鉆井液堵漏材料與防漏堵漏技術(shù)研究

聶天宇，郭建彬，劉 鋒

（1.新疆貝肯能源工程股份有限公司，新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依 834000；2.中城投第十一集團(tuán)生態(tài)環(huán)境有限公司，四川成都 610500）

石油鉆井存在較強(qiáng)的繁瑣性，相關(guān)工作者在鉆井勘探期間很容易受到地質(zhì)條件、氣候條件等諸多方面的干擾，而由地下復(fù)雜地層所導(dǎo)致的井漏問(wèn)題會(huì)對(duì)鉆井井壁的可靠性產(chǎn)生直接的影響。因此，本文針對(duì)鉆井液堵漏材料與防漏堵漏技術(shù)進(jìn)行探討具有一定的實(shí)踐意義。

1 鉆井液堵漏材料

1）高濾失堵漏材料。針對(duì)該材料來(lái)說(shuō)，其實(shí)際上是由以下材料按比例混合而成的：一是滲濾性材料；二是硅藻土；三是纖維狀材料。同時(shí)該材料在因滲漏所造成的井漏事故亦或是因漏失而造成的井漏事故中較為適用。使用該材料，其可以基于漏失層壓差的不斷作用之下及時(shí)演變成相應(yīng)的濾餅而達(dá)到防漏堵漏的效果。結(jié)合相關(guān)實(shí)踐調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，該材料在國(guó)內(nèi)外有較多的型號(hào)。

2）柔彈性堵漏材料。該材料指的是擁有優(yōu)質(zhì)的彈性、一定韌性的堵漏材料。該材料滲透到井壁堵漏期間可以在無(wú)形當(dāng)中基于鉆井液擠壓以及擴(kuò)充填充壓力的不斷作用下，結(jié)合井漏漏點(diǎn)的形狀等相關(guān)方面加以填補(bǔ)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)井壁裂縫的有效封堵。一般而言，該材料通常以彈性石墨材料為主，其結(jié)合材料構(gòu)成的不同可以將其分為以下幾個(gè)系列：一是LCLUBE 系列；二是STEELSEAL 系列。該材料是將石墨材料當(dāng)作主要材料，其所存在的雙組分碳結(jié)構(gòu)可在很大程度上保障堵漏材料擁有較強(qiáng)的彈性，可以實(shí)現(xiàn)自由擴(kuò)張以及收縮的目的，并在充分依據(jù)井漏漏點(diǎn)特性的基礎(chǔ)上演變成與之相匹配的形狀以實(shí)現(xiàn)對(duì)漏點(diǎn)的科學(xué)封堵。

3）聚合物凝膠堵漏材料。該材料實(shí)際上是由凝膠類材料組合而成的，相關(guān)工作者在使用該材料開(kāi)展封堵工作期間，其所存在的凝膠特性可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫壓力傳導(dǎo)的有效隔離。不高的固相含量可以快速地自適應(yīng)漏失通道并基于鉆井液壓力等相關(guān)壓力的不斷作用之下滲透到相應(yīng)的通道中，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)漏失通道的有效封堵。除此之外，該材料還存在著以下幾種能力：一是黏滯阻力；二是抗剪切能力。可以和其他材料融合一起應(yīng)用，可以起到顯著的封堵作用。

4）水泥漿封堵材料。結(jié)合相關(guān)資料可以發(fā)現(xiàn)，該材料主要是由以下材料按比例混合而成的：一是水泥；二是石灰；三是石膏；四是硅酸鹽等。與其他堵漏材料相比，水泥漿封堵材料的承壓性能效果顯著，對(duì)解決嚴(yán)重漏失層期間起著不容小覷的作用。但它的阻滯性不足，容易被鉆井液被沖走。所以這就要求相關(guān)工作者在使用該材料開(kāi)展封堵工作時(shí)通過(guò)把水泥漿泵送到井下漏層并維持足夠的固化時(shí)間，借助于該材料的固化性能以實(shí)現(xiàn)對(duì)漏失通道的有效封堵。

5）膨脹堵漏材料。對(duì)于該材料來(lái)說(shuō)，其實(shí)際上是使用材料遇水膨脹的膨脹特性，相關(guān)工作者將這種材料應(yīng)用到漏失層之后就會(huì)看到其借助于水化膨脹為其原有體積的幾倍，實(shí)現(xiàn)對(duì)漏失通道的全面封堵，在整個(gè)環(huán)節(jié)中不會(huì)花費(fèi)較多的時(shí)間和精力，特別在因裂縫、坍塌所誘發(fā)的漏失處理中可以發(fā)揮出顯著的效果。

2 鉆井液防漏堵漏技術(shù)

2.1 超低滲透鉆井液技術(shù)

針對(duì)超低滲透鉆井液技術(shù)來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)單地說(shuō)是借助于材料的表面化學(xué)特性，會(huì)在井下巖石表層逐漸衍生出與之相匹配的超低滲透膜，此時(shí)超低滲透膜基于濾餅以及巖石表面積作用之下產(chǎn)生相應(yīng)的膠束，該膠束可以在地層孔隙周圍慢慢演變成屏障，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井液的防漏堵漏。從客觀的立場(chǎng)出發(fā)來(lái)講，因?yàn)槎侣┎牧洗嬖谝欢ǖ娜ニЧ?，所以該技術(shù)可以在漏失層完成良好的封堵效果。

2.2 微泡鉆井液技術(shù)

該技術(shù)實(shí)際上是借助于所衍生出來(lái)的高能量微泡網(wǎng)結(jié)構(gòu)，基于鉆井液可以把變形填充粒子的特性以及橋架粒子的特性充分發(fā)揮出來(lái)，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)漏失通道的有效封堵。該技術(shù)在以下情況中比較適用：一是處理因裂縫所引起的滲漏；二是處理因裂縫所引起的微小漏失事故。

2.3 無(wú)固相鉆井液防漏堵漏技術(shù)

對(duì)無(wú)固相鉆井液進(jìn)行剖析后可知，其存在著相應(yīng)的黏性結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)榇祟愩@井液所添加的乳化劑以及改性脂肪酸所誘發(fā)的，因?yàn)樘砑恿诉@些才令鉆井液黏度效果明顯，在鉆井中使用該技術(shù)的過(guò)程中，其所存在的黏性可以在無(wú)形當(dāng)中演變成與之相匹配的黏膠結(jié)構(gòu)，以降低鉆井液漏失情況出現(xiàn)的概率。這里將加有黏彈性表面活性劑VES-PILL 材料的無(wú)固相無(wú)損害鉆井液當(dāng)作主要論述對(duì)象，該鉆井液在以下條件同時(shí)具備的基礎(chǔ)上可以演變成凝膠狀物質(zhì)：一是含鹽度為67%以上；二是溫度在191℃以內(nèi)的鹽水環(huán)境，同時(shí)所衍生出來(lái)的物質(zhì)黏度效果明顯，可見(jiàn)這類無(wú)固相鉆井液的存在會(huì)在很大程度上令鉆井液黏性強(qiáng)，以便可以從根本上降低井漏情況發(fā)生的次數(shù)。

2.4 隨鉆防漏堵漏技術(shù)

該技術(shù)屬于鉆井液防漏堵漏技術(shù)之一，與其他技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，隨鉆防漏堵漏技術(shù)針對(duì)鉆井液沒(méi)有太多的要求，簡(jiǎn)單地說(shuō)是借助于物理機(jī)械的手段得以實(shí)現(xiàn)的。就該技術(shù)工作原理而言，其實(shí)際上是借助于井下工具把鉆井液分出一部分，然后對(duì)其使用旋轉(zhuǎn)射流的手段應(yīng)用于漏失井壁中，此時(shí)鉆井液和漏失通道融為一體后會(huì)逐漸演變成與之相匹配的濾餅，顯然這種方式和防滲帷幕比較相同，通過(guò)以上手段能夠在井壁上產(chǎn)生相應(yīng)的防滲壁層，在無(wú)形當(dāng)中令井壁正方向的承壓能力以及井壁反方向的承壓能力均得到了有效提高，繼而達(dá)到防漏堵漏的目的。結(jié)合相關(guān)調(diào)查研究顯示，該技術(shù)可以在以下地質(zhì)類型中取得顯著效果：一是砂巖；二是砂礫巖。這里值得一提的是，該技術(shù)通常在以下幾個(gè)情況下比較適用：一是低流速的滲透性漏失；二是地漏水的裂縫漏失。

2.5 井眼強(qiáng)化“應(yīng)力籠”技術(shù)

針對(duì)井眼強(qiáng)化“應(yīng)力籠”效應(yīng)來(lái)說(shuō)，其實(shí)際上是借助于無(wú)固材料對(duì)井壁裂縫部分加大防漏加固力度的，然后再加固井下井壁區(qū)段以強(qiáng)化井壁的防漏效果。在整個(gè)環(huán)節(jié)中，第一件事情就是要對(duì)井下鉆井井壁施加相應(yīng)的壓力，這樣做的目的是為了把井壁上薄弱位置演變成小裂縫，以便可以把井壁薄弱位置刨除掉，然后在全面了解地層實(shí)際情況的基礎(chǔ)上在鉆井液里添加適量的固相材料，而此時(shí)該材料和井壁裂縫融為一體之后會(huì)慢慢產(chǎn)生橋塞，這樣就可以對(duì)鉆井液出現(xiàn)的滲漏情況加以堵塞。值得一提的是，固相材料所衍生出來(lái)的橋塞應(yīng)當(dāng)具備不高的滲透率，之所以這樣說(shuō)是因?yàn)橹挥胁桓叩臐B透率才可以有效緩解相關(guān)壓力，繼而令井壁內(nèi)的壓差以及井壁外的壓差處于穩(wěn)定狀態(tài)?；阢@井液加壓和固相材料的不斷作用之下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井壁薄弱位置的有效封堵，并且由于壓力所衍生出來(lái)的裂縫也可以在很大程度上降低鉆井內(nèi)壓力發(fā)生向外擴(kuò)散的情況，繼而從根本上減少井壁裂縫內(nèi)外的壓差。顯而易見(jiàn)的是，以上這些手段可以在井眼四周產(chǎn)生“壓力籠”效應(yīng)，繼而達(dá)到防漏堵漏的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

為了確保鉆井液防漏堵漏工作可以順利進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)將更多的時(shí)間和精力投入到對(duì)以下幾點(diǎn)的研究中：一是鉆井液防漏堵漏技術(shù)；二是防漏堵漏材料。這樣做的目的是為了在鉆井出現(xiàn)井漏狀況時(shí)可以及時(shí)采取切實(shí)可行的補(bǔ)救手段，以確保此項(xiàng)工作的正常開(kāi)展。