關(guān)于鉆井液技術(shù)用于井下復(fù)雜情況的探討

黃元建　賈?？?/p>

摘要：隨著鉆井工作的不斷開展，鉆井過程中的復(fù)雜情況對鉆井液技術(shù)提出了更高的要求，如何確保鉆井液的性能來提升井下復(fù)雜情況的處理能力，文章將結(jié)合常見的井漏、井噴及卡鉆等現(xiàn)象進(jìn)行探討，并提出相應(yīng)的措施和建議。

關(guān)鍵詞：鉆井；鉆井液；井漏；井噴；卡鉆

中圖分類號：TE254 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）05-0109-03

隨著油氣層鉆探工作的不斷開展，特別是在深井或復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行鉆探時，為了確保鉆井施工的正常運(yùn)行，對鉆井液的應(yīng)用日益廣泛。為了提高鉆井過程中，對井下復(fù)雜情況的處理和施工，對鉆井中的井漏、井噴以及卡鉆等問題的有效預(yù)防是當(dāng)前鉆井工作中的重點(diǎn)。本文將結(jié)合鉆井液的應(yīng)用情況探討其應(yīng)對措施。

1 井漏的特點(diǎn)及預(yù)防措施

在鉆井、固井等各種井下作業(yè)過程中，由于壓差的作用等導(dǎo)致各種工作液漏失的現(xiàn)象比較普遍，如鉆井液的流失、水泥漿的流失以及其他完井液等流體的流失現(xiàn)象等，為此，加強(qiáng)對鉆井作業(yè)中的各種井下復(fù)雜情況的處置與預(yù)防是首要問題。從井漏的發(fā)生機(jī)制可知，通常在淺層或中級深層鉆探中或者在不同的地質(zhì)條件下，如第四系到占生界之間的巖層中很容易出現(xiàn)井漏現(xiàn)象。井漏現(xiàn)象的發(fā)生不僅給鉆井液帶來了漏失，也嚴(yán)重影響了鉆井進(jìn)度，甚至造成卡鉆、井塌等復(fù)雜的鉆井事故，會給整個鉆探工作帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，為此，加強(qiáng)對井漏問題的分析和研究，對井漏工作實(shí)施有效預(yù)防是避免井漏的有效措施和途徑。加強(qiáng)對鉆井液的技術(shù)改良，主要有以下幾點(diǎn)：

1.1 有效調(diào)整鉆井液的動壓力

在鉆井和完井工作過程中，對鉆井液的動壓力的測定和調(diào)整是預(yù)防井漏的有效途徑之一，由于鉆井液的密度和選型以及在工作狀態(tài)下的環(huán)空壓耗等，都會產(chǎn)生較大的動壓力，為此，有效選擇不同類型鉆井液的濃密度等性能指標(biāo)，在下鉆或下套管的過程中要講究方法，緩解即時性的壓力等。

1.2 對鉆井液的物理化學(xué)性能進(jìn)行調(diào)整

對于鉆井液的物理化學(xué)性能的調(diào)整也是有效改善鉆井液滲失性的措施，如針對孔隙型漏失，通過增加膨潤土或者增加粘稠劑，來提高鉆井液的動切力和靜切力，從而增強(qiáng)防滲透能力，提高了地層的承壓性能。

1.3 對鉆井液增加一定的堵漏材料

對于在鉆井過程中出現(xiàn)的孔隙或裂縫型漏失層時，通常需要在進(jìn)入該層段時，通過增加適當(dāng)?shù)亩侣┎牧蟻眍A(yù)防孔洞漏失。比如在對某油井的地層壓力進(jìn)行分析時，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有井漏現(xiàn)象時，通過添加狄塞爾堵漏劑，使得井漏現(xiàn)象得到有效控制，而在繼續(xù)鉆探時，又發(fā)生了新的漏失，此時可確定漏失現(xiàn)象的原因是砂層地質(zhì)所致，為此，通過添加單向壓力封堵劑、持續(xù)灌注、循環(huán)堵漏，最終實(shí)現(xiàn)了有效地防漏，提高了地層的承壓能力，也使得最后完井時也沒有再發(fā)生漏失現(xiàn)象。因此，在堵漏材料的準(zhǔn)備上，不僅要有多種性能的堵漏材料，還要有足夠多的數(shù)量，否則將嚴(yán)重影響鉆井的堵漏效能。同時需要注意的是，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆井液漏失時，如果地面的鉆井液儲備不足或者鉆井液不能及時供應(yīng)，要及時起鉆，以預(yù)防卡鉆等其他鉆井事故的發(fā)生。比如針對大裂縫或溶洞引起的井漏，常采用由聚合物、交聯(lián)劑與橋塞材料組成的堵漏劑CACP，它具有相當(dāng)好的凝固性，通過摻入不同的緩凝劑或促凝劑，來實(shí)現(xiàn)對凝聚時間的有效控制。

2 井噴的特點(diǎn)及預(yù)防措施

在鉆井過程中，當(dāng)遇到地層內(nèi)的流體噴到地面或者竄至其他地層時，我們稱之為井噴現(xiàn)象。鉆井井噴事故的發(fā)生不僅嚴(yán)重影響了鉆井任務(wù)和工期，還會造成對油氣層的破壞，甚至?xí)褂蜌饩畧髲U，為此，在鉆井勘探過程中，加強(qiáng)對井噴事故的預(yù)防，從工程施工和鉆井液的技術(shù)改良上來加強(qiáng)防范就顯得尤為重要。

2.1 常用的工程防范措施

對于鉆井井噴事故的防范方法，從工程施工上主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：一是對鉆井機(jī)械鉆速的控制，防止因鉆速過快而導(dǎo)致油氣進(jìn)入井筒造成井噴；二是通過對地層結(jié)構(gòu)的全面分析，設(shè)計有效地井身結(jié)構(gòu)，以防止上噴下漏或上漏下噴造成的壓力性井噴；三是對井控設(shè)備的選用和設(shè)置，特別是對于氣侵后引起的鉆井液密度的變化分析，及時使用井控裝置來加以預(yù)防。

2.2 對鉆井液密度的合理調(diào)整

從鉆井作業(yè)中，結(jié)合鉆井地層的壓力剖面分析，及時調(diào)整鉆井液的密度，使其能夠高于地層孔隙壓力或高于裸眼井段的最高壓力，比如在對油層進(jìn)行鉆探時，對鉆井液的密度要附加0.05～0.10g/cm3，對于氣層時，鉆井液的密度要附加0.07～0.15g/cm3，并對整個鉆井過程中的各地層壓力進(jìn)行及時的監(jiān)測，隨時調(diào)整鉆井液的密度，以確保鉆井液的液柱壓力始終高于裸眼井段的最高孔隙壓力。

2.3 鉆機(jī)進(jìn)入油氣層或水層前及時調(diào)整鉆井液的性能

當(dāng)鉆機(jī)進(jìn)入油氣層或水層之前，除了對鉆井液的密度進(jìn)行調(diào)整之外，還要對鉆井液的性能進(jìn)行調(diào)整，比如在保證鉆井液的正常情況下，應(yīng)該選用較低的鉆井液粘度和切力，以防止終切力過大造成的對下鉆過程中的激動壓力或抽吸壓力。

2.4 對鉆井液進(jìn)行有效地加重處理

在鉆井作用過程中，如需要加重鉆井液時，必須首先調(diào)整好基漿的性能，對膨潤土的增加量要根據(jù)加重鉆井液的密度來逐漸減少，同時，在循環(huán)加重壓井時，為保持鉆井液的性能穩(wěn)定，需要添加適當(dāng)?shù)闹鼐?，并按照循環(huán)周期的要求，使得每一個循環(huán)周期的鉆井液密度提高值控制在0.05～0.10g/cm3之間。

2.5 鉆速對井漏的影響與防范

不同的鉆速對井漏的影響也是不同的，在鉆井液性能一定的情況下，在鉆井作業(yè)中對鉆速進(jìn)行有效控制，可以防止因加速過快而造成的壓漏地層，比如在開泵時產(chǎn)生的壓力控制。同時，在鉆井作業(yè)中面對不同的壓力系統(tǒng)地層時，比如對于進(jìn)入高壓層之前，要及時進(jìn)行堵漏預(yù)防，提高上部地層的承壓力，可以有效地防范高壓油氣層對上層地層造成的井漏或井噴事故的發(fā)生。

2.6 對鉆井液的體積進(jìn)行及時的監(jiān)測

在鉆井過程中，通過肉眼來觀察鉆井液的體積變化，比如起鉆時要加注滿鉆井液，并在鉆井過程中實(shí)時監(jiān)測鉆井液的數(shù)量變化，在下鉆時，也要觀察泥漿池和從井筒中返回的鉆井液的數(shù)量。

2.7 對加重鉆井液的有效儲備

鉆井作用過程中隨時都有可能發(fā)生高壓油氣層，為此，對于加重鉆井液要給予適當(dāng)?shù)膬?，以?yīng)對在鉆井過程中遇到的突發(fā)性需要，從數(shù)量上要高于鉆井井筒中的鉆井液數(shù)量。同時，在鉆井過程中，要做到對鉆井液的分段循環(huán)，以避免因氣體膨脹而產(chǎn)生的井涌現(xiàn)象。

3 對卡鉆的分析與預(yù)防

鉆機(jī)在鉆井過程中出現(xiàn)被卡死的現(xiàn)象，稱為卡鉆。在鉆井中常見的卡鉆有壓力差形成的卡鉆、井塌造成的卡鉆、縮徑造成的卡鉆以及砂橋卡鉆、泥包卡鉆等，通常大多數(shù)卡鉆現(xiàn)象都與鉆井液有關(guān)系。如在易發(fā)生卡鉆的低壓層或多壓層中，通過引入微泡鉆井液，利用其流變性和穩(wěn)定的泡沫，能夠確保在低剪切速率下保持較好的黏度和低觸變性。比如在遇到高活性軟泥巖層時，通過引入氯化鈣鉆井液，其優(yōu)異的包被和抑制性，對于黏土井段的施工具有更好的鉆井液流動性和清潔性。當(dāng)面臨沉砂卡鉆時，需要提高鉆井液的黏度和切力，現(xiàn)建立小排量的開泵循環(huán)，緩慢解卡，在確保有效攜砂的過程中，逐步開大排量的泵循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)邊循環(huán)邊活鉆的目標(biāo)。對于坍塌引起的卡鉆，通過開泵建立循環(huán)來逐步加大排量，在提放過程中要輕，要慢，不可猛提猛放，同時，通過提高泥漿的粘度，來有效處理坍塌物，還可以在泥漿中增加磺化瀝青，來增強(qiáng)坍塌層的膠結(jié)力等。為此，必須從技術(shù)上控制好鉆井液的粘度和密度，同時，對環(huán)空返速進(jìn)行設(shè)計時，要防止鉆屑對鉆機(jī)的影響，一旦發(fā)生卡鉆，通過鉆頭水眼的開通，來清除沉砂，并且提高鉆井液粘度和切力，在循環(huán)中活動鉆具，以實(shí)現(xiàn)對卡鉆的有效解決。

總之，在鉆井過程中，鉆井液的正確選擇和科學(xué)應(yīng)用對于面對井下的復(fù)雜情況來說至關(guān)重要，為了提高鉆井效率和效益，加大對鉆井液的性能指標(biāo)研究和探索意義重大。

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作者簡介：黃元建，陜西延安石油天然氣有限公司助理工程師，研究方向：石油工程；賈?？?，陜西延安石油天然氣有限公司工程師，研究方向：石油工程。

（責(zé)任編輯：文 森）