蘇北沙埝地區(qū)井漏現(xiàn)狀與防治對策分析

孫 振，宋碧濤，竇正道，賈利春，劉景濤

（1.江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇揚州225009；2.中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249；3.西北油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆烏魯木齊830000）

蘇北沙埝地區(qū)井漏現(xiàn)狀與防治對策分析

孫 振*1，宋碧濤1，竇正道1，賈利春2，劉景濤3

（1.江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇揚州225009；2.中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249；3.西北油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆烏魯木齊830000）

江蘇油田地層破碎，斷裂層眾多，輝綠巖、玄武巖等火成巖在各區(qū)塊分布較廣，極易井漏，特別是沙埝等區(qū)塊的輝綠巖地層和斷層漏失，以及沙埝地區(qū)上部鹽城組的砂礫巖滲漏，給鉆井施工帶來嚴重影響，造成了較大的經(jīng)濟損失。通過研究分析沙埝地區(qū)井漏現(xiàn)狀及漏失成因，可知沙埝地區(qū)上部地層主要以砂礫巖滲漏為主，下部地層則以裂縫性漏失以及斷層導致漏失等為主，探討該地區(qū)井漏防治的對策，對上部滲漏可采用高性能的鉆井液實施隨鉆堵漏，對于下部地層，在漏失不嚴重的情況下，可考慮采取橋接堵漏和隨鉆堵漏，嚴重的則采取水泥堵漏和波紋管堵漏，現(xiàn)場應用效果顯著，為后續(xù)井漏防治提供借鑒。

沙埝地區(qū)；滲漏；裂縫性漏失；隨鉆堵漏

1 概述

井漏是一種在鉆井過程中鉆井液、水泥漿或其他工作液漏入地層孔隙空間的現(xiàn)象。它是在鉆井、固井或修井等各種井下作業(yè)過程中，各種工作液在壓差的作用下，流入地層的一種井下復雜情況[1-2]。

井漏主要有3種類型：滲透型漏失、裂縫型漏失和孔洞型漏失[3]。此外，對于一些處于開發(fā)中后期、壓力虧空的老油區(qū)，也會導致漏失的出現(xiàn)。井漏既提高了鉆井開發(fā)成本，又浪費大量鉆井時間，影響測井、錄井效果，而且常引起井涌、卡鉆、井塌等一系列事故，是鉆井工程中最普遍最常見的技術(shù)難題之一。

江蘇油田地層破碎，斷裂層眾多，變質(zhì)巖（輝綠巖）、玄武巖在各區(qū)塊分布較廣，井漏頻發(fā)。江蘇油田自1990～2005年發(fā)生井漏的112口井有過統(tǒng)計，共發(fā)生205次，累積漏失鉆井液21400m3，井漏復雜時間10474h，合436.4d。此外，由井漏還導致大量的井塌、卡鉆等事故，給鉆井生產(chǎn)造成了巨大的經(jīng)濟損失[4]。尤其是沙埝等區(qū)塊的輝綠巖地層和斷層，給鉆井帶來嚴重的影響。

因此，通過研究分析沙埝地區(qū)井漏現(xiàn)狀及漏失成因，探討沙埝地區(qū)井漏防治的對策，并結(jié)合現(xiàn)場實例分析堵漏效果，為后續(xù)井漏防治提供借鑒。

2 沙埝地區(qū)井漏現(xiàn)狀分析

蘇北沙埝區(qū)塊是江蘇油田一個主要的易漏失區(qū)塊，漏失層主要分布于戴南組、阜寧組，為輝綠巖裂縫漏失，漏速從3m3/h到失返；漏失量大，單井漏失量最高達1322m3(沙19-11井)，多為鉆進中的突發(fā)生性漏失。另外，沙19斷塊在鹽城組也發(fā)生砂礫巖滲漏和玄武巖裂縫漏失，并且漏失井段分布較長（井深700～1900m），長達1000多米[5]。沙埝地區(qū)發(fā)育地層概況如表1所示。

在對沙埝地區(qū)從1994年以來的32口發(fā)生漏失的井進行統(tǒng)計時發(fā)現(xiàn)，共發(fā)生了49次井漏，包括砂礫巖滲漏13次，輝綠巖、玄武巖裂縫漏失34次，斷層漏失2次。這其中上部地層的鹽城組主要以砂礫巖滲漏為主，下部地層的戴南組、阜寧組則以裂縫性漏失以及斷層導致漏失等為主（見圖1）。

對于砂礫巖、砂巖等粗顆粒的未膠結(jié)或膠結(jié)較差的滲透性良好的地層，鉆井液在井內(nèi)壓差的作用下漏入巖層孔隙，但一般漏失量較小，漏速較慢，在10m3/h以內(nèi)。這種漏失一旦發(fā)生，可一直持續(xù)到鉆井液中固體顆粒將地層孔隙封堵住，否則將一直進行下去。

表1 沙埝區(qū)塊地質(zhì)分層簡表

圖1 沙埝地區(qū)井漏統(tǒng)計圖

對于輝綠巖、玄武巖等孔隙和裂縫發(fā)育的地層，裂縫為主要漏失通道，漏失發(fā)生突然，漏速視裂縫大小而定，裂縫性漏失通常的漏速一般在20～100m3/h不等。沙埝地區(qū)漏失層厚度一般在100～150m左右，堵漏難度大（見圖2）。

圖2 井漏類型示意圖

另外，該區(qū)塊注水井多，且經(jīng)過多次的酸化壓裂作業(yè)，使得地層進一步破碎，鉆井遇到這些地層時更容易發(fā)生井漏。而且井下壓力系統(tǒng)紊亂。鉆調(diào)整井時，為平衡地層高壓鉆井液密度相應提高，增大了井內(nèi)液柱壓力與易漏地層的正壓差，鉆進中易出現(xiàn)上漏下溢等復雜情況，給鉆井防漏堵漏工作帶來極大挑戰(zhàn)[5]。

3 沙埝地區(qū)井漏防治對策

由于井漏的諸多危害，因此，在鉆井等施工作業(yè)中對付井漏首先要做好預防工作。

在設(shè)計一口井之前，要掌握準確的地質(zhì)資料，結(jié)合三壓力剖面，對復雜地層進行預判。優(yōu)化工程設(shè)計，設(shè)計合理的井身結(jié)構(gòu)，初步判別漏失層后，在保證安全的情況下盡可能將漏失層與高壓層封隔；確定安全密度窗口，優(yōu)選鉆井液的類型、密度、粘度、性能參數(shù)，盡可能降低鉆井液動壓力。根據(jù)已有的鉆井施工防漏堵漏操作和應用情況，分析出該地區(qū)不同地層的井漏防治對策如下。

3.1 砂礫巖滲漏

沙埝地區(qū)上部主要是鹽城組的砂礫巖滲透性漏失，可以采用高性能的隨鉆堵漏鉆井液，對已知漏失層段實施隨鉆堵漏，在漏失發(fā)生的最初階段進行阻止，防止鉆井液大量進入易漏地層，保證井眼物化環(huán)境不發(fā)生顯著改變，保持井眼穩(wěn)定，并采用相應的材料強化井壁，井漏自然消失。常用方法為：

（1）鉆遇漏失層位前，在鉆井液中添加堵漏材料（砂礫巖滲漏以細顆粒為主，裂縫性漏失為中細顆粒）進行隨鉆堵漏；從圖3可以看出，堵漏顆粒的粒徑分布對形成致密、高效的封堵體起著至關(guān)重要的作用。

（2）在鉆穿漏失層后，憋壓擠堵一段時間，保證堵漏材料在漏失通道內(nèi)形成足夠強度的堵漏橋塞。

（3）確保漏失層承壓能力符合下部鉆進要求后，開動振動篩，篩除堵漏材料，恢復正常鉆進。

這里以沙68井上部發(fā)生滲漏后的處理措施為實例，簡單介紹下處理沙埝地區(qū)滲透性漏失的常規(guī)防治措施。因為該井漏失速度較小，故處理方法較簡單，見表2。

3.2 火成巖裂縫性漏失

沙埝地區(qū)下部漏層主要是戴南組、阜寧組的輝綠巖、玄武巖裂縫漏失。對于不嚴重的裂縫性漏失通?？刹捎脴蚪佣侣┓ㄟM行處理，即將堵漏材料按一定比例配置成堵漏漿使固體顆粒堵塞裂縫、孔隙通道，通過擠壓變形堵塞剛性顆粒、纖維和片狀堵漏劑封堵后所剩下的孔隙達到堵漏的目的。一般用堵漏物堵塞，根據(jù)漏速不同，可注入鋸末粉、棉籽殼、核桃殼、谷殼、水泥漿及石灰乳等[6-7]。

表2 沙68井漏處理措施

圖3 堵漏顆粒粒徑對堵漏的效果

此外，隨鉆堵漏技術(shù)對于漏失量不大的裂縫性漏失同樣有較好的效果，以沙埝地區(qū)另一口井沙25平1發(fā)生漏失后的處理措施為例。

該井在鉆進過程中出現(xiàn)2次井漏。在上部鹽城組（Ny）井深780m，鉆遇輝綠巖，發(fā)生裂縫漏失，漏速24m3/h，先期采用CaCO3+土粉+MV-CMC+MMCA堵漏，后改為CaCO3+橡膠粒子+復堵Ⅱ型提高堵漏效果。整個堵漏期間，降低排量及API失水，密度由1.08g/cm3提高到1.14g/cm3，防止井壁垮塌，粘度由40s提高至48s，提高攜巖能力。漏速降低，直至堵漏結(jié)束，未出現(xiàn)大的漏失，共漏失20m3；在下部戴南組（Ed）井深2100～2102m，發(fā)生輝綠巖裂縫漏失，漏速30m3/h，先期采用KD-23，后為復堵Ⅱ型+混合堵漏劑+鋸末+ MMCA。整個堵漏期間，降低排量及API失水，提密度提粘度。一直隨鉆堵漏鉆進至2259.65m，鉆穿輝綠巖，地層穩(wěn)定后，調(diào)整泥漿性能，然后換PDC鉆頭正常鉆進，隨鉆堵漏鉆進結(jié)束，共漏失26m3。堵漏效果較為理想。

由上述現(xiàn)場實例應用可知，針對沙埝地區(qū)井漏的特征，采用合理的隨鉆堵漏技術(shù)可取得良好的堵漏效果，既節(jié)省了大量施工成本，也提高了鉆井時效。

3.3 惡性失返性漏失

對于一些大的裂縫性漏失或是斷層漏失，鉆井液失返，常規(guī)橋接堵漏方法和隨鉆堵漏技術(shù)難以取得好的效果，則需要采取更有效的方法。下面2種方法，在沙埝地區(qū)的多口井中使用過，并取得較好效果。

（1）水泥堵漏，其施工步驟為：

①確定灌漿之前，首先摸清復雜地層的類型、特點，如破碎程度、孔隙、裂隙或溶隙的大小延伸范圍以及與其地層的聯(lián)系；含水情況（水位）及復雜地層的厚度位置等。仔細分析是坍塌、漏水的程度以便確定灌注的深度，水泥漿的用量及灌注方法。

②選用水泥品種，檢查水泥質(zhì)量，確定水泥配方。減水劑、促凝早強劑、速凝劑，生產(chǎn)中常根據(jù)各種需要而在用水泥進行護孔或堵漏作業(yè)時有選擇地添加它們。

③選取水泥漿灌注方法。主要有水泵灌注法、灌注灌注法、干料投入法等方法。

以沙埝地區(qū)鉆探的沙7-21井漏處理措施概況為例。

該井在鉆至2116.37m時發(fā)現(xiàn)油氣侵，溢流速度為40m3/h，鉆井液量增加20m3。密度由1.17g/cm3最低降至0.98g/cm3，粘度由64s升至82s。注入加重漿80m3（密度1.50）后地層即有進無出，分析原因可能有：①1810～1890m之間的斷層承受不了加重漿的液柱壓力而誘發(fā)裂縫性井漏；②產(chǎn)層（2116.37m）因壓差過大而誘導裂縫漏失；③輝綠巖地層承壓能力差，產(chǎn)生誘導裂縫性漏失。在密度提至1.39g/cm3時再次發(fā)生漏失，漏速為100m3/h，計漏失80m3。現(xiàn)場分別在1811.5m、1982m、1781.85m三次注水泥封堵，前兩次沒有成功，第三次成功，漏失539m3。常規(guī)堵漏無法湊效，注水泥效果較好。

（2）波紋管堵漏。對于一些漏層比較單一、明確，地層穩(wěn)固，段長通常在數(shù)米至幾十米之間的層段，常規(guī)方法堵漏不能取得良好效果時，則可以考慮使用膨脹波紋管對其進行封隔，徹底解決井漏問題。

其技術(shù)思路是先強行鉆穿漏層，下入塑性變形量大的金屬管柱到預定井段，利用水力或機械力使其產(chǎn)生永久塑性變形而將其內(nèi)徑擴大到需要的尺寸，從而達到增大套管，實現(xiàn)節(jié)省井眼尺寸、封隔復雜層段[8]并能滿足下步鉆井和后續(xù)開采施工的目的。

2011年12月初正在沙埝地區(qū)鉆進的沙20-70井發(fā)生嚴重漏失，漏失鉆井液1044.5m3，消耗各類鉆井液材料200t。施工技術(shù)人員經(jīng)過認真分析井下情況，采用?215.9mm膨脹波紋管堵漏技術(shù)方案。下入58.3m膨脹波紋管，整個施工過程中的擴眼、膨脹管串下入、液壓和機械膨脹等均順利實施，用時3d，就徹底解決了這一嚴重井漏問題。由此可見，膨脹管堵漏技術(shù)在江蘇油田有著良好的應用前景。圖4為波紋膨脹管管件圖。

圖4 波紋膨脹管管件

除了上面介紹到的防漏堵漏措施外，重點在鉆井施工中做好井漏的預防措施，規(guī)范操作，杜絕人為的操作失誤而導致井漏復雜或事故的發(fā)生。優(yōu)化鉆井參數(shù)，謹慎處理漏層段操作，如在易漏的地層中鉆進，要降低排量和泵壓，起下鉆和接單根時要控制好速度，避免產(chǎn)生過大的激動壓力壓漏地層。發(fā)現(xiàn)微小漏失時要降低排量[6]。強化坐崗，在易漏地層鉆進密切關(guān)注井口返漿和泥漿罐液面變化情況，盡可能在第一時間發(fā)現(xiàn)井漏，為隨后的堵漏工作贏得時間。

4 結(jié)論與認識

（1）統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)沙埝地區(qū)漏失層位上部主要以砂礫巖滲漏為主，下部地層則以裂縫性漏失以及斷層漏失等為主；

（2）處理井漏應以預防為主，針對漏失地層特點制定合理的防漏堵漏預案；

（3）針對沙埝區(qū)塊漏失的特點，采取隨鉆堵漏時，在漏失發(fā)生的最初階段進行堵漏，防止鉆井液大量進入易漏地層，并采用相應的堵漏材料強化井壁，努力提高地層承壓能力；

（4）鉆井施工中做好井漏預防，規(guī)范操作，強化坐崗，避免人為地操作失誤而導致井漏復雜或事故的發(fā)生。

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TE28

A

1004-5716(2015)05-0027-04

2014-04-25

2014-05-22

孫振（1984-），男（漢族），江蘇徐州人，助理工程師，現(xiàn)從事鉆井設(shè)計研究工作。