甘陜工區(qū)鉆井防漏堵漏技術分析與建議

洪衛(wèi)東

(中石化華北石油工程有限公司錄井公司，河南鄭州450042)

0 引言

甘陜工區(qū)自上至下發(fā)育6套漏失性地層(見表1)，區(qū)域上90%的井會發(fā)生不同程度的漏失，30%的井會發(fā)生失返性漏失，5%的井會發(fā)生惡性失返性漏失，井漏是鉆井施工過程中常見的井下復雜和事故。井漏頻發(fā)，防漏堵漏已成為影響2012年華北公司甘陜增儲上產會戰(zhàn)提速提效的主要問題。

表1 甘陜工區(qū)地層漏失情況

綜合分析，導致井漏的3大因素主要是存在漏失壓差，存在漏失通道，存在漏失空間。常見的漏失類型主要有滲透型漏失、裂縫型漏失、裂隙復合型漏失3類，自然裂縫和裂隙復合型漏失占井漏的90%以上。作業(yè)現(xiàn)場通常采取處理井漏的方法主要有調整鉆井液性能、隨鉆堵漏、橋漿堵漏、水泥漿堵漏及清水強鉆等，其中隨鉆堵漏、靜止堵漏和橋漿堵漏比較常用。

當井漏發(fā)生后，必須對漏失位置、壓力、通道和漏失嚴重程度等進行正確地分析判斷，才能正確地選擇堵漏材料，確定相應的堵漏方案，從而確保快速、高效、經濟地完成堵漏作業(yè)，提高堵漏效果。

1 影響堵漏效果的主要因素

甘陜工區(qū)惡性井漏頻繁，2012年度僅大型失返性井漏就高達93井次。其中HH12P29、HH12P30、HH37P77等典型的惡性井漏更是處理周期長，處理效果差，人力、物力、財力消耗大，直接經濟損失高達幾千萬。特別是在處理井漏問題上還存在一些技術“瓶頸”，直接影響堵漏一次成功率。

1.1 漏層位置不確定性的影響

漏層位置的不確定性直接影響堵漏效果，找準漏層，正確判斷漏層性質是實施堵漏工藝技術的前提條件?，F(xiàn)場漏層判斷的主要方法有觀察法、綜合分析法、水動力學分析法等，但這些理論的實際操作和計算繁瑣復雜，還不能完全滿足現(xiàn)場的實際需要，現(xiàn)有方法和設備還不能完全解決漏層位置的確定問題。特別是長祼眼段、多漏失層的判斷更加困難，作業(yè)現(xiàn)場多數(shù)憑借經驗，結合現(xiàn)有技術手段推斷漏失層。

1.2 漏失壓力不確定性的影響

漏失壓力是影響堵漏工藝的關鍵參數(shù)，漏失壓力的不確定性直接影響堵漏工藝的實施效果。由于地層壓力的預測結果的可靠性差，這無疑給漏失壓力的確定增添了困難。

1.3 漏失通道不確定性的影響

漏失通道的開口尺寸是選擇堵漏材料的關鍵參數(shù)，漏失通道不確定性直接影響堵漏材料的正確選擇?，F(xiàn)階段現(xiàn)場主要依據漏速判斷漏失通道的張開程度，與實際情況誤差很大，無法準確判斷漏失層的孔、縫大小及有效漏失面積等與漏失通道相關的參數(shù)。

2 堵漏過程中存在的問題

發(fā)生井漏后往往易就事論事，常見的做法是：調整鉆井液性能或鉆井施工參數(shù)→向鉆井液中加堵漏材料→專門配堵漏漿→增大堵漏材料的顆粒直徑或復配比例、濃度→或采用其它的堵漏方法。由于影響漏失的“漏失壓差、通道、空間”三大影響參數(shù)不清，導致堵漏作業(yè)帶有一定的盲目性，堵漏成功率低、作業(yè)時間長、經濟損失大。

2.1 堵漏作業(yè)的盲目性問題

漏失后，未對漏失位置、漏失壓力、漏失通道等情況進行準確評估，往往采取經驗做法，選用小、中、大顆粒的堵漏材料或他們的復合材料，按不同級配、濃度配橋漿試堵，作業(yè)帶有一定的盲目性。如果橋堵失敗，就選用別的堵漏材料和堵漏方法，這樣不僅消耗大量的人力、物力、財力，還會影響堵漏效果，甚至導致井壁垮塌、卡鉆等復雜情況。

2.2 儲層的傷害問題

要使堵漏隔離環(huán)帶具有一定的承壓能力，堵漏材料必須進入漏失通道一定深度，形成的堵漏隔離環(huán)帶要有一定強度或承壓能力，防止鉆進、起下鉆、固井等作業(yè)過程中再次出現(xiàn)井漏。堵漏既要保證堵住漏失層避免再次發(fā)生井漏，也要考慮堵漏隔離環(huán)帶對儲層流體流動通道的破壞。選擇如核桃殼、鋸末等惰性、可酸溶性的低傷害堵漏材料保護儲層。

2.3 防漏工藝技術的局限性問題

只有弄清漏失位置、漏失壓力、漏失通道等基本情況，才可以有針對性地開展有效防漏堵漏，減小堵漏作業(yè)的難度，提高堵漏作業(yè)的成功率?，F(xiàn)有的防漏措施主要還是調整鉆井液的密度和粘切、控制起下鉆速度和泵排量等工程參數(shù)，以及進行隨鉆堵漏，對于裂縫、裂縫復合型等惡性井漏，這些措施遠遠不能達到防漏堵漏的目的。

3 漏失原因分析與應對措施

甘陜工區(qū)經常鉆遇漏失層主要有第四系黃土層，白堊系羅漢洞組、洛河組，侏羅系延安組及三疊延長組等地層，第四系黃土塬地層存在暗溝、裂縫及破碎膠結面，白堊、侏羅、三疊基巖發(fā)育垂直或水平裂隙及破碎帶等是發(fā)生大型或惡性失返性漏失的先決條件。

3.1 漏失原因

3.1.1 漏失層地質特性

第四系黃土塬垂直節(jié)理發(fā)育，部分區(qū)域存在暗溝、裂縫等漏失通道，易發(fā)生井漏，甚至失返。底部砂礫層膠結差，易發(fā)生失返性漏失;羅漢洞組砂巖粒度較粗，單層厚度大，較疏松，成巖性差，易發(fā)生滲漏及裂隙性漏失;洛河組砂巖發(fā)育，成巖性差，滲透性好，砂體厚度大，屬大孔高滲砂巖，常發(fā)育垂直或水平裂隙，易發(fā)生滲漏及裂隙性漏失;直羅組砂質巖發(fā)育，單層厚度大，粒度較粗，易發(fā)生滲漏和裂隙性漏失;延安組泥巖與砂巖略等厚互層，夾多層煤，砂巖欠發(fā)育，易發(fā)生滲漏和裂隙性漏失;延長組成巖性好，砂巖較致密，破碎條帶上易發(fā)生裂隙性漏失。

3.1.2 導致漏失的原因分析

滲透性砂巖層段發(fā)育，滲透性漏失層段長;存在區(qū)域性裂隙發(fā)育帶，漏層裂隙發(fā)育，連通性好，失返性漏失層段多;壓力系統(tǒng)復雜，漏層承壓能力低(一般2 MPa左右);地層水活躍，影響堵漏作業(yè)的橋接充填與膠結。

3.2 應對措施

甘陜工區(qū)防漏堵漏堅持預防為主、防堵結合，以隨鉆堵漏、橋漿靜堵為主，隨鉆堵漏是防止惡性、失返性漏失的重要措施。

3.2.1 第四系漏失的應對措施

結合第四系黃土塬垂直節(jié)理發(fā)育，存在暗溝、裂縫等漏失通道等地質特性，多屬大裂縫、大孔洞型的部分或失返性漏失。一開配制高粘泥漿，控速鉆進，以降低環(huán)空當量密度及壓漏黃土層的幾率。部分漏失時，可先進行短起或上下提拉糊井壁，然后加入部分橋堵材料堵漏;失返時，可配高濃橋堵漏漿堵漏或從井口直接加入橋堵材料等。

黃土層底部與基巖接觸帶屬孔隙、裂隙相互穿插共存的混合地層。交界面漏失時，可采用復合橋堵憋擠堵漏。

3.2.2 羅漢洞、洛河及直羅組漏失的應對措施

羅漢洞、洛河及直羅組砂巖厚度大，成巖性差，孔隙相對發(fā)育、滲透性極強。在一定的壓差下，砂體普遍存在孔隙性滲漏(一般2～20 m3/h)到大漏。部分漏失時，可先采取隨鉆堵漏或復配橋漿靜堵;失返時，可先靜止或復配橋漿靜堵、橋漿+水泥復合堵漏等堵漏措施。

3.2.3 延安、延長組目的層漏失的應對措施

延安、延長組目的層的破碎條帶上承壓性裂隙發(fā)育，地層的承壓能力差，易發(fā)生部分甚至失返性漏失，特別是垂直裂隙型漏失是最難處理一種。部分漏失時，可復配橋漿靜堵;失返時，可采取復配橋漿靜堵、橋漿+水泥等堵漏措施。

3.3 堵漏工藝

針對漏失層段長，裂隙發(fā)育，地層水活躍，漏層承壓能力低及漏層部分或充分暴露等問題，不同層段，不同漏失采取不同堵漏工藝技術措施。處理井漏的基本思路：一是封堵漏失通道，即堵漏;二是消除或降低井筒與漏層之間存在的正壓差;三是提高鉆井液在漏失通道中的流動阻力。

3.3.1 滲漏或部分漏失，多采取隨鉆堵漏工藝技術

對小于5 m3/h的滲漏，加增粘類材料提高泥漿粘度(一般5～10 s)即可堵漏;對5～10 m3/h小漏，在加增粘劑的基礎上，再加5%的惰性材料(如鋸末、棉纖維、石棉粉等)，漏失也會很快堵住;對大于10 m3/h漏失，在加增粘劑和惰性材料的基礎上混入巖屑堵漏效果也較好;對泥巖段小漏，可靜止利用粘土遇水膨脹封堵裂縫，也可達到堵漏的效果。

3.3.2 漏失量大的裂隙性漏失或有進無出的失返性漏失，多采用橋漿堵漏工藝技術

對小裂縫30～60 m3/h的大漏，可采用混合惰性材料堵漏，復配不同比例或濃度的大、中、小顆粒及纖維、片狀惰性填充材料進行5～8 h的橋漿靜堵;對大漏和失返性漏失，可用混合惰性材料復配膨脹劑靜止6～10 h的憋壓堵漏。

3.3.3 橋漿堵漏無法應對的失返性漏失，多采用橋漿+觸變水泥復合堵漏等其他堵漏工藝技術

對裂縫、孔洞以及嚴重虧空型的失返性漏失，特別長裸眼段及漏儲同層的失返性漏失，可用低密度膨脹型高強度橋漿堵漏;對地層水不活躍，漏層不超過2000 m的失返性漏失，也可用石灰石粉、水泥靜止憋壓堵漏;對地層水活動強烈，漏層不大于1000 m的失返性漏失，也可采用瞬間堵漏劑和油井水泥堵漏。

4 甘陜工區(qū)堵漏施工案例

4.1 HH12P29井堵漏情況

HH12P29井二開鉆進期間共鉆遇2套漏層，先后進行了13次橋接堵漏、注水泥堵漏。三開鉆進期間共鉆遇2套漏層，先后進行了26次橋接堵漏、注水泥堵漏。由于漏失通道開口尺寸、漏失壓力等漏層參數(shù)不確定，堵漏材料、堵漏方案的選擇性差，導致堵漏施工難度大，堵漏成功率低，累計漏失5300方，堵漏誤工20天。

4.2 HH12P30井堵漏情況

HH12P30井二開鉆進期間共鉆遇9套漏層，先后進行了38次橋接堵漏、膨脹橋堵塞堵漏、注水泥堵漏以及三者相結合方式的堵漏。由于長祼眼段，連續(xù)性裂縫群，加上漏失通道開口尺寸、漏失壓力等漏層參數(shù)不確定，堵漏材料、堵漏方案的選擇性差等問題，導致堵漏施工難度大，堵漏成功率低，累計漏失上萬方，堵漏誤工54.52天。

4.3 HH37P77井堵漏情況

HH37P77井二開鉆進期間共鉆遇8套漏層，先后進行了29次橋接堵漏、注水泥堵漏、膨脹橋堵塞堵漏、凝膠+橋堵等。三開鉆進期間共鉆遇1套漏層，先后進行了13次橋接堵漏、注水泥堵漏。由于漏失通道開口尺寸、漏失壓力等漏層參數(shù)不確定，堵漏材料、堵漏方案的選擇性差，導致堵漏施工難度大，堵漏成功率低，累計漏失3923 m3，堵漏誤工42.27天。

5 結論與建議

(1)防漏堵漏所面臨的最大問題就是地質情況的復雜性和不確定性。應用簡單、方便、直觀地方法實時監(jiān)測漏失位置，依據漏失壓力、漏失通道情況實施簡單有效的防漏堵漏措施。

(2)漏失通道張開度是選擇堵漏材料形狀、粒徑及復合級配符合基本依據，是及時快速地堵住漏層，提高堵漏時效，確保堵漏一次成功率的關鍵。

(3)現(xiàn)有的堵漏方法對于惡性裂縫性漏失還無法有效應對，堵漏工藝需要有突破。

(4)發(fā)展廣譜型堵漏材料滿足不同漏失通道尺寸的堵漏需要。

(5)實施充氣或泡沫鉆井液等欠平衡鉆井從根本上解決井眼漏失問題。

［1］ 王偉良.隴東地區(qū)洛河組大型漏失堵漏工藝技術探討［A］.2006年鉆井液學術研討會論文集［C］.2006.

［2］ 王富華.一種新型鉆井防漏堵漏劑的研究與應用［J］.鉆井液與完井液，2006，23(3).

［3］ 呂開河.鉆井工程中井漏預防與堵漏技術研究與應用［D］.北京：中國石油大學，2007.

［4］ Dennis S.Goldwood，等.堵漏手冊［Z］.李健鷹，唐代緒，譯.雪佛龍菲利普化工有限公司，2001.

［5］ 編委會.鉆井事故表現(xiàn)形式與反事故措施及事故處理手冊［M］.中國香港：中國科技文化出版社，2007.