石油鉆井工程防漏堵漏工藝研究

楊 智

中國石油集團川慶鉆探工程有限公司培訓(xùn)中心井控培訓(xùn)中心 四川成都 610213

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行業(yè)領(lǐng)域以及社會生活對石油資源的需求量不斷增加。在此背景下，石油鉆井工程的數(shù)量以及建設(shè)規(guī)模逐年擴大，石油鉆井技術(shù)水平取得了明顯進步。在石油鉆井工程的實際建設(shè)和運行過程中，由于受開采工藝特點或者人為操作失誤等因素的影響，往往會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的滲漏問題。因此石油鉆井企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識石油鉆井工程滲漏問題的重要性，加強對各項防漏堵漏工藝的研究，并要結(jié)合石油鉆井工程特點進行防滲堵漏工藝的合理選擇。同時，石油鉆井企業(yè)還應(yīng)根據(jù)防滲堵漏工藝的實際應(yīng)用經(jīng)驗，對防滲堵漏工藝進行創(chuàng)新和改進，并要積極引入信息技術(shù)，為石油鉆井工程的安全高效運行提供可靠保證。

1 石油鉆井工程滲漏的主要影響因素

鉆井滲漏是石油鉆井工程施工過程中比較常見的問題，造成井漏現(xiàn)象的原因比較復(fù)雜，一般主要包括巖層結(jié)構(gòu)特點、鉆進工藝以及人為操作失誤等因素。石油鉆進工程在鉆進施工過程中，如果其地層巖體內(nèi)有溶洞、裂隙等不良地質(zhì)構(gòu)造存在時，空隙壓力超過鉆井坡地層壓力，會導(dǎo)致鉆井液向裂縫注入，造成井漏問題發(fā)生。同時，在石油鉆井工程的鉆井過程中，如果所采用的鉆進工藝不合理或者對相關(guān)工藝參數(shù)沒有進行科學(xué)設(shè)定控制，出現(xiàn)鉆進速度過快、所使用的鉆井液過于黏稠、泵排量控制不合理，都有可能導(dǎo)致井漏現(xiàn)象的出現(xiàn)。一旦石油鉆井工程發(fā)生井漏，就會影響石油鉆井的正常運行，發(fā)生卡鉆、井噴甚至是井塌等嚴(yán)重事故，給石油鉆井企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。因此石油鉆井企業(yè)必須加強對防漏堵漏工藝的研究，降低井漏問題發(fā)生的概率，并在井漏發(fā)生后及時采取科學(xué)有效的堵漏措施，以確保石油鉆井工程的安全高效。

2 石油鉆井工程中常用防漏堵漏工藝分析

2.1 石油鉆井工程防漏工藝分析

2.1.1 鉆井壓力保護防漏工藝

為了防止石油鉆井底部存在溶洞或發(fā)育裂隙等造成井漏問題，在石油鉆井工程的施工過程中應(yīng)加強度PDW數(shù)據(jù)以及排量數(shù)據(jù)的監(jiān)測，準(zhǔn)確掌握鉆井狀態(tài)。同時石油鉆井企業(yè)可以根據(jù)鉆井底部巖層結(jié)構(gòu)特點等相關(guān)實際情況，采用井口恒定壓工藝或者利用復(fù)合材料的高效承壓劑等保護井底，并控制鉆井壓力。在應(yīng)用復(fù)合高效承壓劑保護對井底進行壓力保護時，施工人員應(yīng)注意合理確定高效承壓劑的用量，有效防止出現(xiàn)鉆井液滲漏等問題。

2.1.2 石油鉆井工程鉆進速度控制防漏工藝

在石油鉆井工程的施工過程中，施工人員應(yīng)對鉆井速度進行合理設(shè)定和準(zhǔn)確控制，以防止鉆井出現(xiàn)滲漏問題。在立柱下放時，鉆進應(yīng)設(shè)定在45s～60s 之間完成，一旦超過這一允許的范圍，就有可能出現(xiàn)井漏現(xiàn)象。如果在鉆進過程中出現(xiàn)井塌以及沙橋等情況，施工人員應(yīng)將開泵速度適當(dāng)降低，以達到減少泵排量以及降低下鉆阻力的目的。當(dāng)石油鉆進工程具備較好的施工條件時，在鉆進施工中應(yīng)采用小排量泥漿泵循環(huán)作業(yè)工藝，該工藝能夠有效防止漏失現(xiàn)象的發(fā)生。

2.1.3 石油鉆井工程泥漿防漏工藝

在石油鉆進工程的施工過程中，石油鉆進企業(yè)應(yīng)積極采用先進的泥漿工藝，以有效防止發(fā)生井漏現(xiàn)象。在鉆井施工前應(yīng)采用膨潤工藝處理泥漿，以提高泥漿的穩(wěn)定性，其黏度一般應(yīng)在40s～60s 之間。施工人員應(yīng)在鉆進過程中根據(jù)施工進度及時添加新泥漿，以降低泥漿固相和密度，確保泥漿的密封性能以及潤滑性能夠滿足施工需要。同時，施工人員應(yīng)在保證泥漿攜砂性能的基礎(chǔ)上，對泥漿黏度進行合理控制，避免鉆進施工時產(chǎn)生低壓力激動現(xiàn)象，影響鉆井結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，如在鉆進過程中遇到高滲透性巖土層，施工人員應(yīng)合理控制泥漿用量，且應(yīng)加強對泥漿質(zhì)量的監(jiān)測，以確保泥餅厚度科學(xué)合理，以達到降低環(huán)空壓耗和環(huán)空間隙的目的，從而有效避免出現(xiàn)井漏問題。

2.2 石油鉆井工程堵漏工藝分析

2.2.1 石油鉆井工程KPD 堵漏工藝

當(dāng)石油鉆進工程在施工過程中發(fā)生井漏時，施工人員應(yīng)根據(jù)井漏的具體原因以及井漏程度等合理應(yīng)用相應(yīng)的堵漏工藝。注入可控膨脹型KPD 堵漏劑是石油鉆井工程中比較常用的堵漏工藝之一。KPD 堵漏劑主要指的是摻有惰性材料的水泥漿，其具有較好的膠結(jié)封堵以及鎖水膨脹效果，能夠?qū)┻M行有效處理。

應(yīng)用KPD 堵漏劑時，施工人員應(yīng)按照高注低堵原則，對于未能見到液面的漏失失返性井口應(yīng)選擇與漏失層相距約80～100m 處的上方區(qū)域注入KPD 堵漏劑。而在對可見液面的漏失失返性井口進行堵漏處理時，則應(yīng)將注入點設(shè)置于與漏失層上方且與漏失層相距約50m 的位置。在對無失返井進行處理時，施工人員應(yīng)在與漏失層相距約20m 處的上方區(qū)域設(shè)置注入點，將KPD 堵漏劑注入井內(nèi)進行封堵。經(jīng)過對該工藝的實際應(yīng)用經(jīng)驗的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，其堵漏有效率超過了90%，是一項科學(xué)高效的石油鉆井工程堵漏工藝。

2.2.2 石油鉆井工程復(fù)合承壓劑堵漏工藝

當(dāng)石油鉆井工程出現(xiàn)井漏現(xiàn)象時，施工人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握鉆井的實際滲漏情況，并及時采用混合膠結(jié)劑或者其他復(fù)合材料工藝對漏孔進行封堵處理。

以采用復(fù)合承壓劑混合水泥漿工藝為例，施工人員應(yīng)利用壓力步驟表以及自動節(jié)流管可能關(guān)注等對漏孔壓力進行調(diào)節(jié)，并應(yīng)合理選擇復(fù)合承壓劑類型，且應(yīng)準(zhǔn)確控制承壓劑與水泥漿液的配比以及流量等工藝參數(shù)，及時有效封堵漏孔，從而減少資源的浪費。應(yīng)用此類堵漏工藝時要注意保持管路的暢通性，并要對化合物的充填、轉(zhuǎn)換以及注入等過程進行科學(xué)控制管理，從而全面提高石油鉆井工程堵漏處理的效果。

2.2.3 石油鉆井工程泥漿堵漏工藝

泥漿堵漏是石油鉆井工程中比較常用的井漏問題處理工藝之一，應(yīng)根據(jù)石油鉆井工程井漏問題的不同發(fā)生部位、不同問題成因等，采用相應(yīng)的泥漿堵漏工藝。石油鉆井工程的井漏問題主要是由于工程區(qū)域巖土層存在裂縫等現(xiàn)象所導(dǎo)致時，施工人員應(yīng)及時將泥漿泵排量降低，且應(yīng)調(diào)整泥漿潤滑度、固相以及密度等，以封堵漏孔。漏孔被完全阻滯后，才能將泵排量逐步恢復(fù)。

施工鉆井工程的井漏發(fā)生在具有較強滲透性的礫石層或砂層時，施工人員應(yīng)將泥漿黏度適當(dāng)加大，從而通過增加流動阻力的方式避免泥漿向漏層滲漏，以達到堵漏的目的。石油鉆井工程由于鉆進深度過深而出現(xiàn)井漏現(xiàn)象時，施工人員應(yīng)將對泥漿黏度進行合理控制，以降低環(huán)空壓降，從而實現(xiàn)對井漏的有效封堵。

石油鉆井企業(yè)還可以通過循環(huán)堵漏工藝或者擠壓堵漏工藝對由地質(zhì)結(jié)構(gòu)因素所導(dǎo)致的井漏問題進行處理。以擠壓堵漏工藝為例，施工人員應(yīng)根據(jù)漏層的實際情況確定堵漏泥漿的配制量，以確保泥漿能夠?qū)β舆M行完全覆蓋。完成泥漿的配制后，施工人員應(yīng)將鉆頭下放至與漏層上方相距10～300m 之間的位置，并將泥漿注入。在此過程中應(yīng)確保環(huán)空壓力始終處于2～5MPa 之間，且應(yīng)持續(xù)注漿約30min，之后才能進行泄壓處理。對于較為嚴(yán)重的井漏可以適當(dāng)延長注漿時間，且應(yīng)采取分段注漿方式，以提高堵漏處理效果。

2.2.4 石油鉆井工程其他堵漏工藝

井漏問題在鉆進工程的鉆進以及完井等施工環(huán)節(jié)都有可能發(fā)生，石油鉆井企業(yè)應(yīng)根據(jù)井漏的漏速等實際情況采取相應(yīng)的堵漏工藝。如井漏漏速的最大值小于5m3/ h 時，應(yīng)立即暫停鉆進，并上提鉆頭，之后應(yīng)將DF- 1摻入泥漿內(nèi)，DF- 1 的含量應(yīng)控制在2%～3%左右，以收斂封堵漏孔。如堵漏效果未達到預(yù)期時，施工人員可以采用憋壓工藝或者摻入一定量的鋸末等材料，以提高堵漏效果。當(dāng)井漏漏速達到了5～15m3/ h 之間時，則應(yīng)采取橋接堵漏工藝，并要提升鉆頭至安全范圍。在應(yīng)用橋接堵漏工藝時應(yīng)合理選擇橋接劑類型，并要準(zhǔn)確控制配制量和配比。此外，石油鉆井企業(yè)也可以采用復(fù)合型凝膠材料工藝，利用其所形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)封堵漏孔。

3 石油鉆井工程防漏堵漏工藝應(yīng)用要點分析

3.1 準(zhǔn)確確定漏層方位

在石油鉆井工程中應(yīng)用防漏堵漏工藝時，施工人員應(yīng)首先根據(jù)鉆井工程的實際情況采用油住分析法或水動力分析法等技術(shù)方法準(zhǔn)確判斷漏層的具體位置，為防漏堵漏工藝的選擇提供科學(xué)可靠的參考依據(jù)，從而提高防漏堵漏工藝的應(yīng)用效果。由于石油鉆井工程的漏層位置判斷往往較為復(fù)雜，因此石油鉆井企業(yè)應(yīng)指派專業(yè)技術(shù)人員綜合應(yīng)用地質(zhì)工程等多學(xué)科領(lǐng)域的理論知識也技術(shù)工藝，確保漏層位置判斷快速準(zhǔn)確。

3.2 準(zhǔn)確確定漏失通道面積

在石油鉆井工程中應(yīng)用防漏堵漏工藝時，施工人員應(yīng)詳細(xì)查明漏失通道的實際面積，準(zhǔn)確掌握井口空間以及漏失層縫隙的具體大小等數(shù)據(jù)信息，并依次為依據(jù)進行堵漏材料以及堵漏工藝的選擇和應(yīng)用，從而提高石油鉆井工程防漏堵漏處理效果。

3.3 準(zhǔn)確掌握漏井漏失壓力

在石油鉆井工程中應(yīng)用防漏堵漏工藝時，施工人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握漏失壓力以及漏井壓力等數(shù)據(jù)參數(shù)，以提高防漏堵漏工藝選擇的科學(xué)性和合理性，從而減少原油資源的浪費，保證石油鉆井工程的安全高效運行。

3.4 加強新材料新技術(shù)在石油鉆井防漏堵漏中的應(yīng)用

在石油鉆井工程中應(yīng)用防漏堵漏工藝時，石油鉆井企業(yè)應(yīng)積極應(yīng)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)，通過可視化等先進技術(shù)的應(yīng)用準(zhǔn)確掌握井漏方位、流速以及面積等數(shù)據(jù)信息，為井漏原因分析以及防漏堵漏效果的判斷提供可靠的參考依據(jù)。石油鉆井企業(yè)還可以通過專家系統(tǒng)優(yōu)化石油鉆井工程防漏堵漏工藝，確保工藝選擇應(yīng)用科學(xué)合理。此外，石油鉆井企業(yè)還應(yīng)積極應(yīng)用新型堵漏材料以及鉆井液，以減少井漏問題的發(fā)生，提高堵漏處理的效率和質(zhì)量。

4 結(jié)語

為提高石油鉆井工程質(zhì)量和運行效率，減少原油資源的損失，石油鉆井企業(yè)應(yīng)高度重視鉆井滲漏問題，加強對各種防水堵漏工藝的研究。在石油鉆井工程的運行過程中，企業(yè)應(yīng)積極應(yīng)用先進的鉆井技術(shù)設(shè)備和材料，提高鉆井操作的規(guī)范性。石油鉆井工程出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時，應(yīng)準(zhǔn)確掌握滲漏方位、面積以及漏失壓力等數(shù)據(jù)信息，合理選擇相應(yīng)的堵漏工藝，并積極借助專家系統(tǒng)以及信息技術(shù)優(yōu)化堵漏工藝方案，提高堵漏效果，從而為石油鉆井工程的安全穩(wěn)定高效運行奠定良好的基礎(chǔ)。