確定漏層位置的方法研究

高 婭 夏宏南 夏 維 賀 超

(中國石油天然氣集團(tuán)公司鉆井工程防漏堵漏技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100)

1 井漏原因及其嚴(yán)重性

井漏是鉆井中很常見的鉆井液流進(jìn)地層的井下復(fù)雜情況。導(dǎo)致井漏的原因，大致可以分為兩個(gè)方面，即主觀鉆井工程因素和客觀地質(zhì)因素［1］。根據(jù)現(xiàn)場資料統(tǒng)計(jì)分析，大部分井漏事故的發(fā)生是因鉆遇地層中的天然孔隙、裂縫或溶洞［2］(見圖1、2、3)。在鉆井作業(yè)中，操作不當(dāng)、所選鉆井液不合理，破壞了井下壓力平衡，也會(huì)引起井漏。

鉆井過程中發(fā)生井漏一直是工程施工過程遇到的難題，井漏會(huì)直接導(dǎo)致鉆井液損失，降低鉆井速度，增加非生產(chǎn)時(shí)間和生產(chǎn)成本［3］(見表1)，而處理井漏的關(guān)鍵在于正確確定漏層的位置。若遇到尋找漏層位置時(shí)間過長或失敗，可能堵漏失敗，還會(huì)造成井壁失穩(wěn)、地層流體“反吐”現(xiàn)象，增加了鉆井作業(yè)難度、井控風(fēng)險(xiǎn)和額外的鉆井成本。

圖1 天然空隙

圖2 裂縫

圖3 溶洞

表1 某年部分油田井漏情況

2 漏層位置確定方法研究

快速、正確判斷漏層的位置，是當(dāng)前各大油田面臨的重要問題。當(dāng)井漏發(fā)生時(shí)，必須對漏層性質(zhì)進(jìn)行綜合分析，才能對堵漏材料做出選擇，決定堵漏材料的粒徑和加量，確定相應(yīng)的處理方法，從而確保快速，高效，經(jīng)濟(jì)地完成堵漏作業(yè)［4］。

目前，針對井漏漏層位置的確定，國內(nèi)外確定井漏層位的方法大致可分為四類：①直接觀察分析法②綜合分析法③水動(dòng)力學(xué)測試法④儀器測試法。

2.1 直接觀察分析法

直接觀察分析法主要是通過觀察鉆進(jìn)情況、觀測鉆屑、巖心和觀測泥漿變化，憑經(jīng)驗(yàn)來估算井漏層位。

2.1.1 觀察鉆進(jìn)情況

憑經(jīng)驗(yàn)觀察鉆進(jìn)時(shí)反應(yīng)，可以準(zhǔn)確判斷天然裂縫、孔隙或洞穴地層一類漏層的位置。若之前鉆井過程中沒有出現(xiàn)過井漏，鉆井液突然快速漏失，并伴有扭矩增大和蹩跳鉆現(xiàn)象，則往往表明鉆開了天然裂縫巖層段，且漏層在井底。當(dāng)鉆開孔隙、暗道或洞穴地層時(shí)，鉆井情況可能會(huì)出現(xiàn)鉆進(jìn)放空、加不上鉆壓。在遇到上述現(xiàn)象的同時(shí)發(fā)生井漏，不管之前是否發(fā)生過井漏，漏層也很可能在井底。

2.1.2 觀察鉆屑、巖心情況

鉆井漏失通常發(fā)生在含水層中，特別是裂縫、洞穴的地層，因此要特別注意巖心的觀察。但大多數(shù)鉆井作業(yè)采用無巖心鉆進(jìn)，所以對巖屑錄井非常重視?，F(xiàn)場通過分析研究巖屑，如根據(jù)巖屑粒度組成評價(jià)漏失通道的張開量;在雙目鏡下挑出所有裂隙和洞穴充填物，用面積法估計(jì)裂隙所占比例，得出裂隙和洞穴發(fā)育系數(shù)和張開系數(shù)，對漏層做出正確判斷，為治漏提供資料。

2.1.3 觀察泥漿變化

在現(xiàn)場，鉆井液性能主要指顏色、密度、粘度、含沙量、氯離子含量等，其變化往往能反映井底巖石的性質(zhì)，如在砂礫石含水層中鉆井時(shí)，鉆井液含砂量會(huì)增加。因此，經(jīng)常注意對鉆井液性能變化的觀測，能及時(shí)采取防漏措施。

2.2 綜合分析法

2.2.1 基本原理

近年來，一次性打開多層段的井較頻繁，對于一些多段開采的井來說，若存在漏失現(xiàn)象，現(xiàn)場很難確定漏失層位，給堵漏施工帶來了較大困難。鑒于目前國內(nèi)外分析確定井漏層位方法的局限性，結(jié)合油田實(shí)際井漏情況，提出了一種判斷井漏層位的新方法—綜合分析法。該方法從壓差角度分析出發(fā)，針對地層原始膠結(jié)壓實(shí)程度與漏失通道特點(diǎn)，建立相應(yīng)的井下漏失臨界壓力判定準(zhǔn)則，綜合利用測井、鉆井、地質(zhì)等資料，在地層壓力、井眼壓力以及地層破裂壓力等關(guān)鍵參數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定井漏層位以及漏失發(fā)生的可能性。根據(jù)地層特點(diǎn)，漏失臨界壓力可進(jìn)行簡化處理，其主要取決于地層壓力或地層破裂壓力。在實(shí)際應(yīng)用中，井眼壓力常常考慮為鉆井液靜液柱壓力、環(huán)空壓耗和作業(yè)產(chǎn)生的波動(dòng)壓力三者之和［4］［5］。

2.2.2 現(xiàn)場應(yīng)用

基于綜合分析法基本原理，開發(fā)出了相對應(yīng)的軟件系統(tǒng)，包括測井?dāng)?shù)據(jù)管理、測井?dāng)?shù)據(jù)預(yù)處理、地層參數(shù)的確定、漏失層位的確定、成果輸出和幫助六大模塊。以遼河冷東地區(qū)為例［4］［6］。其地層剖面主要是砂泥交互層，采用單孔隙泥質(zhì)砂巖模型，綜合分析漏層位置。

圖4為該地區(qū)某井處理成果圖，最右邊顯示可能井漏(紅色標(biāo)示)，其中FMP為地層壓力，BP為井眼壓力。

圖4 某井的漏層位置綜合分析法處理成果圖

實(shí)際中，該井在鉆至井深1010m時(shí)，發(fā)生井漏，排量為32L/s，進(jìn)行常規(guī)堵漏;1010m以后，鉆進(jìn)中實(shí)施隨鉆堵漏，證明綜合分析法分析結(jié)果與實(shí)際漏失位置相吻合。

2.3 水動(dòng)力學(xué)測試法

水動(dòng)力學(xué)測試法包括正反循環(huán)測試法、立壓變化測試法、井口泥漿動(dòng)態(tài)監(jiān)測法等。在立壓變化測試法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的確定井漏層位的方法—注輕泥漿法，使確定井漏層位的方法更準(zhǔn)確、簡單。就現(xiàn)在發(fā)展現(xiàn)狀而言，水動(dòng)力學(xué)測試法主要是根據(jù)泥漿和立壓變化來確定漏層位置。此法相對較簡單，但計(jì)算精度較差，并且受井筒和鉆具工作條件限制較多，常常引起因漏層檢測不準(zhǔn)導(dǎo)致堵漏失敗。

2.4 儀器測試法

利用儀器探測井漏層位，早在50年代國外已開始應(yīng)用于現(xiàn)場，我國在這方面起步較晚。80年代末期，各種儀器測試法已經(jīng)能基本適應(yīng)現(xiàn)場需要［4］［7］。目前，石油鉆井行業(yè)采用檢測漏層位置的儀器很多，主要分為兩類：①物探測試儀，通過溫度測井、電法測井、放射性示蹤劑等來確定漏層位置②專用儀器測定法，將一種專門的探測工具下入井內(nèi)，探測漏層位置。如轉(zhuǎn)子流量計(jì)、壓力測量儀等。雖然此法相對較直接，但施工過程非常繁瑣和復(fù)雜，施工時(shí)間較長，并且受井下檢測儀器的性能限制較多。

3 發(fā)展趨勢

井漏一直是石油行業(yè)需要克服的難題。隨著油田的發(fā)展，對處理井漏的要求會(huì)越來越高，對儀器的要求也會(huì)越來越高。從以前只能通過單一指標(biāo)如壓力、溫度等確定漏層位置，發(fā)展到能夠多種指標(biāo)檢測，即多功能檢測是未來發(fā)展主方向。另一方面，對儀器設(shè)備的組成和材料要求的提高也是將來發(fā)展的一大方向。現(xiàn)在國內(nèi)外確定漏層位置的大多儀器都是采用電纜式，為井下儀器提供能量，電纜線量很大，檢測費(fèi)用不低，尤其是深井和超深井。若是遠(yuǎn)離基地的沙漠地帶、海洋，其檢測費(fèi)用更昂貴。因此，無電纜式井下測量儀可能是一大趨勢。

4 結(jié)論

(1)確定漏層位置的方法很多，但受到某些條件的限制真正能用于現(xiàn)場的很少，利用率低。

(2)隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，對于漏層位置的確定，需要儀器一次測量的數(shù)據(jù)趨于多樣化。

(3)目前，漏層位置測量的儀器井下和地面兩部分之間多為電纜連接，隨著油田的技術(shù)需要，無電纜式探漏儀器是未來發(fā)展方向。

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［1］馬光長.井漏綜合分類及其堵漏方法的選擇［J］.鉆采工藝，1993.

［2］劉偉，雷萬能.井漏的成因及處理［J］.中國西部科技，2008.

［3］幸弋曜.關(guān)于漏失井的一些認(rèn)識(shí)和探討［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2011.

［4］徐同臺(tái)，劉玉杰，申威等.防漏堵漏技術(shù)［M］.石油工業(yè)出版社.

［5］陳鋼花等.井漏層位確定方法探討［J］.鉆井液與完井液，2009.

［6］陳鋼花等.確定井漏層位的改進(jìn)方法及其應(yīng)用［J］.石油地質(zhì)與工程，2007.

［7］孫傳友，王莉.漏層位置的儀器測定法［J］.石油儀器，1999.