一種準(zhǔn)確計算鉆具刺漏位置的新方法

田彥強

（寧夏回族自治區(qū)煤炭地質(zhì)局，寧夏 銀川 750011）

1 概述

隨著鉆井技術(shù)的迅猛發(fā)展，深井、超深井、大位移井、水平井、叢式定向井等井深大、井眼軌跡復(fù)雜的井型越來越多，鉆井工程施工難度也逐步增大，鉆具在井下的受力狀態(tài)也變得十分復(fù)雜，同時受到拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等變載荷作用和受鉆井液腐蝕、井壁摩擦、井下溫度、泵壓力等影響，井下鉆具薄弱部位極易發(fā)生刺漏（刺漏鉆具一般為鉆桿）[1]。當(dāng)判定為鉆具刺漏后，通常的做法是立即停鉆，起鉆逐根鉆桿仔細(xì)檢查。這樣既消耗時間又耗費人力，而且有時因鉆具刺漏點小，刺漏部位附著巖屑、泥皮等雜物影響，一趟鉆找不出來刺漏點，導(dǎo)致來回起下鉆查找，造成很大的經(jīng)濟損失。如果找不到繼續(xù)下鉆施工會埋下很大的安全隱患。本文通過作者在鉆井隊工作多年施工經(jīng)驗，當(dāng)鉆具刺漏后，利用在井口投放有色軟質(zhì)塑料片循環(huán)鉆井液測塑料片周遲到時間計算刺漏點位置的方法[2-4]，查找漏點，都能夠快速準(zhǔn)確找到刺漏點位置，上下誤差在20m 左右。

2 鉆具刺漏的正確判斷

在鉆井施工中，地面以下鉆具工作狀態(tài)即看不見又摸不到，當(dāng)鉆具發(fā)生刺漏后地面最直接的反應(yīng)就是泵壓下降[5]，但是導(dǎo)致泵壓下降的原因有很多，如何判斷是鉆具刺漏，這就要操作人員逐項排查。

導(dǎo)致泵壓下降的原因分析與判斷。

（1）鉆頭噴嘴掉落會導(dǎo)致泵壓下降。如果是鉆頭噴嘴掉落，泵壓會突然下降，但下降的幅度不會很大，且穩(wěn)定在一定數(shù)值上，不會再繼續(xù)下降，泵壓下降的同時井底有輕微扒車現(xiàn)象。

（2）鉆遇地層漏失會導(dǎo)致泵壓下降。如果是鉆遇地層漏失，根據(jù)漏失量大小，泵壓下降的程度不一樣，根據(jù)上返泥漿量就能判斷是否是漏失地層導(dǎo)致泵壓下降。

（3）井內(nèi)涌水或補充新鉆井液會導(dǎo)致泵壓下降。在鉆進過程中，鉆遇含水層，如果含水層的壓力大于井筒液柱壓力，清水就會涌到井筒內(nèi)，鉆井液性能發(fā)生變化，導(dǎo)致泵壓下降?；蚴窃阢@進過程中，泥漿管理員補充新漿，也會導(dǎo)致泵壓下降。當(dāng)泵壓下降時，要求泥漿管理員要及時測驗?zāi)酀{的性能指標(biāo)，排除鉆井液性能變化導(dǎo)致泵壓下降的因素。

（4）柴油機轉(zhuǎn)速下降會導(dǎo)致泵壓下降。在施工過程中倒換柴油機或柴油機油門松動，使柴油機轉(zhuǎn)速有所下降，會導(dǎo)致泵壓下降，司鉆發(fā)現(xiàn)泵壓下降后要及時與柴油機司機溝通，了解情況，排除柴油機轉(zhuǎn)速下降的原因。

（5）鉆具斷裂會導(dǎo)致泵壓下降。鉆具斷裂后泵壓下降比較明顯，上提鉆具懸重下降比較明顯，且無進尺。

以上五種泵壓下降的原因都排除了，那就可以斷定是鉆具刺漏的原因?qū)е卤脡合陆怠ｃ@具刺漏最明顯的特征是在鉆進過程中泵壓會逐漸下降。如果井下有動力鉆具，機械鉆速也會變慢[6-7]。

3 投放有色塑料片測定遲到時間計算刺漏點位置的方法

3.1 測定有色塑料片周循環(huán)遲到時間的方法

在正常鉆進施工中，選擇一段合適的井深（一般1000m左右）將此井深設(shè)定為標(biāo)志井深，在接單根時向鉆具內(nèi)投放一種顏色的軟質(zhì)塑料片（100片左右），塑料片的大小為1cm2左右，開泵正常鉆進，中間不能停泵，測定塑料片一個循環(huán)周的遲到時間，將此時間設(shè)定為標(biāo)志時間，用來驗證理論計算的遲到時間（由于井眼井徑擴大率的不均勻，泥漿性能的差異、設(shè)備、地面管匯等原因，導(dǎo)致理論計算的塑料片上返遲到時間與實際測得的遲到時間有一定的誤差）。當(dāng)確定鉆具發(fā)生刺漏后,將另一種顏色的塑料片投入鉆具內(nèi),開泵正常循環(huán)，部分塑料片就會從鉆具刺漏點返出，在鉆井液出口處仔細(xì)觀察，記錄最早返上來的塑料片周循環(huán)時間。用標(biāo)志時間與標(biāo)志井深的比等于鉆具刺漏后測得的塑料片周循環(huán)時間與刺漏井深的比，就可以準(zhǔn)確計算刺漏點位置。

3.2 刺漏點計算方法

式中：T測——正常鉆進過程中在井深H測的深度在鉆具內(nèi)投放有色塑料片測得周循環(huán)遲到時間；

T漏測——鉆具在井深H漏測的位置刺漏投放有色塑料片測得的周循環(huán)遲到時間。

計算出H漏測后就確定了井內(nèi)刺漏點的位置，在起鉆檢查鉆具時,可以按照正常的起鉆速度,起到計算的刺漏位置上部20～30m 時,再放慢速度,仔細(xì)檢查鉆具,通?？梢院芸斓匕l(fā)現(xiàn)刺漏點。此方法適用于同一區(qū)塊同一鉆機施工相同井眼尺寸，相似鉆具結(jié)構(gòu)的任何一口井。不用每口井都在正常鉆進過程中實測周循環(huán)時間。此計算方法在同一口井，鉆具多次刺漏時，用上一次刺漏鉆具測得的遲到時間計算下一次刺漏鉆具的位置會更加準(zhǔn)確。

4 案例應(yīng)用

以蘇120-88-xx井(定向井)中的使用為例進行說明。該井設(shè)計井深為3960m，井身結(jié)構(gòu)為：一開采用311mm 鉆頭，塔式鉆具組合，鉆進至400m，下入244.5mm套管；二開鉆進至井深3960m完鉆，定向點在井深900m，采用216mm鉆頭，“四合一”鉆具組合，下入139.7mm 套管完井。該井在施工工程中共刺漏鉆桿5次,鉆具刺漏均發(fā)生在井深2000m以后的井段。

2011 年9 月26 日施工至井深1021.91m，接單根時在鉆桿內(nèi)投入藍(lán)色塑料片正常鉆進測得標(biāo)志周循環(huán)時間為19.8min（此周循環(huán)時間與相鄰井蘇120-97-87井在井深1027m實測的時間基本一致）。

2011年10月3 日鉆進至井深2320.26m時，司鉆發(fā)現(xiàn)泵壓由13.4MPa下降至12.3MPa，隨停鉆檢查，經(jīng)過排查判斷為鉆具刺漏，立即進行鉆桿內(nèi)投放紅色塑料片測周循環(huán)時間為23.4min，通過式（2）計算確定刺漏點在井深1207m 左右。起鉆檢查，在第123 根鉆桿母接頭臺肩以下30cm處發(fā)現(xiàn)刺漏點（鉆桿編號為96），實際刺漏點井深為1190.6m。刺漏點如圖1所示。

圖1 編號96號鉆具刺漏位置

2011 年10 月5 日 鉆進至井 深2450m 時，泵壓從13.7MPa 下降至11.9MPa,立即進行鉆桿內(nèi)投放紫色塑料片測周循環(huán)時間為6.3min，通過公式計算確定側(cè)漏點井深為325m左右，起鉆檢查，在井口以下第33根鉆桿母接頭下33cm 處刺漏（鉆桿編號為205），實際刺漏點井深為334m，刺漏點如圖2所示。

圖2 編號205號鉆具刺漏位置

之后施工至井深2763m、3117m、3486m 分別刺漏一根鉆桿，都能運用這種方法準(zhǔn)確計算出刺漏點的位置。

5 運用此方法的注意事項

（1）同一區(qū)塊同一鉆機運用其它井測得的塑料片周循環(huán)標(biāo)志時間時，要注意表層套管的深度是否相同，井身結(jié)構(gòu)是否相同，泥漿性能是否相同，泥漿泵的排量是否相同。不建議使用不同區(qū)塊的標(biāo)志時間。

（2）在開泵循環(huán)測塑料片周循環(huán)時間時，尤其在井深超過3000m，需要的時間較長，容易將漏點刺的大一些，但是不會影響井內(nèi)鉆具安全。在起鉆遇阻時注意不能強拉硬提。

（3）同一口井，多次刺漏鉆具時，標(biāo)志時間采用上次刺漏鉆桿時測得的周循環(huán)時間，計算刺漏點位置更準(zhǔn)確。

（4）同一口井，采用不同顏色的塑料片測周循環(huán)時間，以防泥漿出口處觀察人員判斷不清是否是本次投入的塑料片。

（5）測定塑料片標(biāo)志時間時泥漿泵的排量，與測定鉆桿刺漏時塑料片周循環(huán)時間的泥漿泵排量相同。

6 結(jié)論

在鉆具內(nèi)投放有色塑料片測周循環(huán)時間對比計算鉆具刺漏位置的方法，精度高、效率高、成本低,是一種簡單有效安全經(jīng)濟的查漏方法。本單位多年來在石油天然氣鉆井施工發(fā)生鉆具刺漏均采用此方法計算漏點位置，成功率達到95%以上，至今無鉆具刺斷事故發(fā)生，建議推廣使用。