關(guān)于鉆井工程中井漏預(yù)防及堵漏技術(shù)分析

寇舉

(中國石化華北石油工程有限公司河南鉆井分公司，河南南陽 473132)

鉆井工程中經(jīng)常會出現(xiàn)井漏現(xiàn)象，不僅可能會威脅到作業(yè)人員的人身安全，同時在經(jīng)濟(jì)效益方面產(chǎn)生巨大影響，且后期的堵漏工作還要投入大量的資金。因此，要根據(jù)鉆井工程的具體情況，從井液環(huán)空壓耗、鉆井液動壓力、井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)幾方面做好井漏預(yù)防措施，當(dāng)出現(xiàn)井漏現(xiàn)象時科學(xué)合理地選擇堵漏技術(shù)，處理好井漏問題。

1.鉆井工程中井漏的成因

1.1 鉆井工程中井漏的條件

在巖體內(nèi)存在孔隙、裂縫或孔隙，為鉆井流體提供了可通過的環(huán)境。

當(dāng)鉆井流體的流體壓強(qiáng)低于鉆井流體的流體和環(huán)形流體的壓損或興奮壓的總和時，就會使鉆井發(fā)生泄漏。

1.2 井漏的原因

人為因素:在鉆探過程中，由于井眼內(nèi)的壓強(qiáng)比較低，很容易產(chǎn)生壓差，所以在鉆孔附近出現(xiàn)裂紋時，會產(chǎn)生一定的周期性損耗，進(jìn)而對鉆探工作產(chǎn)生不利的作用。此外，在鉆井作業(yè)中，由于注水作業(yè)會使成形破裂壓力的改變更加明顯，若不加以有效防護(hù)，將有很大的風(fēng)險，對鉆井施工造成不利的后果。

自然因素:一些滲漏的成因是由天然因素造成的，在沉淀區(qū)或在地下水的溶蝕和感官作用中，同一種構(gòu)造的地層在水平上表現(xiàn)出類似的特征。

滲透率損失：在比最大顆粒直徑更大的顆粒時，往往會出現(xiàn)粗糙的顆粒，比如粗糙的沙子，大的石頭和砂子。在鉆井過程中，由于鉆井流體的壓力比鉆井中的孔壓高，因此，在鉆井過程中出現(xiàn)了大量的滲流。

天然裂縫和海平面泄漏：巖石、白云巖隙、洞穴及不整合的沖刷、斷層、感應(yīng)應(yīng)力斷裂、火成巖入侵等均存在著豐富的裂隙與孔隙。當(dāng)柱壓超過成型壓強(qiáng)時，會出現(xiàn)泄漏，泄露速度大。

2.當(dāng)前防漏堵漏工作中存在的主要問題

在鉆探施工中，預(yù)防滲漏和阻塞是十分必要的，由于技術(shù)上的局限性，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確定位漏油部位，嚴(yán)重地制約了安全生產(chǎn)的正常進(jìn)行。在預(yù)防滲漏、堵作業(yè)中，鉆井液的作用是通過控制油管的容積和轉(zhuǎn)速來處理油管的破裂，但其工作效率并不高。

在預(yù)防滲漏和阻塞中，準(zhǔn)確地定位漏油是非常關(guān)鍵的一環(huán)。在漏油部位，如正、反周期試驗(yàn)，漏油前后的油壓改變試驗(yàn)，注小濃度鉆進(jìn)油藏的漏油部位和判斷油品的周期時差等。很多情況下，由于其自身的經(jīng)驗(yàn)，一旦出現(xiàn)錯誤，就會嚴(yán)重地影響到后續(xù)的鉆井作業(yè)。此外，為了預(yù)防滲漏和阻塞，還有很多種不同的材質(zhì)。由于使用了大量的無機(jī)粘結(jié)材料，它們無法達(dá)到工作的需要，而且其堵漏的作用也比較弱。

3.鉆井工程中井漏預(yù)防措施

3.1 減小井液環(huán)空壓耗

鉆井工程中出現(xiàn)井漏現(xiàn)象的發(fā)生，關(guān)鍵原因在于井液環(huán)空壓耗過高，因此，鉆井工程中井漏預(yù)防措施的重點(diǎn)要集中在觀察井液環(huán)空壓耗。作業(yè)人員要對鉆井工程的井漏預(yù)防措施有著正確的認(rèn)識，對鉆井工程數(shù)據(jù)的變化情況做到實(shí)時觀察，并歸納總結(jié)出變化規(guī)律，以此來盡可能減小井液環(huán)空壓耗，預(yù)防井漏問題的發(fā)生。首先，必須要對鉆井工程的施工情況有充分了解，掌握施工進(jìn)度，發(fā)現(xiàn)施工過程的重點(diǎn)難點(diǎn)，檢測出容易出現(xiàn)井漏問題的關(guān)鍵位置，并根據(jù)施工現(xiàn)場鉆井液的實(shí)際數(shù)值相對應(yīng)的降低濾失量。為了保證濾失工作有效，在濾餅的厚度選擇上要適中，可以避免環(huán)空間隙情況的發(fā)生[1]。其次，要加強(qiáng)監(jiān)測鉆屑攜帶過程，在整個過程中也要減小井液環(huán)空壓耗。再次，是要選擇最為恰當(dāng)?shù)你@井工具結(jié)構(gòu)，有利于控制濾餅的損耗情況，以此避免鉆井工程發(fā)生井漏問題。

3.2 降低鉆井液動壓力

在鉆井工程中，鉆井液動壓力過高也是導(dǎo)致井漏問題經(jīng)常發(fā)生的主要原因，需采取相應(yīng)的措施來降低鉆井液動壓力，有效預(yù)防井漏問題發(fā)生。鉆井工程中井漏問題的預(yù)防措施都要首先考慮鉆井工程的實(shí)際作業(yè)情況，為其匹配相符合大小的液動壓力。若鉆井工程的施工工段有大量的裂縫和孔洞，施工條件比較復(fù)雜時，此時的鉆井液進(jìn)入地層時產(chǎn)生的阻力也不會過大，同時可以保持地層的漏失壓力與孔隙壓力相符，這種情況下，要保證鉆井液產(chǎn)生的靜液柱壓力和地層的孔隙壓力是處于相同狀態(tài)之下的。這樣看來，控制好鉆井液的密度就可以控制好鉆井的液動壓力。降低鉆井液動壓力的關(guān)鍵點(diǎn)在于一定要對鉆井工程的作業(yè)情況有著全面的掌握，否則容易產(chǎn)生反作用。

3.3 改良井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

改良井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以很好地預(yù)防鉆井工程中的井漏現(xiàn)象。作業(yè)人員要對鉆井工程的施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件和水文條件進(jìn)行提前勘測，以此來制定鉆井程序，施工人員要嚴(yán)格遵守鉆井程序進(jìn)行施工工作。對井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的制訂時，需綜合分析井底的孔隙壓力和石油天然氣層的具體位置等相關(guān)的重要參數(shù)，對可能給井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生不利影響的因素進(jìn)行系統(tǒng)化研究，對井深結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改良，最大程度上預(yù)防井漏現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4 加強(qiáng)細(xì)節(jié)控制

在鉆機(jī)施工過程中，會出現(xiàn)很多的建設(shè)問題。在施工過程中，若施工人員不能對有關(guān)的詳細(xì)情況進(jìn)行監(jiān)控，那么鉆井損耗就會出現(xiàn)。在今后的鉆進(jìn)過程中，要避免鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，就需要對鉆進(jìn)過程中的各種工藝進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，以保證鉆進(jìn)的安全。舉例來說，員工若利用裝備進(jìn)行鉆探作業(yè)，就需要對裝置進(jìn)行控制，以減緩其降落速率，以免造成鉆進(jìn)時對巖層造成損害。其次，在鉆探作業(yè)過程中，必須對易損地層進(jìn)行鉆孔，并對其轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效的調(diào)控，避免因降低時引起的振動而導(dǎo)致系統(tǒng)的周期性損耗。為了防止在鉆進(jìn)中出現(xiàn)周期性損耗，在起動階段，除了要降低起動時的轉(zhuǎn)速外，還應(yīng)盡量減小起動時的抽油量，并對起動次序等方面進(jìn)行有關(guān)規(guī)定。

4.鉆井工程中井漏堵漏技術(shù)

4.1 段塞堵漏技術(shù)

在鉆井工程中，井漏堵漏技術(shù)可以起到良好效果。首先，要觀察鉆井工程的井漏情況，精確定位到漏層位置，接著利用自適應(yīng)堵漏劑，控制黏稠度，使漏漿密度處于合理范圍。鉆井工程中的井漏堵漏工作要在漏失層中填充一定劑量的堵漏劑，滿足漏層段的補(bǔ)漏需求，把控好井漏速度，過快或過慢都不利于接下來的操作，注意觀察井筒的注入量，防止出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。其次，控制漏失層環(huán)空壓力的同時還要同步進(jìn)行關(guān)井工作，環(huán)空壓力要維持穩(wěn)定在5Pa以上，過低將會造成井漏問題的惡化。井下壓力在進(jìn)行泄壓工作之前，至少要維持穩(wěn)定狀態(tài)30分鐘才能夠繼續(xù)進(jìn)行鉆井工作，安全井段加壓處理工作的最佳時間在2個小時左右。處理井漏問題比較嚴(yán)重的井段，要精確定位到鉆頭的所處位置，若鉆頭位置位于安全井段，才可以關(guān)井?dāng)D壓。堵漏劑最合適的注入方式為分層式，第一次的注入量應(yīng)為總量的一半。

4.2 自適應(yīng)防漏技術(shù)

在鉆井工程中，井漏堵漏技術(shù)的自適應(yīng)防漏技術(shù)的優(yōu)勢在于，施工過程可以和封堵工作同時進(jìn)行，且不起鉆的情況下也可以實(shí)施，同時不需要耗費(fèi)大量的施工成本，可以被廣泛地應(yīng)用在各種井漏位置上。自適應(yīng)防漏技術(shù)可以發(fā)揮出最優(yōu)良效果的關(guān)鍵點(diǎn)在于，充分了解井漏的實(shí)際情況，加強(qiáng)對鉆井液的調(diào)配，全程監(jiān)控鉆井過程可以精準(zhǔn)定位到井漏位置，并準(zhǔn)確地計(jì)算出漏失量和漏失速度，還需檢查鉆頭水眼規(guī)格，判斷其類型。此外，要封堵劑的選擇要慎重，嚴(yán)格控制好封堵劑的粒徑大小，做好儲存工作，避免后續(xù)使用時出現(xiàn)污染情況，影響堵漏效果。

4.3 化學(xué)堵漏技術(shù)

化學(xué)堵漏技術(shù)也是現(xiàn)階段比較常見的一種堵漏方法，檢測井漏位置土壤成分，與添加劑或材料發(fā)生充分反應(yīng)，當(dāng)鉆井管道有堵漏劑流入時，發(fā)生滯留和稠化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)封堵效果[2]。要選擇使用高彈性的填充材料，膠束聚合物在封堵過程中會形成封堵層，根據(jù)這一情況選擇使用加固劑。多種化學(xué)反應(yīng)共同進(jìn)行的封堵工作，可以有效地避免井漏現(xiàn)象的再次發(fā)生?；瘜W(xué)堵漏技術(shù)是對傳統(tǒng)封堵技術(shù)的創(chuàng)新補(bǔ)充，可以起到非常良好的封堵效果。

4.4 合理應(yīng)用堵漏材料

為了更好地解決鉆井工程中發(fā)生的井漏問題，要科學(xué)合理地選擇堵漏材料，才能夠起到最佳的井漏堵漏效果。要確定好井漏位置，通過使用堵漏材料封堵住井漏通道，解決好井漏問題。要盡可能選擇吸水能力和膨脹能力都較為良好的堵漏材料，這樣可以最大程度上保證井壁的穩(wěn)固性能，有效防止井漏現(xiàn)象的再次發(fā)生?，F(xiàn)在市面上的井漏堵漏材料呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)，每一種堵漏材料都有其自身的性能，不同的堵漏材料一定存在著差異性。為了得到最好的堵漏效果，要盡可能應(yīng)用新型的復(fù)合材料，這種材料的適應(yīng)性更好，在通過觀察法分析出堵漏點(diǎn)的巖屑情況，進(jìn)而判斷鉆井工程的井漏問題是否有效解決。

5.結(jié)論

綜上所述，鉆井工程中井漏現(xiàn)象的經(jīng)常發(fā)生，埋下了一定的安全隱患，不利于鉆井工程質(zhì)量，需有針對性地做好鉆井工程中井漏現(xiàn)象的預(yù)防措施，同時在發(fā)生井漏現(xiàn)象后，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的堵漏技術(shù)，將井漏問題產(chǎn)生的負(fù)面影響降到最低，避免出現(xiàn)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，有利于石油開采工作的順利平穩(wěn)進(jìn)行。