石油鉆井工程中防漏堵漏技術(shù)研究

唐純鵬

（大慶油田有限責(zé)任公司鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163000）

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，石油資源在各行各業(yè)和社會(huì)生活中的需求與日俱增，其重要性不言而喻。在這一背景下，我國(guó)石油鉆探項(xiàng)目的數(shù)量和施工規(guī)模逐年增加，鉆井技術(shù)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。在實(shí)際施工和使用中，由于采掘技術(shù)的特殊性和人為的錯(cuò)誤，導(dǎo)致了鉆探施工中的滲漏問題比較突出。因此，油田鉆探施工中必須充分認(rèn)識(shí)到鉆探施工中存在的問題，并加強(qiáng)各種技術(shù)措施的研究，并根據(jù)鉆探施工的特點(diǎn)，合理地選擇合適的防滲堵漏技術(shù)。同時(shí)，要結(jié)合油田的實(shí)際情況，不斷地創(chuàng)新、完善防滲、堵漏技術(shù)，積極引進(jìn)信息化技術(shù)，為油田鉆井項(xiàng)目的安全、高效運(yùn)行提供了可靠的保障。

1 石油鉆井工程滲漏的主要影響因素

從目前的技術(shù)水平來看，在油田的施工中，存在著漏層位置的確定、泄漏范圍大小、泄漏周圍的環(huán)境以及儲(chǔ)層的損害等問題，施工過程中的盲目性和技術(shù)的限制，將會(huì)對(duì)施工中的防滲漏和堵塞產(chǎn)生不利的作用。為此，必須對(duì)其進(jìn)行防滲、堵漏的影響因子進(jìn)行研究，確保油田鉆探施工中的防滲、堵漏工作的科學(xué)化[1]。

1.1 漏層位置無法精確

在石油鉆探中，一旦出現(xiàn)井漏問題，就需要找出鉆進(jìn)過程中存在的漏層，并對(duì)漏層的位置和大小進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，為實(shí)施防滲、堵漏工作奠定了基礎(chǔ)。目前，國(guó)內(nèi)外已有水動(dòng)力學(xué)、油柱等相關(guān)的理論研究，但由于受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，其可行性不高。所以，在現(xiàn)場(chǎng)勘察時(shí)，漏層的定位仍然是有經(jīng)驗(yàn)的工作人員，這就導(dǎo)致了防滲、堵漏工作的效率低下。

1.2 滲漏范圍的大小無法判定

在出現(xiàn)井漏的時(shí)候，由于泄漏部位在地層中，不能通過機(jī)械檢測(cè)到泄漏通道的尺寸，但要及時(shí)采取措施進(jìn)行封堵，為了避免泄漏面積的進(jìn)一步擴(kuò)大，保證堵漏工作的有效性，材料的用量應(yīng)根據(jù)通道的滲漏范圍確定。由于泄漏區(qū)域的大小不能確定，為了保證所需的材料數(shù)量充足，往往會(huì)導(dǎo)致過量的儲(chǔ)備，出現(xiàn)材料的浪費(fèi)。

1.3 儲(chǔ)層受損

在實(shí)施封堵技術(shù)時(shí)，由于油田作業(yè)人員操作不當(dāng)，很容易造成油井儲(chǔ)層損壞。在進(jìn)行漏層修復(fù)時(shí)，必須將補(bǔ)充劑置于漏泄槽中，在添加物料時(shí)，一旦出現(xiàn)操作失誤，會(huì)造成儲(chǔ)層損壞。不僅會(huì)影響到油田的封堵效果，也會(huì)給下一步的鉆井工作造成很大的障礙。

1.4 防漏堵漏工作盲目性強(qiáng)

在石油鉆探施工中，由于受多種原因的制約，目前還沒有一套完整的技術(shù)體系和管理制度。通常情況下，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)問題處理時(shí)，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的經(jīng)驗(yàn)和主觀的判斷來進(jìn)行修復(fù)，所以在鉆探施工中，施工人員的操作存在著很大的盲目性，如果操作人員自己的判斷存在問題，則井漏的成因很難查明，對(duì)防漏堵漏工程的正確性也有一定的不利作用。長(zhǎng)期來看，不但增加了鉆探項(xiàng)目的建設(shè)費(fèi)用，而且會(huì)造成巨大的財(cái)力、物力和人員的損失。

1.5 防漏堵漏工藝具有局限性

在對(duì)井漏處進(jìn)行堵漏作業(yè)時(shí)，由于作業(yè)者不能準(zhǔn)確地了解漏油的漏油情況和泄漏部位等有關(guān)資料，致使防漏堵漏技術(shù)存在諸多困難，嚴(yán)重地制約了施工的實(shí)施。

2 石油鉆井工程中常用防漏堵漏工藝分析

2.1 石油鉆井工程防漏工藝分析

2.1.1 鉆井壓力保護(hù)防漏工藝

為避免鉆進(jìn)井底出現(xiàn)溶洞、裂縫等導(dǎo)致的井漏問題，油田鉆井施工中要加強(qiáng)對(duì)PDW資料和排量資料的監(jiān)測(cè)，以便對(duì)鉆探情況進(jìn)行準(zhǔn)確的了解。同時(shí)，石油鉆探公司還可以根據(jù)鉆探井底巖石的構(gòu)造特征和其他有關(guān)的實(shí)際條件，采取井口恒壓技術(shù)，或使用復(fù)合高效的承壓劑來保護(hù)井底，并對(duì)鉆進(jìn)壓力進(jìn)行有效的控制。在采用復(fù)合高效承壓劑防護(hù)井下的壓力防護(hù)時(shí)，要注意合理地選擇高效承壓劑的使用，以有效地預(yù)防鉆井液泄漏等問題。

2.1.2 石油鉆井工程鉆進(jìn)速度控制防漏工藝

在鉆探施工中，為了避免鉆探事故，必須對(duì)鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行科學(xué)地設(shè)置和精確的控制。在立柱豎向下沉?xí)r，鉆孔時(shí)間為45～60s，若超出此限度，則有發(fā)生井泄漏的危險(xiǎn)。在鉆井作業(yè)中，若發(fā)生井塌方、砂橋等，施工方可適當(dāng)?shù)販p慢開泵的轉(zhuǎn)速，從而減小泵體容積，減小下鉆阻力。在鉆井技術(shù)條件良好的情況下，鉆井時(shí)要采取小容積鉆機(jī)井筒鉆井技術(shù)，以達(dá)到預(yù)防鉆井滲漏的目的[2]。

2.1.3 石油鉆井工程泥漿防漏工藝

在石油鉆井工程施工中，為了有效預(yù)防鉆井泄漏，必須采取先進(jìn)的鉆井技術(shù)和工藝，以防止井漏現(xiàn)象的進(jìn)一步擴(kuò)大。為了改善泥漿的穩(wěn)定性，必須在鉆探之前使用膨潤(rùn)法對(duì)泥漿進(jìn)行處理，其稠度一般為40～60s。在鉆井期間，施工方要按施工進(jìn)度適時(shí)加入新的泥漿，減少泥漿的固相和密度，保證泥漿的密封性和潤(rùn)滑性，使其達(dá)到施工要求。同時(shí)，在確保泥漿運(yùn)砂性的前提下，合理地控制泥漿的稠度，以防止鉆井過程中出現(xiàn)低壓激動(dòng)，對(duì)鉆機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定有一定的影響。另外，在鉆井中遇到高滲透性巖土?xí)r，施工方要合理地控制泥漿的用量，并加強(qiáng)泥漿的質(zhì)量監(jiān)控，為保證泥餅厚度的科學(xué)化，減少環(huán)形空壓耗，減少環(huán)形空隙，有效地防止了井泄漏。

2.2 石油鉆井工程堵漏工藝分析

2.2.1 石油鉆井工程KPD堵漏工藝

在鉆井作業(yè)進(jìn)程，一旦鉆井作業(yè)中出現(xiàn)了井泄漏現(xiàn)象，必須針對(duì)其成因和井泄漏的嚴(yán)重情況，采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施。在石油鉆探中，采用控制可擴(kuò)張KPD 堵漏技術(shù)是目前較為普遍的一種技術(shù)。KPD型堵漏是一種含有惰性物質(zhì)的水泥砂漿，它可以起到良好的膠結(jié)密封和固水?dāng)U張作用，可以有效地治理井漏。

在使用KPD 堵漏時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)遵循高注低堵的原則，對(duì)于未能見到液面的漏失失返性井口，要在距離漏失層80～100m 的上方位置注入KPD 堵漏劑。在對(duì)可見到液體的泄漏失返性井口進(jìn)行封堵時(shí)，必須在漏失層之上和漏失層之間50m處進(jìn)行注水。在對(duì)無失回井進(jìn)行治理時(shí)，必須在距離漏失層20m 左右的位置設(shè)置注水口，然后用KPD 堵漏液進(jìn)行封堵。通過實(shí)踐總結(jié)，認(rèn)為其堵漏有效率達(dá)90%以上，是一種科學(xué)、有效的石油鉆探技術(shù)。

2.2.2 石油鉆井工程復(fù)合承壓劑堵漏工藝

在石油鉆探項(xiàng)目中發(fā)生井漏現(xiàn)象，必須對(duì)鉆探過程中的實(shí)際泄漏進(jìn)行精確的監(jiān)測(cè)，并采取適當(dāng)?shù)恼澈蟿┖推渌铣杉夹g(shù)對(duì)出現(xiàn)井漏的位置進(jìn)行修補(bǔ)。

以使用復(fù)合承壓料混凝土灌漿的工藝過程為例，在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)壓力計(jì)算方法和自動(dòng)節(jié)流管的注意事項(xiàng)等因素來調(diào)整，同時(shí)要合理選用復(fù)合型的填料，并且要精確地掌握各種技術(shù)指標(biāo)，如壓劑—膠漿的比例、流速等，能及時(shí)、高效地封閉漏洞，降低資源的消耗。在采用這種技術(shù)時(shí)，必須保證管道的通暢，同時(shí)要對(duì)油氣的充填、轉(zhuǎn)換、注入等進(jìn)行科學(xué)的控制和管理，使油田的堵漏治理工作得到更好的發(fā)揮。

2.2.3 石油鉆井工程泥漿堵漏工藝

鉆探施工中，泥漿堵漏是一種較為常見的防滲技術(shù)，針對(duì)不同部位、不同問題成因，采取不同的鉆探技術(shù)進(jìn)行防滲。油田鉆探工程中出現(xiàn)的井漏問題，是因?yàn)榈貙又谐霈F(xiàn)了巖土開裂等原因，因此，必須立即將泥漿泵的容積減小，并對(duì)泥漿潤(rùn)滑度、固相、濃度等進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到堵塞的目的。當(dāng)漏孔全部堵塞后，泵的容積就可以逐漸地得到補(bǔ)充。

在鉆探工程中，如果出現(xiàn)滲透能力很強(qiáng)的礫石或砂層，則應(yīng)適當(dāng)增大泥漿的稠度，使其流阻增大，防止泥漿向漏層泄漏，從而起到堵漏作用。在石油鉆探工程中，鉆探作業(yè)中因鉆入深度太深而發(fā)生井漏，必須對(duì)鉆井液的稠度進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，以減少環(huán)空壓降，達(dá)到對(duì)井漏的有效封堵。

油田也可以采用循環(huán)封堵技術(shù)，或采用擠壓封堵技術(shù)來解決由于地層構(gòu)造原因引起的井漏問題。在擠出封堵技術(shù)中，施工方要依據(jù)漏油現(xiàn)場(chǎng)的具體條件來選擇合適的堵漏鉆井液，以保證鉆井液可以充分地覆蓋漏斗。在泥漿準(zhǔn)備完畢后，由施工者將鉆機(jī)下沉到距離漏斗面10～300m 處，然后進(jìn)行注漿。在這一階段，必須保證環(huán)內(nèi)的空氣壓力在2～5MPa范圍內(nèi)，并保持灌漿時(shí)間在30min左右，然后再進(jìn)行減壓。在井漏比較嚴(yán)重的情況下，可以適當(dāng)?shù)卦黾庸酀{的次數(shù)，并采用分段灌漿的方法，以改善封堵治理的有效性。

2.2.4 石油鉆井工程其他堵漏工藝

在鉆探工程和完井等施工過程中，存在著井漏問題，因此，油田鉆探單位要針對(duì)井漏的泄漏速度和其他具體條件，采用不同的技術(shù)措施進(jìn)行堵漏。當(dāng)井口泄漏速度最大值低于5m3/h 時(shí)，必須停止鉆孔，然后將DF-1 加入到泥漿中，DF-1 的濃度為2%～3%，以便能使漏孔閉合。如果堵漏效果不理想，可采取憋壓工藝，或加入一定數(shù)量的木屑等物質(zhì)，以改善堵漏效果。在井口泄漏速度為5～15m3/h的情況下，必須采用橋接式封堵技術(shù)，并將鉆頭抬起到安全的位置。應(yīng)用橋接堵漏技術(shù)時(shí)，必須正確選用橋接劑的種類，并對(duì)其用量及比例進(jìn)行精確的控制。另外，在油田鉆探中，還可以通過復(fù)合凝膠材料技術(shù)，通過其所形成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)來封閉漏層。

3 石油鉆井工程防漏堵漏工藝應(yīng)用要點(diǎn)分析

3.1 準(zhǔn)確確定漏層方位

在石油鉆探工程中實(shí)施防漏堵漏技術(shù)時(shí)，工程技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)鉆井工程的實(shí)際情況，通過油液分析、水力分析等技術(shù)手段，正確地確定漏層的實(shí)際位置，為合理選用防滲、堵漏技術(shù)，提供了科學(xué)、合理的參考，以改善防滲漏、堵漏技術(shù)的應(yīng)用效果。由于油田鉆探工程中漏層位置的判定比較復(fù)雜，所以需要派遣專門的技術(shù)人員，將地質(zhì)、工程等多個(gè)學(xué)科的理論和技術(shù)結(jié)合起來，以保證對(duì)漏層的準(zhǔn)確、快速的判斷。

3.2 準(zhǔn)確確定漏失通道面積

在油田鉆探工程中，在采用堵漏技術(shù)時(shí)，必須對(duì)泄漏管道的實(shí)際情況進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查，對(duì)井口的間距、漏失層裂縫的尺寸等資料進(jìn)行精確的測(cè)量，然后再根據(jù)這些資料來確定堵漏的材質(zhì)和使用方法。因此，在油田鉆探項(xiàng)目中，加強(qiáng)了油田的防滲和堵漏治理工作，保障鉆井工程的安全。

3.3 準(zhǔn)確掌握漏井漏失壓力

在油田鉆探中采用防泄漏、堵漏技術(shù)時(shí)，工程技術(shù)人員必須精確地把握泄漏壓強(qiáng)、漏井壓力等參數(shù)，以便更好地進(jìn)行防滲、堵漏技術(shù)的科學(xué)合理選用，降低原油的浪費(fèi)，為了確保油田的安全和有效地進(jìn)行施工[3]。

3.4 加強(qiáng)新材料新技術(shù)在石油鉆井防漏堵漏中的應(yīng)用

在油田鉆探施工中采用防漏堵漏技術(shù)時(shí)，要充分利用現(xiàn)代信息化技術(shù)，如可視化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等等，及時(shí)掌握井漏方位、流速、流量等數(shù)據(jù)，為分析井眼滲漏的成因和判定防滲漏、堵漏的作用，提供了一種較好的參考。油田鉆探施工中采用了“專家”體系對(duì)油田鉆探項(xiàng)目的防滲、堵漏技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)選，保證了技術(shù)的科學(xué)性和合理性。同時(shí)，為了降低鉆探事故，加強(qiáng)對(duì)油田的封堵效果，避免出現(xiàn)井漏現(xiàn)象，改進(jìn)了堵塞治理的效果和質(zhì)量。

3.5 增強(qiáng)堵漏工藝技術(shù)

油田在鉆探過程中遇到井漏，工程施工人員應(yīng)立即采取相應(yīng)的措施，對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的堵塞和治理。首先，工作人員應(yīng)該全面得到井漏事故的相關(guān)資料，對(duì)周邊得到地質(zhì)情況進(jìn)行全面了解。再由工作人員利用專用工具對(duì)鉆井中的漏洞進(jìn)行強(qiáng)力鉆孔，并及時(shí)監(jiān)測(cè)井漏的發(fā)展和變動(dòng)，通過上述工作的實(shí)施，可以使封堵工作更加順利。若現(xiàn)場(chǎng)條件不變，仍能繼續(xù)工作，則只要增加泥漿的稠度即可。當(dāng)采取了有效的堵漏方法，卻沒有任何作用時(shí)，必須在漏水部位采用微復(fù)合介質(zhì)膠進(jìn)行封閉，該物質(zhì)可以快速形成網(wǎng)格，并可以吸附環(huán)境中的濕度。若采用了這種新的材質(zhì)，仍然會(huì)出現(xiàn)井漏水的現(xiàn)象，那么就必須進(jìn)行調(diào)整，然后將泥漿再次灌入到漏水部位[4]。

4 結(jié)語

為了改善油田的施工質(zhì)量，提高鉆井效率，減少鉆井過程中原油資源浪費(fèi)，油田開發(fā)單位必須對(duì)鉆探漏水問題予以關(guān)注，并對(duì)各類防滲技術(shù)進(jìn)行深入的探討。在油田鉆井施工中，要加強(qiáng)對(duì)鉆井工藝的管理，必須采用先進(jìn)的工藝裝備、材料，以保證施工作業(yè)的規(guī)范化。油田鉆井施工中存在滲漏問題，要掌握滲漏方位、滲漏體積、滲漏壓力等數(shù)據(jù)，采取適當(dāng)?shù)亩侣┕に?，并積極運(yùn)用專家系統(tǒng)和信息技術(shù)對(duì)堵漏工藝進(jìn)行優(yōu)化，以改善堵漏效果，為油田鉆井項(xiàng)目的安全、穩(wěn)定、高效地操作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。