井液的流變性

4、，對于壓力低、大井眼井段，應(yīng)適當提高鉆井液的粘切；而對于深井壓力較高的小井眼井段，應(yīng)降低鉆井液的粘切。鉆井液進入地層時，應(yīng)保持連續(xù)、均勻、穩(wěn)定，防止某些部位的密度過大致使壓力過大。最后，要降低鉆井液環(huán)空壓耗和激動壓力，可通過如下方法在保證攜帶鉆屑的前提下，盡可能降低鉆井液粘度。降低鉆井液中的無用固相含量和含砂量。降低鉆井液濾失量，提高泥餅質(zhì)量，防止因井壁泥餅較厚起環(huán)空間隙較小，導致環(huán)空壓耗增大。鉆井液加重時，應(yīng)控制加重速度，并且加量均勻。3、設(shè)計合理的井身結(jié)構(gòu)每個地區(qū)的地理位置，地層類型各有不同，在鉆井時，應(yīng)根據(jù)地層狀況設(shè)計井身，需要考慮地層壓力系數(shù)變化和滲透性，設(shè)計出合理的套管程序，以免過多

5、地封隔溶洞型地層和氣水層，否則鉆井時會產(chǎn)生過高壓力差造成井漏甚至井噴。而且需要注意不要在裸眼井段試壓。三、井漏的堵漏如果發(fā)現(xiàn)井漏現(xiàn)象，首先應(yīng)確定漏層的位置，然后選定合適的堵漏劑，最后實施正確的堵漏方法。1、確定漏層位置井漏的發(fā)生是一個慢慢演化發(fā)展的過程，可由潛在漏失和人為誘發(fā)組成。隨著時間的推移，可劃分為潛伏期、誘發(fā)期、發(fā)展期和惡化期四個階段。當鉆井過程中有明顯的工程參數(shù)變化時，則可以說為發(fā)生征兆的井漏。石油工程師們可根據(jù)這些參數(shù)的變化以及搜集的資料來分析井漏的原因，預(yù)測其發(fā)展趨勢，并針對這些參數(shù)變化，及時地采取措施，為井漏控制提出解決方案。判斷漏層的方法有很多。主要包括：觀察鉆進反應(yīng)判斷法、

6、電測發(fā)法、回聲儀法、分段循環(huán)法、浮筒探液面法、環(huán)空摩阻法、動液壓法、放射性示蹤劑測量法、井溫測量法、轉(zhuǎn)子流量計法、熱電阻法、傳感器法和綜合判斷法等。2、堵漏的方法由于不同井的地理位置、巖石性質(zhì)、井的結(jié)構(gòu)有很大差別，所以針對不同井眼，應(yīng)根據(jù)實際情況采取不同的措施。堵漏的方法研究分為兩大方向，一是對堵漏材料的研究與應(yīng)用，二是提升堵漏技術(shù)與工藝。（1）堵漏材料堵漏材料是在處理井漏事故中必不可少的物質(zhì)，依照不同的原理分為以下幾種：1）橋接堵漏材料橋接堵漏材料有不同大小、形狀的惰性材料組成，可以按照不同比例混入鉆井液中，注入井下。形狀分為顆粒、纖維和片狀三種。它的主要作用有：架橋作用：顆粒狀的材料在進入

7、漏失通道時，可以掛在狹窄部位。堵塞作用：可對小的地層孔隙或裂縫進行堵塞。滲濾作用：可形成較厚的濾餅，進入地層裂縫，起到堵塞作用。濾餅拉伸作用。堵塞膨脹作用：材料受液體的浸泡，發(fā)生膨脹，提高堵漏能力?？ê碜饔茫翰牧虾蟮讲课话l(fā)生機械堵塞，消除井漏。由于橋接堵漏材料使用方便，成本較低，現(xiàn)場作業(yè)時安全系數(shù)高，國內(nèi)外應(yīng)用的很多。但是橋接堵漏材料只能對部分漏層或較小面積井漏進行堵漏，而且如果堵漏材料與地層孔隙大小不匹配，就不能起到好的堵漏效果，降低堵漏成功率。2）高失水堵漏材料高失水堵漏材料是一種新型堵漏材料，它的作用機理是：堵漏劑進入漏失地段后，受到鉆井液液柱和地層壓力失水，漿液形成濾餅，填塞漏失通道，

8、該濾餅可以透氣透水，但是鉆井液無法滲入其中，導致鉆井液失水，進而形成泥餅，增強了堵塞效果。在現(xiàn)場作業(yè)中，高失水堵漏材料使用方便，見效快，成功率高，應(yīng)用范圍廣，越來越受到歡迎。3）暫堵材料在油氣勘探中，若發(fā)生井漏，則鉆井液進入地層造成污染，加大損失，暫堵材料在堵漏劑進入地層的基礎(chǔ)上，形成屏蔽環(huán)，防止油氣層進一步污染，起到保護地層作用。4）化學堵漏材料化學堵漏材料主要成分為聚合物，利用它的分子間作用力、化學鍵等力的作用，使其在界面處發(fā)生粘結(jié)，在漏層中形成堵漏材料，它的優(yōu)點是可以調(diào)整凝固時間，漿液滲濾能力強，可以固化，對鉆井液無不良影響，性能較穩(wěn)定。但是這種材料只適用于部分漏失和全部不反漏失的高滲透

9、砂巖層和裂縫發(fā)育砂巖及灰?guī)r地層。5）無機膠凝堵劑這種材料的主要成分是水泥，水泥在堵漏中是一種較常用的材料，因為它在封堵漏層后，可以承受較大壓力。6）軟（硬）塞堵漏材料這種材料在進入漏失地層后，形成粘稠、不可流動的流體，它不會固結(jié)，可以根據(jù)裂縫的大小發(fā)生變形。所以這種材料適用范圍廣，尤其適用于較大的地層裂縫。但由于其不固定性，需要現(xiàn)場調(diào)配。7）復合堵漏材料 當漏失情況復雜時，這種材料的優(yōu)勢就能體現(xiàn)出來，它可適用于水層漏失、氣層漏失、長段裸眼井漏失及大裂縫大溶洞漏失。8）高膨脹成網(wǎng)固化劑高膨脹成網(wǎng)固化劑由有機復合膠凝材料加入活性有機增韌劑和活性無機膨脹增強劑配制而成，它是網(wǎng)架充填型的堵漏劑。它的作

10、用機理為通過纖維狀結(jié)構(gòu)搭建網(wǎng)架，在井壁形成三維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。顆粒片狀充填材料充填漏失通道，并在網(wǎng)架上聚凝沉積成富集體，大大提高了堵漏的效率，抑制了堵漏漿向深部地層漏失。這種固化劑的優(yōu)點有：在漏層駐留性強，短時間內(nèi)封堵層承壓能力好，流動性好，耐高溫且凝固后強度低，不存在鉆塞的問題。（2）堵漏技術(shù)除了選擇合適的堵漏材料外，采取合理的堵漏技術(shù)也是堵漏成功的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)外有很多堵漏技術(shù)，且日趨完善。下面分別闡述各種堵漏方法的機理及適用條件。1)靜止堵漏法發(fā)生井漏后，可將鉆具升起至套管內(nèi)，到達安全區(qū)域后靜止20至24小時，然后分段下鉆直至正常循環(huán)。若地層為中、低滲透性漏失，可以在分段下鉆的過程中添加一定

11、量的堵漏劑，效果更好。這種方法適用于上部地層滲透性漏失或者產(chǎn)層漏失。2)靜置堵漏法該方法與靜止堵漏有相似之處，但不同的是需要先停止鉆進與循環(huán)，提升鉆頭，一段時間后地層壓力消除，地層的裂隙。3)狄塞爾堵漏法當前兩種方法無效時，可以使用狄塞爾堵漏法。現(xiàn)將原來的鉆具起出，下置一個帶刮刀鉆頭的光鉆桿至漏層頂部，在堵漏劑出鉆具是采取開井、關(guān)井擠堵的措施，替完后起鉆靜止24小時。4)MTC堵漏法首先配置MTC漿液：在鉆井液中加入研磨好的高爐礦渣，并加入一定量的激活劑和分散劑，形成膠質(zhì)的礦渣漿。它的粘度低，所以流動性好，而且可以調(diào)節(jié)稠化時間。在現(xiàn)場作業(yè)時使用方便，污染較少。MTC漿液的密度一般在1.30g/

12、cm31.70g/cm3，有利于低壓地層的施工，而且可以對它酸化起到保護油氣層的作用。5)高膨脹成網(wǎng)固化型堵漏技術(shù)高膨脹成網(wǎng)固化型堵漏技術(shù)主要是利用高膨脹成網(wǎng)固化劑，它的作用機理在前面提出。這種方法在套管側(cè)鉆井的套管損壞產(chǎn)生的漏失中應(yīng)用比較廣泛。6)橋接材料堵漏法此方法主要應(yīng)用橋接材料，這種方法施工安全，經(jīng)濟效益高。主要用于孔隙和裂縫造成的部分漏失和失返漏失。但是施工過程中，有很多要注意的地方：必須準確確定漏層位置，鉆具下在漏失頂部在試壓時若出現(xiàn)井漏，且漏段較長后應(yīng)配置大量橋漿，覆蓋整個裸眼井筒盡量下光鉆桿，鉆頭應(yīng)去掉噴嘴，否則配置的漿液需與噴嘴的尺寸相同，不好掌控堵漏成功后清理在鉆井漿液中的

13、橋接材料。7)正電膠防漏堵漏技術(shù)正電膠鉆井液有一定的流變性，即有外力存在時液體粘度變小發(fā)生流動，而靜止時固化的特性。利用這一點，可以用調(diào)節(jié)正電膠鉆井液的方法應(yīng)付輕微的地層漏失。8）橋漿間歇關(guān)擠堵劑如果遇到大段破碎性的地層或者高低壓力系統(tǒng)交錯層段發(fā)生井漏，使用常規(guī)橋漿堵漏難以取得很好的效果?？蓱?yīng)用橋漿間歇關(guān)擠堵劑的方法，即將橋漿注入漏失層段后，關(guān)防噴器，通過控制井口壓力，小排量反復多次關(guān)擠，這樣可以提高地層的承壓能力，是橋接堵塞物變得緊密，從而提高堵漏的成功率。除了以上介紹的幾種堵漏方法外，還有暫堵法、高失水漿液堵漏法、可酸溶解堵的儲層堵漏技術(shù)、環(huán)控吊罐清水搶鉆套管封隔、壓力敏感性裂縫堵漏技術(shù)、多壓力層系的調(diào)整井隨鉆防漏堵漏技術(shù)等技術(shù)，均根據(jù)漏失程度以及地層的特征取得了良好的效果。四、防漏堵漏鉆井液新進展近幾年來，隨著科技的發(fā)展，世界各石油公司對堵漏劑以及堵漏技術(shù)做了很多研究，研制出了很多新型的堵漏劑，比如石墨碳堵漏劑、新型花生殼堵漏劑、自適應(yīng)性鉆井液、用于堵大裂縫和溶洞等儲層漏失的化