深井鉆井漏層位置確定方法及技術(shù)展望

侯建平，文斌

（1.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065 2.延長(zhǎng)油田股份有限公司子長(zhǎng)采油廠，陜西西安 710075）

深井鉆井漏層位置確定方法及技術(shù)展望

侯建平1,2，文斌1

（1.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065 2.延長(zhǎng)油田股份有限公司子長(zhǎng)采油廠，陜西西安 710075）

井漏是油氣鉆井過程常見的復(fù)雜，井漏給鉆井作業(yè)帶來(lái)極大困難，嚴(yán)重影響鉆井進(jìn)度，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。深井超深井鉆井中，地層厚度大，層系多而復(fù)雜，找準(zhǔn)漏層位置是處理井漏的關(guān)鍵。通過廣泛調(diào)研，總結(jié)了幾種深井漏層位置的新技術(shù)，并分析了未來(lái)漏層位置確定技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

深井井漏漏層位置

目前國(guó)內(nèi)鉆井現(xiàn)場(chǎng)常用的漏層位置確定的方法有：①直接觀察分析法，主要是通過觀測(cè)鉆屑和巖心、觀察鉆進(jìn)情況及觀測(cè)鉆井液變化，更大程度上是憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)估算井漏層位；②環(huán)空摩阻法，鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生井漏，立壓將下降，立壓下降值的大小會(huì)取決于漏層位置和漏失量，依據(jù)漏失量及立壓變化值，可通過摩阻計(jì)算來(lái)初略判斷漏層位置；③動(dòng)液壓法，先正循環(huán)測(cè)出泥漿出口流量和漏失量，再反循環(huán)洗井，改變注入量直到漏失量和出口流量等于正循環(huán)時(shí)的流量，則可計(jì)算漏層位置。通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷漏層位置，或以上簡(jiǎn)單的幾種方法判斷漏層位置，其準(zhǔn)確性得不到保證，降低了堵漏成功率，導(dǎo)致我國(guó)目前井漏損失居高不下。

1 井漏原因

井漏發(fā)生必須滿足三個(gè)條件，其一，是鉆井液與地層之間處于正壓差狀態(tài)，即井筒液柱壓力大于地層孔隙壓力，則才能夠把鉆井液壓入漏失通道；其二，是地層中具有漏失通道或與通道相連的開放性空間，如孔隙、裂縫、溶洞等，那么井筒液體才會(huì)流入地層，獲得存儲(chǔ)空間；其三，是井筒工作液中固相的粒徑應(yīng)大于漏失通道的開口尺寸。

2 漏層位置確定

國(guó)外確定漏層位置大多采用儀器測(cè)試法，如放射性示蹤儀、渦流測(cè)試儀、聲波測(cè)試儀、井溫測(cè)試儀等。歸納幾種主要漏層位置確定方法如下。

2.1 放射性示蹤劑測(cè)量法

放射性示蹤法測(cè)試原理是通過在鉆井液中添加示蹤劑，并計(jì)算其在井筒循環(huán)管路中循環(huán)一周所需時(shí)間，以此表征鉆井液循環(huán)一周的時(shí)間。鉆井過程中發(fā)生井漏，因?yàn)椴糠帚@井液會(huì)漏入地層，致使漏層位置上部的鉆井液環(huán)空返減小，返出泥漿井口的時(shí)間增加。如果井漏發(fā)生前后，我們分別用示蹤劑測(cè)得鉆井液循環(huán)一周的時(shí)間為t1和t2，t1和t2之間存在一個(gè)時(shí)間差，該時(shí)間差即為由于井漏致使環(huán)空鉆井液返出井口的推遲時(shí)間。利用該時(shí)間差及鉆井液進(jìn)出口流量數(shù)據(jù)，即可得出漏層位置。

2.2 井溫測(cè)量法

井溫測(cè)量法的原理是利用了井筒內(nèi)鉆井液受地溫的影響將形成一定的溫度梯度的特性。如果鉆遇漏失層，漏層上部井筒內(nèi)具有一定溫度的鉆井液會(huì)進(jìn)入到漏層，而下部井筒鉆井液仍將保持較高的溫度。將地面溫度較低的鉆井液泵入井筒后，立即測(cè)量井溫，其鉆井液液柱的地溫梯度曲線將出現(xiàn)異常，異常處即為漏層位置。

2.3 轉(zhuǎn)子流量計(jì)法

轉(zhuǎn)子流量計(jì)法的原理是利用漏層處鉆井液的漏失使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增快，通過監(jiān)測(cè)流量計(jì)的流量增大，來(lái)判斷漏層位置。小型轉(zhuǎn)子流量計(jì)通常采用單根電纜下入井筒，測(cè)得不同井深位置的流量變化情況，流量突然變大處即為漏層位置。

2.4 熱電阻法

有一種電阻測(cè)量?jī)x為了確定漏層位置專門設(shè)計(jì)的，其是由電子儀、兩個(gè)電極、液體儲(chǔ)罐及扶正彈簧等結(jié)構(gòu)組成。儀器下端裝有記錄式的電阻溫度計(jì)，采用電纜把電阻測(cè)量?jī)x下入到可疑漏層位置，通過特殊注射器將儲(chǔ)罐內(nèi)的液體注入鉆井液，該儲(chǔ)罐液體的電阻非常大。如果漏層處于儀器下方，注入的高電阻液體將隨鉆井液下行，連續(xù)通過兩個(gè)電極，電極即向地面裝置發(fā)送信號(hào)；若漏層處于儀器上方，注入鉆井液內(nèi)的高電阻液體則不能到達(dá)電極位置，地面也接收不到信號(hào)。

2.5 傳感器測(cè)量法

傳感器是由中空金屬圓筒構(gòu)成，其底口截面積小于頂口截面積，金屬圓筒的一側(cè)開一個(gè)的窗孔，上面鑲裝著氯丁橡膠薄膜，薄膜上安有一個(gè)可在 2個(gè)固定電極之間前后活動(dòng)的電極。如果薄膜兩側(cè)壓力發(fā)生變化，電路中電位也將隨之發(fā)生變化，從中測(cè)得鉆井液的流量。如果儀器處于漏失點(diǎn)以上，地面裝置讀值正常；如果儀器處于漏失點(diǎn)，則液體不通過傳感器，地面則無(wú)信號(hào)顯示。將儀器在井筒內(nèi)緩慢下移，直到信號(hào)顯示從全流量降到無(wú)流量為止，該處即為漏失點(diǎn)。

3 發(fā)展趨勢(shì)

采用儀器測(cè)試方法來(lái)確定漏層位置需專業(yè)化人員隊(duì)伍而且通常成本較高，國(guó)內(nèi)目前仍尚無(wú)成熟的漏層位置測(cè)試相應(yīng)儀器。隨著油田開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，處理井漏的要求不斷提高，那么對(duì)井漏測(cè)試儀器的需求會(huì)變大。一方面，將從目前只能通過單一指標(biāo)如壓力、溫度等確定漏層位置甚至經(jīng)驗(yàn)方法，發(fā)展到能夠多個(gè)指標(biāo)檢測(cè)儀器，即多功能檢測(cè)是未來(lái)發(fā)展主方向。另一方面，提高儀器設(shè)備的材料和組成要求也是未來(lái)漏層位置確定技術(shù)發(fā)展的一大方向。此外，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外大多確定漏層位置的儀器均采用電纜式為井下儀器提供能量，電纜線量大，檢測(cè)費(fèi)用高，尤其是深井超深井，遠(yuǎn)離基地的海洋、沙漠地帶、山區(qū)，其費(fèi)用更加昂貴。所以，無(wú)電纜式井下測(cè)量?jī)x是另一大趨勢(shì)?？偠灾?，需加快儀器測(cè)試研發(fā)與專業(yè)化人員隊(duì)伍建設(shè)，以滿足防漏堵漏的技術(shù)要求。在儀器測(cè)試過程研發(fā)中，需相應(yīng)地加強(qiáng)與儀器測(cè)試配套軟件的開發(fā)，并基于施工現(xiàn)場(chǎng)案例和地層模擬實(shí)驗(yàn)等，建立有關(guān)井漏的強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫(kù)，通過測(cè)試儀器和數(shù)據(jù)庫(kù)支持，直接確定漏層位置及漏失類型，并給出有效的堵漏工藝措施，從而提高鉆探和鉆井施工的效率。

4 總結(jié)

處理井漏的關(guān)鍵在于確定漏層位置，國(guó)內(nèi)目前常用的井漏位置確定方法可靠性較差。本文介紹了幾種較新的方法，如放射性示蹤劑測(cè)量法、井溫測(cè)量法、轉(zhuǎn)子流量計(jì)法、熱電阻法、傳感器測(cè)量法，并分析了井漏位置確定方法的發(fā)展方向。

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