鉆井工程中井漏的預(yù)防及堵漏技術(shù)分析

史祥貴

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163000）

1 概述

隨著我國油田多已進入開發(fā)中后期，主力油藏開發(fā)程度越來越高，勘探目標(biāo)向薄互層、復(fù)雜斷塊等轉(zhuǎn)變。同時，頁巖油、頁巖氣、致密油等非常規(guī)資源日益成為開發(fā)熱點，在這些領(lǐng)域，采用常規(guī)直井開采效益有限，為了提升開發(fā)的邊際效益，長水平段水平井、多分支井等復(fù)雜井型應(yīng)用越來越普遍，這些井型井身結(jié)構(gòu)不同于普通直井，鉆井施工工藝復(fù)雜，容易出現(xiàn)井漏等工程事故，一旦發(fā)生井漏，完井液、鉆井液等會直接進入地層中，不僅延長了鉆井周期，還極有可能使工作人員人身安全受到嚴(yán)重威脅，為了堵漏不得不耗費過多的人力物力，增加了鉆井施工的成本[1]。因此，加強對鉆井工程中井漏發(fā)生的原因分析，采取相應(yīng)的技術(shù)措施預(yù)防井漏的發(fā)生，對于提升鉆井施工安全意義重大。

2 井漏發(fā)生的條件與原因分析

2.1 井漏發(fā)生的條件

井漏是鉆井施工中較為常見的工程事故，井漏的發(fā)生既有地層的原因，也與鉆井施工有關(guān)。當(dāng)?shù)貙涌紫抖容^大，或者存在裂縫、溶洞時，為鉆井液進入地層提供了通道，同時也為鉆井液通過了容納空間，是井漏發(fā)生的必要條件[2]；其次，當(dāng)鉆井液密度過大，井筒內(nèi)壓力大于地層壓力，存在一個壓力差，當(dāng)壓力差足夠大，容易發(fā)生井漏；最后是地層裂縫或溶洞尺寸足夠大，大于鉆井液中固相顆粒尺寸，也容易導(dǎo)致井漏的發(fā)生。

2.2 井漏發(fā)生的原因分析

鉆井實踐表明井漏發(fā)生的原因主要有四類，即裂縫性漏失、溶洞性漏失、滲透性漏失、破裂性漏失。裂縫性漏失主要發(fā)生在裂縫大量發(fā)育的地層中，當(dāng)?shù)貙咏?jīng)歷復(fù)雜的構(gòu)造運動，地層中存在大量構(gòu)造裂縫，當(dāng)鉆頭鉆開地層后，鉆井液在壓力作用下沿裂縫迅速進入地層。溶洞性漏失主要發(fā)生在碳酸鹽巖地層中，碳酸鹽巖在地層流體作用下容易發(fā)生溶蝕，形成大的溶洞，溶洞體積較大，提供了鉆井液容納空間，當(dāng)鉆進過程中遇到大的溶洞時，會出現(xiàn)鉆具放空的情況，鉆井液迅速進入地層，形成井漏，并且井漏后會伴隨出現(xiàn)井塌或井噴等事故[3]。滲透性井漏通常發(fā)生在地層疏松或者砂礫巖地層中，這種地層孔隙度較大、滲透性好，當(dāng)井筒內(nèi)靜液壓力過大時，易發(fā)生井漏。破裂性井漏多發(fā)生在滲流性差的地層，當(dāng)井筒內(nèi)壓力大于地層破裂壓力時，會壓破地層，形成破裂性井漏。

3 鉆井施工中井漏的預(yù)防技術(shù)分析

3.1 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過對實際鉆井過程中井漏發(fā)生的事故原因分析發(fā)現(xiàn)，油井之所以發(fā)生井漏，與井身結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理有密切關(guān)系。很多油井在設(shè)計井身結(jié)構(gòu)時，根本沒有事先對油井的儲存情況進行調(diào)查也沒有對油井地質(zhì)進行詳細(xì)勘探。而在實際鉆井過程中會出現(xiàn)過大的井液壓力，自然導(dǎo)致井漏現(xiàn)象的發(fā)生。因此，在對井身結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，要確保鉆井工程能夠與井身結(jié)構(gòu)完全符合。比如，要正確測量鉆井的下入深度、套管尺寸以及井眼尺寸等，然后在此基礎(chǔ)上對整個井身結(jié)構(gòu)采用比較合理的技術(shù)進行設(shè)計。同時，為了杜絕實際操作過程中可能出現(xiàn)的隱患，在施工時要將油氣層位置、完井方法等相關(guān)因素充分考慮其中。

3.2 優(yōu)化鉆井液性能

結(jié)合許多實際案例與諸多資料發(fā)現(xiàn)，井漏事故發(fā)生概率與鉆井液性能有關(guān)，可以采用低密度鉆井液進行較好控制井漏的發(fā)生。因此降低鉆井液中壓力是有效預(yù)防井漏問題出現(xiàn)的重要手段。在實際鉆井過程中，首先要科學(xué)控制鉆井壓力，壓力不能過高也不能過低，要滿足鉆井實際需求選擇適當(dāng)壓力即可。同時，還要在裸眼井段具體打井過程中，充分確保最小破裂壓力要高于井液壓力，假如在打井過程中發(fā)現(xiàn)地層存在溶洞或者裂縫，就要采用不同技術(shù)確保地層壓力與井液壓力在持平狀態(tài)。為了使激動壓力能夠降低，在最開始鉆井時要控制好開泵速度，確保緩慢穩(wěn)定，因為過快會增加井液壓力或產(chǎn)生壓力激蕩情況，從而破壞井壁結(jié)構(gòu)。

在實際操作中，首先要通過科學(xué)方法計算出井中的漏失壓力、空隙壓力以及破裂壓力，然后根據(jù)計算結(jié)果選擇合適的鉆井液密度。鉆井液密度往往會受到其固相成分的較多影響，為了使其密度得到有效降低要盡可能選擇相同功能的替代品。也可以將一些諸如粘土漿、液體膠液等物質(zhì)加入在鉆井液中，以此進一步加強鉆井效果。在剛開始開泵時采用比較小的泵量，待正常運轉(zhuǎn)后再緩慢增加，以這種方法保持鉆井液在穩(wěn)定狀態(tài)，并有效避免可能產(chǎn)生壓力過大的現(xiàn)象。

3.3 減少環(huán)空壓耗

在具體鉆井過程中，還可以通過減小鉆井液環(huán)空壓耗的方法預(yù)防井漏問題的發(fā)生?？梢詮娜矫孢M行：其一，攜帶鉆屑的同時大大減少鉆井液排量，以此使得鉆井液環(huán)空壓耗減少；其二，為了有效增大環(huán)空間隙而選擇合適的鉆井結(jié)構(gòu)；其三，調(diào)節(jié)鉆井工程的鉆速使得井底壓力得到顯著降低。同時，還要根據(jù)井深實際情況選擇合適的鉆具，并保證該鉆具的結(jié)構(gòu)非常切實適用，這樣才能不斷加大環(huán)空間隙并合理控制環(huán)控壓耗。

4 鉆井工程中井漏的堵漏施工技術(shù)分析

如果井漏問題出現(xiàn)在鉆井工作過程中，不僅影響了鉆井工程的正常運行，還威脅著工作人員的生命安全。妥善解決井漏問題，需要采用合理的措施將該問題所帶來的損失和危害盡量降低。石油企業(yè)只有不斷對現(xiàn)有防漏技術(shù)進行強化，并找出準(zhǔn)確的井漏位置，再進行科學(xué)合理的判斷選擇出比較適用的堵漏技術(shù)，實際過程中，往往通過對低壓地層采用合適的堵漏材料進行填充而完成堵漏。因此，要采用一些必要堵漏施工技術(shù)進行完善。

4.1 段塞堵漏施工技術(shù)分析

對于鉆井工程中已經(jīng)發(fā)生的井漏，要選擇科學(xué)有效的堵漏技術(shù)給予及時解決，使可能產(chǎn)生的損失與危害降到最低，才能確保鉆井工程的效益。在實際應(yīng)用過程中，通常會對低壓地層借助合適的堵漏材料進行填充，從而完全堵塞井中存在的每個空隙和所有裂縫。纖維類、凝固類、可變類以及剛性顆粒類等諸多堵漏材料在堵漏技術(shù)中使用的都比較頻繁，這些材料具有非常好的吸水膨脹性能，既能夠?qū)诓粩嗉庸蹋€能有效提升井壁的承受能力。通常，會采用段塞堵漏施工工藝進行堵漏。應(yīng)用這種方法，先要確定好合適的堵漏劑類型，再找準(zhǔn)位置用堵漏漿堵塞。在最開始時，憋壓值不能過大，可將堵漏漿緩慢依次擠入。還要注意，在進行分次注入堵漏漿時，不能一下子全部注滿，首次注入量在2/3左右，為了有效預(yù)防發(fā)生封門現(xiàn)象，可以采用間隔時間段為20min左右一次的間隙法進行擠壓。

比如，先要找準(zhǔn)漏層，然后選擇與鉆井漿液密度相一致的堵漏劑。然后，在距離漏層頂50m左右的位置處放入鉆桿，將已經(jīng)調(diào)配好的堵漏漿迅速泵入漏失層段，在操作過程中還要把控好堵漏漿的注入量。如果漏速比較小且井筒非常容易滿，可在允許條件范圍內(nèi)使用關(guān)井?dāng)D壓模式。如果漏失情況比較嚴(yán)重且井筒不容易滿，為了避免可能出現(xiàn)卡鉆狀況發(fā)生，就先要在安全井段起鉆并使用定時活動鉆具進行擠壓施工。對堵漏效果的判斷可以通過憋壓過程中套壓數(shù)值的大小變化來實現(xiàn)，數(shù)值越高堵漏效果越好。

4.2 循環(huán)法堵漏施工技術(shù)分析

在鉆井工程發(fā)生井漏之后，也可以充分應(yīng)用物理法隨鉆防漏技術(shù)進行處理，滲漏量比較輕的地層中比較適用這種技術(shù)，這項技術(shù)通常稱之為循環(huán)法。因為漏層剛被鉆開且井段沒有完全被暴露出來，這時井中的多漏失層段往往存在著裂縫比較小，而且擠壓位置也不能判定清楚，這時可以實施循環(huán)法堵漏技術(shù)。運用這種方法進行堵漏時，要選用大水眼的鉆頭，主要對地層裂縫利用隨鉆堵漏劑的微顆粒進行不斷堵塞并反復(fù)壓實，期間還要對鉆具進行不間斷的活動，以此達到既保證鉆井工程穩(wěn)定又滿足堵漏效果的目的。

比如，選擇大水眼鉆頭后，將4%左右的自適應(yīng)堵漏劑加入在鉆井液中，然后根據(jù)配方對鉆井液進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，這樣的鉆井液才有比較高的可泵性。同時，為了有效防止卡鉆現(xiàn)象的發(fā)生，還要將鉆具在這個過程中進行不間斷地活動。

4.3 復(fù)合堵漏施工技術(shù)分析

在整個鉆井施工中，堵漏工藝的好壞關(guān)乎著整個工程是否可以順利進行。在當(dāng)今石油鉆井中，復(fù)合承壓劑混合水泥堵漏技術(shù)是比較先進的工藝。它能夠?qū)λ芯┪恢猛ㄟ^循環(huán)工藝與轉(zhuǎn)換工藝進行有效灌注，將一切漏失問題給予充分解決。采用這種工藝最大的優(yōu)點是能夠有效控堵漏失部位，并將鉆井液可能向外流出的情況盡可能降到最低，既可以保證石油開采率得以逐步提升，又極大提高了石油產(chǎn)量。井漏的處理也可以使用復(fù)合化學(xué)凝膠堵漏技術(shù)進行恰當(dāng)處理，因為這種技術(shù)所使用的化學(xué)材料不僅具有易變形的特征，而且還可以在地層中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能夠很好地進入地層中的空隙中并進行有力封堵，具體使用效果非常好，通常廣泛使用在復(fù)雜多變的地層中。壓差堵漏技術(shù)也是目前使用的比較先進的堵漏工藝，這種技術(shù)能夠承受高壓能力，對溫度的適應(yīng)范圍比較廣，采用的堵漏劑不僅耐酸堿耐腐蝕，而且能承受比較惡劣的作業(yè)環(huán)境。這種工藝并不需要較好的專業(yè)設(shè)備，而且操作比較簡單，能夠有效實現(xiàn)快速堵漏。

此外，在整個鉆井過程中，工作人員不僅要充分掌握區(qū)域地質(zhì)特征，對易發(fā)生井漏的井段進行預(yù)警，采取合理的鉆井施工工藝。此外，對整個鉆井工程的相關(guān)施工人員做好崗前培訓(xùn)工作，提升安全意識，掌握防漏堵漏技術(shù)，將井漏發(fā)生的概率降至最低。

5 結(jié)束語

鉆井是一項高風(fēng)險、高投入的工程，對鉆井施工工藝技術(shù)要求較高，一旦發(fā)生工程事故，不僅危及鉆井作業(yè)人員生命安全，也給企業(yè)造成不可估量的經(jīng)濟損失，要采取一切技術(shù)措施減少、甚至杜絕工程事故的發(fā)生。井涌是較為常見的工程事故，如果不能得到及時有效的處理，能夠釀成井塌或者井噴等重大工程事故，必須要予以重視。在鉆井過程中加強井漏事故的預(yù)防，并采用科學(xué)合理的堵漏技術(shù)，從最大程度上將井漏造成的危害降到最低。保證鉆井施工安全，提升企業(yè)經(jīng)濟效益。