鉆井工程中井漏預防及堵漏技術

楊剛

摘要：隨著我國油田多已進入開發(fā)中后期，主力油藏開發(fā)程度越來越高，勘探目標向薄互層、復雜斷塊等轉變。同時，頁巖油、頁巖氣、致密油等非常規(guī)資源日益成為開發(fā)熱點，在這些領域，采用常規(guī)直井開采效益有限，為了提升開發(fā)的邊際效益，長水平段水平井、多分支井等復雜井型應用越來越普遍，這些井型井身結構不同于普通直井，鉆井施工工藝復雜，容易出現井漏等工程事故，一旦發(fā)生井漏，完井液、鉆井液等會直接進入地層中，不僅延長了鉆井周期，還極有可能使工作人員人身安全受到嚴重威脅，為了堵漏不得不耗費過多的人力物力，增加了鉆井施工的成本。因此，加強對鉆井工程中井漏發(fā)生的原因分析，采取相應的技術措施預防井漏的發(fā)生，對于提升鉆井施工安全意義重大。

關鍵詞：鉆井;井漏;預防;堵漏

1.井漏發(fā)生的條件與原因分析

1.1井漏發(fā)生的條件

井漏是鉆井施工中較為常見的工程事故，井漏的發(fā)生既有地層的原因，也與鉆井施工有關。當地層孔隙度較大，或者存在裂縫、溶洞時，為鉆井液進入地層提供了通道，同時也為鉆井液通過了容納空間，是井漏發(fā)生的必要條件;其次，當鉆井液密度過大，井筒內壓力大于地層壓力，存在一個壓力差，當壓力差足夠大，容易發(fā)生井漏;最后是地層裂縫或溶洞尺寸足夠大，大于鉆井液中固相顆粒尺寸，也容易導致井漏的發(fā)生。

1.2井漏發(fā)生的原因分析

鉆井實踐表明井漏發(fā)生的原因主要有四類，即裂縫性漏失、溶洞性漏失、滲透性漏失、破裂性漏失。裂縫性漏失主要發(fā)生在裂縫大量發(fā)育的地層中，當地層經歷復雜的構造運動，地層中存在大量構造裂縫，當鉆頭鉆開地層后，鉆井液在壓力作用下沿裂縫迅速進入地層。溶洞性漏失主要發(fā)生在碳酸鹽巖地層中，碳酸鹽巖在地層流體作用下容易發(fā)生溶蝕，形成大的溶洞，溶洞體積較大，提供了鉆井液容納空間，當鉆進過程中遇到大的溶洞時，會出現鉆具放空的情況，鉆井液迅速進入地層，形成井漏，并且井漏后會伴隨出現井塌或井噴等事故。滲透性井漏通常發(fā)生在地層疏松或者砂礫巖地層中，這種地層孔隙度較大、滲透性好，當井筒內靜液壓力過大時，易發(fā)生井漏。破裂性井漏多發(fā)生在滲流性差的地層，當井筒內壓力大于地層破裂壓力時，會壓破地層，形成破裂性井漏。

2.鉆井施工中井漏的預防技術分析

2.1優(yōu)化井身結構設計

通過對實際鉆井過程中井漏發(fā)生的事故原因分析發(fā)現，油井之所以發(fā)生井漏，與井身結構設計不合理有密切關系。很多油井在設計井身結構時，根本沒有事先對油井的儲存情況進行調查也沒有對油井地質進行詳細勘探。而在實際鉆井過程中會出現過大的井液壓力，自然導致井漏現象的發(fā)生。因此，在對井身結構進行設計時，要確保鉆井工程能夠與井身結構完全符合。

2.2優(yōu)化鉆井液性能

在實際鉆井過程中，首先要科學控制鉆井壓力，壓力不能過高也不能過低，要滿足鉆井實際需求選擇適當壓力即可。同時，還要在裸眼井段具體打井過程中，充分確保最小破裂壓力要高于井液壓力，假如在打井過程中發(fā)現地層存在溶洞或者裂縫，就要采用不同技術確保地層壓力與井液壓力在持平狀態(tài)。為了使激動壓力能夠降低，在最開始鉆井時要控制好開泵速度，確保緩慢穩(wěn)定，因為過快會增加井液壓力或產生壓力激蕩情況，從而破壞井壁結構。

2.3減少環(huán)空壓耗

在具體鉆井過程中，還可以通過減小鉆井液環(huán)空壓耗的方法預防井漏問題的發(fā)生。可以從三方面進行：其一，攜帶鉆屑的同時大大減少鉆井液排量，以此使得鉆井液環(huán)空壓耗減少;其二，為了有效增大環(huán)空間隙而選擇合適的鉆井結構;其三，調節(jié)鉆井工程的鉆速使得井底壓力得到顯著降低。同時，還要根據井深實際情況選擇合適的鉆具，并保證該鉆具的結構非常切實適用，這樣才能不斷加大環(huán)空間隙并合理控制環(huán)控壓耗。

3.鉆井工程中井漏的堵漏施工技術分析

3.1段塞堵漏施工技術分析

對于鉆井工程中已經發(fā)生的井漏，要選擇科學有效的堵漏技術給予及時解決，使可能產生的損失與危害降到最低，才能確保鉆井工程的效益。在實際應用過程中，通常會對低壓地層借助合適的堵漏材料進行填充，從而完全堵塞井中存在的每個空隙和所有裂縫。纖維類、凝固類、可變類以及剛性顆粒類等諸多堵漏材料在堵漏技術中使用的都比較頻繁，這些材料具有非常好的吸水膨脹性能，既能夠對井壁不斷加固，還能有效提升井壁的承受能力。通常，會采用段塞堵漏施工工藝進行堵漏。應用這種方法，先要確定好合適的堵漏劑類型，再找準位置用堵漏漿堵塞。在最開始時，憋壓值不能過大，可將堵漏漿緩慢依次擠入。還要注意，在進行分次注入堵漏漿時，不能一下子全部注滿，首次注入量在2/3左右，為了有效預防發(fā)生封門現象，可以采用間隔時間段為20min左右一次的間隙法進行擠壓。

3.2循環(huán)法堵漏施工技術分析

在鉆井工程發(fā)生井漏之后，也可以充分應用物理法隨鉆防漏技術進行處理，滲漏量比較輕的地層中比較適用這種技術，這項技術通常稱之為循環(huán)法。因為漏層剛被鉆開且井段沒有完全被暴露出來，這時井中的多漏失層段往往存在著裂縫比較小，而且擠壓位置也不能判定清楚，這時可以實施循環(huán)法堵漏技術。運用這種方法進行堵漏時，要選用大水眼的鉆頭，主要對地層裂縫利用隨鉆堵漏劑的微顆粒進行不斷堵塞并反復壓實，期間還要對鉆具進行不間斷的活動，以此達到既保證鉆井工程穩(wěn)定又滿足堵漏效果的目的。

3.3復合堵漏施工技術分析

在整個鉆井施工中，堵漏工藝的好壞關乎著整個工程是否可以順利進行。在當今石油鉆井中，復合承壓劑混合水泥堵漏技術是比較先進的工藝。它能夠對所有井漏位置通過循環(huán)工藝與轉換工藝進行有效灌注，將一切漏失問題給予充分解決。采用這種工藝最大的優(yōu)點是能夠有效控堵漏失部位，并將鉆井液可能向外流出的情況盡可能降到最低，既可以保證石油開采率得以逐步提升，又極大提高了石油產量。井漏的處理也可以使用復合化學凝膠堵漏技術進行恰當處理，因為這種技術所使用的化學材料不僅具有易變形的特征，而且還可以在地層中發(fā)生化學反應，能夠很好地進入地層中的空隙中并進行有力封堵，具體使用效果非常好，通常廣泛使用在復雜多變的地層中。壓差堵漏技術也是目前使用的比較先進的堵漏工藝，這種技術能夠承受高壓能力，對溫度的適應范圍比較廣，采用的堵漏劑不僅耐酸堿耐腐蝕，而且能承受比較惡劣的作業(yè)環(huán)境。這種工藝并不需要較好的專業(yè)設備，而且操作比較簡單，能夠有效實現快速堵漏。

4.結束語

一旦發(fā)生鉆井事故，不僅危及鉆井作業(yè)人員生命安全，也給企業(yè)造成不可估量的經濟損失，要采取一切技術措施減少、甚至杜絕工程事故的發(fā)生。井涌是較為常見的工程事故，如果不能得到及時有效的處理，能夠釀成井塌或者井噴等重大工程事故，必須要予以重視。在鉆井過程中加強井漏事故的預防，并采用科學合理的堵漏技術，從最大程度上將井漏造成的危害降到最低。保證鉆井施工安全，提升企業(yè)經濟效益。