淺析石油鉆井工程防漏堵漏技術(shù)研究

劉國衛(wèi)

（河南省煤田地質(zhì)局三隊(duì)，河南新鄉(xiāng)450016）

根據(jù)目前的情況來看，石油鉆井工程已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展中的支柱產(chǎn)業(yè)，但是石油鉆井也在建設(shè)中面臨諸多問題，影響著油田企業(yè)的發(fā)展。最主要的影響因素就是石油鉆井中出現(xiàn)的井漏事故，具有較大的危害性。通常是由作業(yè)人員行為不當(dāng)引起的，并會(huì)伴隨著鉆井液的大量流失給油田企業(yè)帶來較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)井漏現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)產(chǎn)出一系列連鎖反應(yīng)，引發(fā)井噴，給工作人員的生命安全帶來威脅[1]。目前，我國很多學(xué)者也加入到了防漏堵漏技術(shù)的研究中，并取得了不錯(cuò)的成就，但是很多都處于理論研究方面，還未真正運(yùn)用于實(shí)踐，導(dǎo)致理論與實(shí)踐之間存在較大的差異。基于此，通過分析和研究鉆井工程中的防漏和堵漏工藝對(duì)提升整個(gè)工程的質(zhì)量具有較大的推動(dòng)意義。

1 導(dǎo)致石油鉆井工程井漏的原因

1.1 客觀原因

我國很多油田都處于地層較為疏松的地帶，且多由砂石和砂土構(gòu)成，并且對(duì)于這種類型的地層在進(jìn)行石油鉆井工作時(shí)很容易因?yàn)樽鳂I(yè)中的不規(guī)范和其他影響因素，導(dǎo)致砂石和砂土出現(xiàn)松動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)井漏。其次，在這種斷裂帶地質(zhì)環(huán)境下地下斷層多且不穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)石油鉆井工作中的操作不當(dāng)會(huì)加劇地層多處斷裂，進(jìn)一步引發(fā)井漏。最后，由于我國油田地下井層具有較強(qiáng)的滲透性和較大的孔隙性，基于這種特征也容易在石油鉆井作業(yè)中導(dǎo)致井漏。

1.2 主觀原因

一方面，石油鉆井作業(yè)人員自身專業(yè)素質(zhì)不高，對(duì)石油鉆井作業(yè)中的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)的積累還不夠完善，在進(jìn)行石油鉆井作業(yè)過程中出現(xiàn)的問題不能及時(shí)找到針對(duì)性的解決方案。同時(shí)，對(duì)于鉆井作業(yè)中缺乏一套較為完善的作業(yè)規(guī)范，很多時(shí)候作業(yè)人員在進(jìn)行作業(yè)時(shí)也沒有得到良好的管理，出現(xiàn)不正當(dāng)?shù)牟僮鲗?dǎo)致井漏。另一方面，作業(yè)人員在進(jìn)行作業(yè)前，并沒有對(duì)油田的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和環(huán)境進(jìn)行全面、系統(tǒng)的分析和掌握，只憑自身的經(jīng)驗(yàn)和主觀意識(shí)進(jìn)行作業(yè)，以上兩種行為主要是由于作業(yè)人員自身專業(yè)素質(zhì)不高引起的，在進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)還需要不斷對(duì)作業(yè)人員的培訓(xùn)，提高專業(yè)能力和規(guī)范其作業(yè)行為，在開展鉆井作業(yè)前，詳細(xì)了解油田地質(zhì)情況，對(duì)遏制井漏的發(fā)生有著重要的作用。

2 石油鉆井工程防漏堵漏效果不佳原因及作業(yè)中存在的問題

2.1 石油鉆井工程防漏堵漏效果不佳的原因

2.1.1 井漏位置難以確認(rèn)

在進(jìn)行石油鉆井防漏堵漏作業(yè)時(shí)，首先就需要對(duì)整個(gè)油田發(fā)生井漏的位置進(jìn)行確認(rèn)，這樣才能有效保證后續(xù)工作能夠精準(zhǔn)和一一對(duì)應(yīng)。目前，我國對(duì)于井漏位置確定的方法單一且傳統(tǒng)，通常運(yùn)用這些方法在進(jìn)行井漏確認(rèn)時(shí)，不僅分析和操作環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，同時(shí)對(duì)于有些緊要環(huán)節(jié)還存在不確定性，這與現(xiàn)階段我國實(shí)際的防漏堵漏作用要求相違背。此外，還需要對(duì)井漏位置確認(rèn)過程中的設(shè)備進(jìn)行完善，避免設(shè)備缺陷成為導(dǎo)致井漏發(fā)生的影響因素。

2.1.2 防漏堵漏面積不能確定

在石油鉆井工程中如果出現(xiàn)鉆井液的漏失就需要作業(yè)人員進(jìn)行及時(shí)的防漏和堵漏維護(hù)，但是在具體維護(hù)時(shí)就需要對(duì)漏失的面積進(jìn)行確定，同樣也會(huì)受到地質(zhì)環(huán)境和地下面積測量不準(zhǔn)確的影響，導(dǎo)致在施工時(shí)難以對(duì)漏失的面積和范圍進(jìn)行確定，這樣就不能針對(duì)后續(xù)的維護(hù)工作進(jìn)行準(zhǔn)確施工，也不能有效預(yù)測應(yīng)用到的原材料等，這樣也使得防漏堵漏等補(bǔ)救措施達(dá)不到理想的效果。

很多時(shí)候，針對(duì)石油鉆井中出現(xiàn)的井漏事故，在進(jìn)行維護(hù)時(shí)要確定面積這樣才能做好材料的選擇和準(zhǔn)備，這就需要工作人員根據(jù)具體的漏失情況計(jì)算滲漏的面積[2]。但是在實(shí)際的面積核算中很容易由于工作人員的失誤，導(dǎo)致多用材料與漏失工藝不符合，難以保障工程的進(jìn)度和質(zhì)量。

2.1.3 漏失壓力難以確認(rèn)

漏失壓力是影響鉆井工程防漏堵漏作業(yè)人的最關(guān)鍵因素，通過指導(dǎo)工作人員詳細(xì)和準(zhǔn)確測定地層壓力，增加防漏堵漏工作的成功率。現(xiàn)階段，受地質(zhì)環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境的影響，對(duì)漏失壓力的確定還存在諸多困難，國內(nèi)外對(duì)于這部分的研究相對(duì)較少，關(guān)鍵技術(shù)還不夠成熟，技術(shù)也較為落后，基于這一現(xiàn)狀，也給防漏堵漏施工帶來了較大的難度。

2.2 防漏堵漏作業(yè)中存在的問題

2.2.1 技術(shù)水平的局限性

對(duì)于目前的石油鉆井工程要嚴(yán)格做好井漏現(xiàn)象的維護(hù)，不僅要對(duì)鉆井液滲漏的位置、面積和壓力進(jìn)行確定，還需要通過提高相關(guān)工作人員的專業(yè)素質(zhì)和技術(shù)設(shè)備的水平等，進(jìn)而采取積極的措施提升防漏堵漏效果。結(jié)合目前現(xiàn)狀來看，所使用的技術(shù)還存在較大的局限性，有的是受施工成本因素的影響，有的是受較大施工風(fēng)險(xiǎn)因素的影響，這些都有將進(jìn)一步阻礙了防漏堵漏工作的開展。

2.2.2 工作的盲目性

工作人員要嚴(yán)格把控好工作內(nèi)容和流程以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而保證施工中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都能按照要求有序進(jìn)行，很多時(shí)候，施工人員在進(jìn)行防漏堵漏作業(yè)時(shí)，各個(gè)工作環(huán)節(jié)還比較混亂，施工人員對(duì)于自身的工作開展存在較大的盲目性，沒有嚴(yán)格按照規(guī)定對(duì)標(biāo)自己的工作和經(jīng)驗(yàn)積累對(duì)相關(guān)進(jìn)行處理，沒有將自身所積累的專業(yè)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)融入到實(shí)際工作開展中，使得自身開展的工作內(nèi)容與現(xiàn)場實(shí)際內(nèi)容之間不能有效融合，防漏堵漏效果不佳。

2.2.3 施工期間對(duì)石油儲(chǔ)層造成損害

石油企業(yè)在進(jìn)行鉆井施工時(shí)，鉆井液的滲漏已經(jīng)成為一個(gè)常見且處理難度較大的問題。因此，企業(yè)在開展石油鉆井工作之前，就已經(jīng)針對(duì)可能出現(xiàn)的滲漏做好了防漏堵漏措施的準(zhǔn)備。但是受地質(zhì)條件、地質(zhì)環(huán)境、施工工藝以及其他因素的影響，在開展防漏堵漏工作時(shí)還存在較大的難度。特別要注意在施工中出現(xiàn)滲漏情況，施工人員要隨時(shí)觀察井下情況并采取積極的措施進(jìn)行預(yù)防和處理，及時(shí)做好滲漏層的修補(bǔ)，但很多時(shí)候由于緊迫性，施工人員并未關(guān)注材料的質(zhì)量和性能，導(dǎo)致質(zhì)量不合格以及具有污染性能產(chǎn)品的投入使用，對(duì)整個(gè)石油鉆井工程帶來不良影響。

3 石油鉆井工程防漏堵漏技術(shù)在應(yīng)用過程中的改進(jìn)措施

3.1 優(yōu)化防漏堵漏技術(shù)

由于鉆井液的滲漏問題是石油鉆井工程中的常見性問題，因此我國很多學(xué)者也對(duì)其做了相關(guān)的研究，并形成了很多較為系統(tǒng)的防漏堵漏技術(shù)和手段。但是要想在這方面做到精益求精，需要逐步對(duì)該技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確定井漏原因，并對(duì)其進(jìn)行綜合分析，結(jié)合實(shí)際漏失情況選擇合理的技術(shù)和措施，并做好滲漏程度、地層層位以及井深等情況的監(jiān)測，進(jìn)而分析和選擇合適的處理工藝；常用的石油鉆井中處理井漏的方法為：

（1）對(duì)滲透性漏失的處理。當(dāng)鉆井液滲漏速度小于5m3/h時(shí)，對(duì)鉆井液性能和起鉆堵漏方法的調(diào)整。結(jié)合鉆井實(shí)際情況，降低其密度，進(jìn)而減少液柱壓力，增加液體粘度的同時(shí)也能增加鉆井液在地層中的流動(dòng)阻力，降低了液體的排放量，通過減少流動(dòng)阻力來有效提升地下井層壓力。

（2）對(duì)下鉆太快或開泵過猛所造成的漏失處理。這時(shí)通過減小液體的排量循環(huán)，這樣就能提升井液的粘度，不僅有利于形成新的井壁，同時(shí)漏失的逐漸消除也能避免循環(huán)堵漏情況的發(fā)生。當(dāng)漏失速度大于5m3/h時(shí)，不能繼續(xù)打開泵，以防止過大的壓力導(dǎo)致井塌，通過連續(xù)不間斷灌入鉆井液，進(jìn)而對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下的漏失進(jìn)行填補(bǔ)。

（3）對(duì)裂縫溶洞漏失的處理。針對(duì)這一類型的漏失，應(yīng)在鉆井液中加入鋸末、谷殼、貝殼渣等能夠起到堵漏的物質(zhì)對(duì)裂縫溶洞進(jìn)行填充，還可以運(yùn)用石灰乳和水泥對(duì)裂縫溶洞進(jìn)行堵封。

3.2 強(qiáng)化鉆井液施工技術(shù)

一般所運(yùn)用的堵漏材料都是利用水泥漿進(jìn)行一定比例的配合后所組成的材料，才能達(dá)到效果。但在鉆井時(shí)還需要注意以下幾個(gè)問題：一是要嚴(yán)格把控水泥漿的配比，對(duì)于水泥漿的密度和類型要合理進(jìn)行選擇，這樣才能平衡鉆井壓力，保證水泥漿的粘度能夠符合堵漏的要求。二是要根據(jù)水泥漿的性能，適時(shí)地對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，以提高地層的承壓能力[3]。并預(yù)設(shè)具有循環(huán)作用的堵漏材料，對(duì)于提示有可能出現(xiàn)的滲漏地層，可以提前在堵漏材料中加入細(xì)小顆粒性的堵漏材料進(jìn)行修補(bǔ)，還可以進(jìn)行早期的滲漏地層的堵漏工作。

3.3 優(yōu)化工程技術(shù)

在進(jìn)行防漏堵漏工作時(shí)，對(duì)該工程的優(yōu)化技術(shù)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是要對(duì)鉆井的自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，要適時(shí)增加空隙壓力、破裂壓力以及漏失壓力，這樣就能為鉆井工程施工提供依據(jù)，對(duì)于出現(xiàn)的局部滲漏，要準(zhǔn)確判別其漏失位置，做好防漏堵漏方案，在井身機(jī)構(gòu)方面要有效運(yùn)用技術(shù)套管的方式對(duì)堵漏失層與高壓層進(jìn)行封堵，避免井下地層滲漏發(fā)生。二是要在使用水泥漿材料時(shí)要降低其泥漿動(dòng)切力，通過控制鉆井泵的排量以及泥漿的上返速度，對(duì)于下鉆的速度要進(jìn)行控制并減少激動(dòng)壓力，這樣不僅能在一定程度上控制鉆井液的滲漏，還能降低整個(gè)過程中施工成本。三是要嚴(yán)格在事前做好施工規(guī)劃和材料、設(shè)備的準(zhǔn)備和安裝工作，保證所用材料的質(zhì)量安全以及能夠與地層進(jìn)行配伍，這樣就能充分對(duì)材料進(jìn)行運(yùn)用還不對(duì)油層產(chǎn)生影響。

3.4 使用更優(yōu)的材料

石油鉆井工程中防漏堵漏工作的進(jìn)行最基本的條件就是要對(duì)材料進(jìn)行合理選擇并對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，現(xiàn)階段我國在防漏堵漏施工中所運(yùn)用的材料還比較局限，因此相關(guān)工作人員在施工時(shí)還可以考慮選擇使用更為優(yōu)質(zhì)的材料，例如可以使用微復(fù)合凝膠，這樣一種具有較強(qiáng)活性的化學(xué)制劑，能夠在使用中通過凝結(jié)形成網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)吸干周圍的水分，在物理和化學(xué)反應(yīng)下出現(xiàn)膨脹，實(shí)現(xiàn)對(duì)漏失部位的堵漏作用。

4 石油鉆井工程防漏堵漏技術(shù)未來發(fā)展趨勢

4.1 大力推廣隨鉆可視化技術(shù)

在以往，油田企業(yè)在對(duì)井漏事故進(jìn)行處理的過程中所取得效果不佳的主要原因在于對(duì)漏失的位置、漏失的面積以及漏失的壓力不能有效確定，但是隨著科學(xué)技術(shù)和鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，隨鉆可視化技術(shù)也出現(xiàn)并得到了普及，借助該技術(shù)作業(yè)人員在進(jìn)行鉆井工作時(shí)能夠有效觀察井下地層環(huán)境，能夠?yàn)楹罄m(xù)的防漏堵漏工作提供可靠的參考，提升防漏堵漏效果。

4.2 強(qiáng)化對(duì)漏失機(jī)理的研究

在進(jìn)行防漏堵漏工作時(shí)，首要任務(wù)就是對(duì)漏失的產(chǎn)生進(jìn)行全面、細(xì)致地分析和評(píng)價(jià)，我國對(duì)于鉆井液漏失的評(píng)價(jià)方法具有多樣化的特點(diǎn)，但是各種評(píng)價(jià)方法都還存在諸多的不足之處，不能準(zhǔn)確和正確得出實(shí)際評(píng)價(jià)，如漏失面積和漏失壓力等。由于不能有效評(píng)價(jià)出漏失機(jī)理，這樣就不能在其實(shí)施防漏堵漏工作中給予合適的堵漏方法，不能選用適合的堵漏劑。在今后應(yīng)加大對(duì)鉆井工程中漏失機(jī)理的研究，借助巖石力學(xué)的理論支持，幫助掌握漏失機(jī)理[4]。

4.3 建立專家數(shù)據(jù)庫

未來石油鉆井防漏堵漏工作勢必會(huì)朝著專業(yè)化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。首先要考慮該工程的經(jīng)濟(jì)效益，并始終以提高油田的開采效率為目標(biāo)，不斷向鉆井、地質(zhì)以及地理專業(yè)衍生，匯聚各個(gè)專業(yè)的知識(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)防漏堵漏技術(shù)的研究。針對(duì)有效掌握的漏失位置、面積以及壓力等，制定合理的防漏堵漏方案，并實(shí)現(xiàn)資源的整合，建立專項(xiàng)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)資源和成果的共享。最后，為了有效降低整個(gè)工程作業(yè)成本，可選用物理和化學(xué)反應(yīng)原理的材料，降低對(duì)鉆井作業(yè)的影響。

5 總結(jié)

井漏已經(jīng)成為石油鉆井作業(yè)中常見的問題，并且該問題已經(jīng)成為石油企業(yè)一直在研究和亟待解決的問題。首先就需要對(duì)漏失位置、面積以及壓力等進(jìn)行全面分析和掌握，進(jìn)而選擇適合的手段和材料，提升防漏堵漏效果。在未來，我國學(xué)者也將不斷運(yùn)用自身理論知識(shí)加大對(duì)防漏堵漏工藝的研究和完善，這就要求相關(guān)人員加大對(duì)該技術(shù)的掌握，強(qiáng)化理論學(xué)習(xí)，采取更加有效的措施做好井漏事故的處理。