鉆井工程中井漏預(yù)防及堵漏技術(shù)

唐得勇

（大慶鉆探工程公司，黑龍江 大慶 163000）

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，石油及天然氣資源需求量不斷上升，僅靠國內(nèi)油氣田產(chǎn)量供不應(yīng)求，油氣資源進(jìn)口比重不斷上升，雖然在一定程度上解決了能源緊缺的局面，但不利于國家油氣供應(yīng)戰(zhàn)略安全。國內(nèi)油田企業(yè)加大了勘探開發(fā)力度，石油勘探技術(shù)不斷提升。但是，在石油鉆井的過程中，依然存在井漏現(xiàn)象頻發(fā)的情況，容易造成嚴(yán)重后果，不僅耽誤鉆井施工進(jìn)度，嚴(yán)重的情況會(huì)誘發(fā)井噴等嚴(yán)重的惡性工程事故[1-3]。所以，有必要深入研究鉆井工程中的井漏預(yù)防，以及堵漏技術(shù)。加強(qiáng)對(duì)井漏事故的預(yù)防，提高堵漏技術(shù)應(yīng)用水平，促進(jìn)我國石油勘探工作長效發(fā)展。

1 鉆井工程中井漏的原因

進(jìn)行鉆井作業(yè)的過程中，主要有兩個(gè)因素會(huì)引發(fā)井漏。一方面，自然因素會(huì)引導(dǎo)漏失，對(duì)于地質(zhì)相對(duì)硬脆的地層而言，容易受到裂縫的影響，同時(shí)，會(huì)受到風(fēng)化作用的影響，這種情況容易加劇漏失通道的形成。一些砂礫巖的滲透率較高，且膠結(jié)性較弱，這類砂礫巖的孔隙具有較好的連通性，孔隙就是主要的漏失通道。同時(shí)，鉆井液具有較高的密度，也容易引發(fā)井漏問題[4]。對(duì)于一些滲透率較低的砂礫巖就不容易出現(xiàn)井漏現(xiàn)象。此外，在鉆井作業(yè)中，常見的碳酸鹽巖有白云巖以及石灰?guī)r，受到風(fēng)化作用的影響，容易出現(xiàn)漏失通道，進(jìn)而引發(fā)井漏。另一方面，人為因素會(huì)引發(fā)漏失。在施工過程中，地層破裂和井眼壓力之間，容易形成較大的壓力差，容易在井眼的周圍發(fā)生裂縫問題，導(dǎo)致井漏問題。在開發(fā)和勘察地下資源的時(shí)候，地層孔隙壓力會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致其縱向的壓力系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，采用注水開發(fā)的方式，容易導(dǎo)致地層破裂壓力發(fā)生變化，進(jìn)而出現(xiàn)較大的高低壓差。在進(jìn)行該類施工的過程中，一旦沒有應(yīng)用相應(yīng)的防護(hù)措施，沒有對(duì)鉆井液進(jìn)行良好的控制，抗壓強(qiáng)度相對(duì)薄弱之處便會(huì)出現(xiàn)井漏問題。

井漏在鉆井現(xiàn)場(chǎng)也是最為常見的工程異常情況，井漏如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)造成嚴(yán)重的鉆井工程事故。井漏按照漏失量大小分為大漏、小漏、滲漏，以及只進(jìn)不出漏失。井漏不僅會(huì)增加鉆井液的損失量，還好造成鉆井施工成本上升，成為重大的鉆井工程事故的誘因。發(fā)生井漏最常見的是鉆遇裂縫性地層，尤其是碳酸鹽巖地層或高孔隙的碎屑巖地層。同時(shí)由于鉆井液密度設(shè)置不合理，導(dǎo)致液柱壓力較大，大于地層破裂壓力，使得地層發(fā)生破裂，鉆井液進(jìn)入地層裂縫中發(fā)生漏失。在起下鉆過程中，由于鉆具下入速度較快，導(dǎo)致對(duì)地層發(fā)生沖擊，引起應(yīng)力激動(dòng)，使得地層破裂[5]。鉆進(jìn)過程中，鉆遇異常低壓地層，導(dǎo)致發(fā)生井漏。

在井漏事故中，只進(jìn)不出井漏會(huì)引起井壁坍塌、鉆具卡鉆的情況出現(xiàn)，如果出現(xiàn)井漏的位置上面有油氣層，可能會(huì)導(dǎo)致井噴事故的發(fā)生[6]。井漏事故處理起來較為困難，堵漏不僅浪費(fèi)鉆井液和堵漏劑，也會(huì)耽誤鉆井施工進(jìn)度，因此，加強(qiáng)對(duì)井漏事故的預(yù)防及處理具有重要意義。

2 井漏的判斷方法

為了及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)井漏事故，首先要熟悉區(qū)域地質(zhì)資料，對(duì)可能鉆遇的低壓地層或裂縫性地層進(jìn)行預(yù)測(cè)，做好壓力監(jiān)測(cè)，同時(shí)留意鉆井液池體積變化情況，及時(shí)準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)井漏事故。

在鉆進(jìn)過程中，對(duì)鉆井液的消耗量是比較大的，隨著鉆井液的消耗，要持續(xù)補(bǔ)充鉆井液量，只通過鉆井液液位來判斷井漏事故不夠準(zhǔn)確，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)井漏異常，需要結(jié)合其它工程參數(shù)，綜合判斷井漏事故的發(fā)生。在鉆井過程中，要準(zhǔn)確識(shí)別判斷地層巖性變化，如果鉆遇裂縫性地層，要提醒鉆井隊(duì)做好井漏預(yù)防措施，同時(shí)密切關(guān)注鉆井液出入口流量變化、總池體積變化、泵壓變化等，如果出現(xiàn)鉆井液出口流量下降、總池體積變小、泵壓下降等情況，即可判斷發(fā)生了井漏，要采取措施堵漏防漏[7]。在起下鉆過程中，也要預(yù)防井漏事故發(fā)生，起鉆過程中，要根據(jù)起出的鉆具體積與鉆井液量變化來判斷井漏事故。下鉆過程中，要防止鉆具下入過快產(chǎn)生激動(dòng)效應(yīng)，導(dǎo)致地層被壓漏，要根據(jù)鉆井液量變化來及時(shí)判斷井漏事故的發(fā)生?？傊?，全面考慮各種因素對(duì)井漏事故的影響，及時(shí)準(zhǔn)確地判斷井漏異常，采取有效的措施防漏堵漏，避免井漏事故擴(kuò)大導(dǎo)致嚴(yán)重的鉆井工程事故。

3 鉆井工程中井漏現(xiàn)象的預(yù)防措施

3.1 加強(qiáng)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

眾所周知，加強(qiáng)井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以有效預(yù)防井漏現(xiàn)象。相關(guān)人員可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考察，嚴(yán)格勘查該區(qū)域的水文和地質(zhì)情況，同時(shí)，以地層壓力剖面為基礎(chǔ)，可以建造合理的井身結(jié)構(gòu)，可以結(jié)合專業(yè)、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，保證合理性的前提下，設(shè)計(jì)井身的層次、井口的尺寸等內(nèi)容，保證相關(guān)因素符合工程的使用標(biāo)準(zhǔn)。倘若井身設(shè)計(jì)不夠合理，便會(huì)容易引發(fā)井漏現(xiàn)象。所以，在施工過程中，需要結(jié)合實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)井身的各個(gè)部位，保證其符合施工要求，設(shè)計(jì)人員不能依據(jù)個(gè)人的主觀想法進(jìn)行設(shè)計(jì)，防止埋下安全隱患，需要結(jié)合油氣層的位置以及完井方法等多方面內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性和科學(xué)性。

3.2 降低鉆井液動(dòng)壓力

在鉆井作業(yè)中，井筒中的液體動(dòng)壓力較高也會(huì)引發(fā)井漏問題，因此，在具體施工中，需要應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)手段，來控制其液動(dòng)壓力，可以有效降低井漏事故發(fā)生率。在具體施工過程中，需要結(jié)合作業(yè)的實(shí)際情況，選擇大小適宜的液動(dòng)壓力，以此來避免井漏以及井噴的問題。如果進(jìn)行施工的區(qū)域情況比較復(fù)雜，存在裂縫和孔洞的現(xiàn)象，鉆井液在進(jìn)入到地層的過程中，通常不會(huì)有過多阻力，孔隙的壓力和地層漏失壓力大體相同，在這種情況下，需要經(jīng)靜液柱壓力和孔隙的壓力保持統(tǒng)一?？傊@井液的密度容易影響液動(dòng)壓力。因此，在降低鉆井液壓力的過程中，必須要結(jié)合鉆井作業(yè)的實(shí)際情況，防止出現(xiàn)一些無意義的損失。

3.3 降低鉆井液環(huán)空壓耗

在鉆井工作中，降低鉆井液環(huán)空壓耗，可以有效防止井漏現(xiàn)象發(fā)生。在具體施工過程中，工作人員應(yīng)該意識(shí)到預(yù)防井漏的重要性，重視施工過程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，同時(shí)，合理選擇施工設(shè)備的結(jié)構(gòu)，保證鉆井液環(huán)空壓耗有效降低，才可以有效實(shí)現(xiàn)預(yù)防效果。詳細(xì)而言，具體操作方法如下：首先，在鉆屑攜帶的期間，應(yīng)該控制鉆井液的釋放量，將其降低。其次，必須要更具施工的具體情況，應(yīng)用有針對(duì)性的工具結(jié)構(gòu)，保證環(huán)空間隙的大小，降低井壁濾餅的損失。最后，在施工區(qū)域進(jìn)行到高坡的時(shí)候，可以控制鉆井液的濾失量，保證其減小，應(yīng)用厚度適中的濾餅，控制環(huán)空間隙。

3.4 其他技術(shù)措施

眾所周知，井漏現(xiàn)象會(huì)帶來一些危害，關(guān)乎工作人員的人身安全和社會(huì)發(fā)展。因此，在鉆井施工過程中，工作人員必須要堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，結(jié)合施工區(qū)域的具體情況，應(yīng)用相應(yīng)的預(yù)防技術(shù)，控制事故發(fā)生率。應(yīng)對(duì)井漏事故，除了以上幾種措施，還應(yīng)該控制下鉆過程中的力度，不能過緩，也不能過激，工作人員應(yīng)該盡量保證穩(wěn)定。對(duì)于開泵的過程，需要先轉(zhuǎn)動(dòng)，再進(jìn)行開泵，可以有效預(yù)防井漏問題。

4 鉆井工程中堵漏技術(shù)

4.1 選擇適宜堵漏材料

在鉆井作業(yè)中，一旦發(fā)生了井漏事故，則必須要及時(shí)找出事故的位置，同時(shí)，應(yīng)用行之有效的堵漏技術(shù)，對(duì)發(fā)生井漏的區(qū)域進(jìn)行修補(bǔ)。簡(jiǎn)言之，鉆井堵漏技術(shù)指的是在低壓地層中，應(yīng)用科學(xué)的堵漏材料，堵塞裂縫和孔隙，通過堵漏材料的吸水膨脹特性，對(duì)井壁進(jìn)行有效加固，有助于提升低壓地層的承壓能力。在市面上，常見的堵漏材料主要有幾種：其一，復(fù)合類材料；其二，專業(yè)堵漏劑；其三，纖維類材料。

4.2 應(yīng)用現(xiàn)代化堵漏方法

應(yīng)對(duì)井漏事故常用的方法有以下幾種：其一，隨鉆堵漏法；其二，固結(jié)堵漏法；其三，橋接堵漏法，工作人員必須要結(jié)合事故的實(shí)際情況，應(yīng)用有針對(duì)性的方法，來修補(bǔ)井漏的區(qū)域。在具體的鉆井工程中，如果發(fā)生井漏事故，第一步是要找出井漏層面的具體位置，此外，需要詳細(xì)了解井漏發(fā)生的實(shí)際規(guī)模，掌握具體數(shù)據(jù)，只有這樣，才可以保證應(yīng)用堵漏方法的針對(duì)性和可行性，有效進(jìn)行修補(bǔ)。所以，必須要重視確定井漏位置的工作，保證堵漏技術(shù)的良好實(shí)施。

4.3 井漏發(fā)生位置確定方法

確定井漏位置主要有以下幾種方法：第一，觀察法。該種方法主要是對(duì)施工情況進(jìn)行嚴(yán)格觀察，同時(shí)，需要觀察鉆井液的密度等數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合分析，明確事故發(fā)生的具體位置。第二，環(huán)空摩阻法。該種方法一般是測(cè)量鉆井液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)出口的流向和漏失量，通過精準(zhǔn)的測(cè)量，將測(cè)量的結(jié)果代入數(shù)學(xué)計(jì)算公式，進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算，進(jìn)而推算出發(fā)生井漏的位置。第三，示蹤劑法。詳細(xì)來說，該種方法可以分析出管路中鉆井液的具體循環(huán)的時(shí)間，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)，可以確定事故發(fā)生的層面位置。應(yīng)用該種方法，需在事故發(fā)生之間，在鉆井液中放入示蹤劑，一旦發(fā)生井漏現(xiàn)象，工作人員可以將示蹤劑運(yùn)行7d的時(shí)間，和井漏現(xiàn)象發(fā)生之后，示蹤劑運(yùn)行7d 的時(shí)間進(jìn)行精準(zhǔn)對(duì)比，可以推斷出事故位置。第四，井溫測(cè)量法。在鉆井工程中，鉆井液不斷流動(dòng)，各個(gè)層面的實(shí)際溫度會(huì)出現(xiàn)變化，因此，可以應(yīng)用該種方法進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合測(cè)量的結(jié)果來判定井漏事故發(fā)生的位置。一旦有一個(gè)層面的溫度變化有問題，則這個(gè)層面出現(xiàn)井漏事故的可能性較大，必須要應(yīng)用有效措施進(jìn)行修補(bǔ)。

5 結(jié)束語

總而言之，井漏現(xiàn)象會(huì)影響鉆井工程的安全性，不僅會(huì)危害工作人員的人身安全，還會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。所以，有必要應(yīng)用有效的技術(shù)手段，預(yù)防和應(yīng)對(duì)井漏現(xiàn)象，同時(shí)，鉆井人員需要持續(xù)學(xué)習(xí)現(xiàn)代鉆井新技術(shù)，提高自身專業(yè)技能，加強(qiáng)鉆井施工過程中的異常情況監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患并快速有效地處理，避免鉆井安全事故發(fā)生，保證安全高效鉆井，實(shí)現(xiàn)鉆井工程項(xiàng)目效益最大化。