鉆井工程中井漏預(yù)防及堵漏技術(shù)

任建強(qiáng)

西部鉆探鉆井液分公司川渝項(xiàng)目經(jīng)理部 重慶 400000

1 鉆井工程井漏事故概述

1.1 鉆井工程井漏事故成因

在鉆井工程的施工過程中，井漏是發(fā)生幾率較高的事故類型，導(dǎo)致井漏的原因較為復(fù)雜。通過對鉆井工程井漏事故原因的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，常見的井漏事故類型可以分為破裂型井漏、裂縫型井漏、滲透型井漏以及溶洞型井漏等[1]。除在鉆井工程施工中由于操作不當(dāng)而引發(fā)的井漏事故外，如鉆井工程區(qū)域的地層結(jié)構(gòu)中存在溶洞或者裂縫等不良地質(zhì)構(gòu)造也是導(dǎo)致井漏的重要因素。同時(shí)，當(dāng)工程區(qū)域存在砂礫巖地層，或者地層較為疏松時(shí)，由于其具有較強(qiáng)的滲透性，一旦井筒內(nèi)部的井液壓值超標(biāo)時(shí)，就會導(dǎo)致井漏事故的發(fā)生。而破裂型井口則通常是由于地層的滲流性較差，此時(shí)如地層破裂壓力與井筒內(nèi)壓力失去平衡時(shí)，就會對地層造成破壞，并引發(fā)井漏事故。此外如使用的鉆井液質(zhì)量性能不符合施工要求時(shí)，也可能引發(fā)井漏事故。

1.2 鉆井工程中井漏預(yù)防及堵漏技術(shù)應(yīng)用的重要性分析

鉆井工程一旦發(fā)生井漏事故不僅會對工程事故進(jìn)度的順利推進(jìn)產(chǎn)生不利的影響，而且還可以進(jìn)而引發(fā)卡井、塌方等嚴(yán)重的安全事故，造成重大經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，甚至是人員傷亡。同時(shí)，井漏事故發(fā)生后即使漏失情況較為輕微，也需要較長的堵漏處理時(shí)間，這會嚴(yán)重影響地質(zhì)分析、鉆進(jìn)采樣以及石油開采等各項(xiàng)工作的開展，還會造成工程成本的增加，影響油田企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營活動的進(jìn)行。因此應(yīng)高度重視鉆井工程的井漏問題，采取科學(xué)有效的預(yù)防措施，提高堵漏處理的質(zhì)量和效率，從而保證鉆井工程的施工安全。

2 預(yù)防鉆井工程井漏的有效技術(shù)措施

2.1 通過科學(xué)控制環(huán)空壓耗預(yù)防井漏

為防止鉆井工程發(fā)生井漏事故，保證鉆井施工的質(zhì)量安全，油田企業(yè)可以通過控制環(huán)空壓耗技術(shù)來降低事故發(fā)生幾率。在鉆井工程施工實(shí)踐中，在保證鉆屑被有效攜帶的基礎(chǔ)上對鉆井液排量進(jìn)行合理的控制，從而達(dá)到降低鉆井液環(huán)空壓耗的目的[2]。同時(shí)，油田企業(yè)還應(yīng)對鉆井結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以擴(kuò)大環(huán)空間隙，這樣也可以減少環(huán)空壓耗，此外，工作人員還應(yīng)根據(jù)鉆井工程的實(shí)際情況合理選擇鉆具等施工設(shè)備，確保所使用鉆具的型號規(guī)格均能夠符合施工要求，且應(yīng)在鉆進(jìn)過程中，結(jié)合地層結(jié)構(gòu)變化對鉆速進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)減少環(huán)空壓耗、擴(kuò)大環(huán)空空隙、預(yù)防井漏事故發(fā)生的目的。

2.2 通過合理控制鉆井液動壓預(yù)防井漏

鉆井液動壓控制不合理也是導(dǎo)致鉆井工程發(fā)生井漏事故的重要因素之一。因此，工作人員可以通過對鉆井液動壓的科學(xué)控制來實(shí)現(xiàn)對井漏事故的有效預(yù)防。在鉆井工程的施工過程中，工作人員應(yīng)將鉆井壓力控制在合理區(qū)間，避免壓力過低或者過高影響井壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。工作人員應(yīng)對鉆井工程井身內(nèi)部的空隙壓、破裂壓以及漏失壓進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算分析，以便對鉆井液動壓進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在對裸眼井段進(jìn)行鉆進(jìn)施工時(shí)，井液壓力應(yīng)控制在破裂壓最小值以下。當(dāng)鉆進(jìn)工程區(qū)域地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，與裂縫以及溶洞等不良地質(zhì)構(gòu)造存在時(shí)，為避免發(fā)生井漏事故，應(yīng)確保井液壓力與地層壓力相一致。在鉆井工程初始階段的鉆進(jìn)施工中，工作人員應(yīng)保證開泵速度穩(wěn)定緩慢，以避免井液壓力驟增而造成壓力激蕩，對井壁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，引發(fā)井漏事故。

2.3 通過優(yōu)化鉆井工程井型結(jié)構(gòu)預(yù)防井漏

鉆井工程出現(xiàn)井漏事故的一個(gè)重要因素是井型結(jié)構(gòu)不合理，無法完全與鉆井工程區(qū)域大地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征以及石油資源儲量、分布等相適應(yīng)，導(dǎo)致在鉆井工程的運(yùn)行過程中井液壓力超過結(jié)構(gòu)受力能力，從而造成井漏事故。所以為有效預(yù)防井漏事故，油田企業(yè)應(yīng)首先對鉆井結(jié)構(gòu)加以優(yōu)化，確保鉆井井眼尺寸、下入深度以及套管等配件的尺寸規(guī)格等均能夠能夠適應(yīng)鉆井工程現(xiàn)場的實(shí)際情況。同時(shí)，油田企業(yè)還應(yīng)結(jié)合完井工藝以及油氣層的具體位置等因素優(yōu)化井型結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而更好的保證鉆井工程的施工安全。

2.4 通過采用優(yōu)質(zhì)鉆井液預(yù)防井漏

在鉆井工程的施工過程中，如果所采用鉆井液的質(zhì)量性能達(dá)不到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，就有可能引發(fā)井漏事故。所以油田企業(yè)應(yīng)根據(jù)鉆井工程的施工要求采用優(yōu)質(zhì)鉆井液，特別是應(yīng)加強(qiáng)對鉆井液密度的檢測控制，近來采用密度較低的鉆井液，以降低井漏事故發(fā)生的幾率。這主要是由于鉆井液密度較高時(shí)，其較多的固相成分會對鉆井壓力產(chǎn)生不利的影響。在鉆井工程施工實(shí)踐中，施工單位也可以采用向鉆井液內(nèi)添加適量液體膠液或者粘土漿液的方式來調(diào)整鉆井液密度，從而起到預(yù)防鉆井工程發(fā)生井漏事故的目的。

3 封堵鉆井工程井漏有效技術(shù)措施

3.1 確定鉆井工程井漏位置技術(shù)類型及應(yīng)用要點(diǎn)

當(dāng)鉆井工程發(fā)生井漏事故時(shí)，工作人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況采用不同的技術(shù)方法快速準(zhǔn)確的確定漏失位置，為堵漏處理爭取時(shí)間。

（1）應(yīng)用人工觀察技術(shù)確定井漏位置：在井漏事故發(fā)生后，工作人員應(yīng)首先詳細(xì)觀察工程現(xiàn)場情況，并應(yīng)對鉆井液密度進(jìn)行檢測，通過綜合分析事故現(xiàn)場情況對井漏位置進(jìn)行初步的判斷。

（2）應(yīng)用溫度監(jiān)測技術(shù)確定井漏位置：當(dāng)鉆井工程發(fā)生井漏事故后，由于鉆井液的流動會導(dǎo)致井內(nèi)各層面溫度發(fā)生相應(yīng)的改變，所以可以通過測量井內(nèi)溫度的方式來判斷井漏位置。工作人員應(yīng)在鉆井工程的日常運(yùn)行過程中采集井內(nèi)各層面的基礎(chǔ)溫度，并與井漏事故發(fā)生后各層面溫度的測定值進(jìn)行對比分析，存在較為明顯溫度差的層面基本可以判斷為井漏發(fā)生位置。

（3）應(yīng)用示蹤技術(shù)確定井漏位置：一旦鉆井工程出現(xiàn)井漏現(xiàn)象，為準(zhǔn)確高效的判斷井漏位置，工作人員還可以采用示蹤技術(shù)掌握井漏發(fā)生的具體位置。所謂示蹤技術(shù)主要是在鉆井工程井漏事故發(fā)生后將示蹤劑投入鉆井液內(nèi)，并對示蹤劑進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，從而達(dá)到判斷井漏位置的目的。

（4）應(yīng)用環(huán)空摩阻技術(shù)確定井漏位置：在鉆井工程井漏事故發(fā)生時(shí)，工作人員還可以采用環(huán)空摩阻技術(shù)來判斷井漏位置。所謂環(huán)空摩阻技術(shù)主要是對鉆井工程進(jìn)出口位置的鉆井液漏失量以及流向進(jìn)行測量計(jì)算，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)對井漏位置加以判斷分析的技術(shù)方法。這也是鉆井工程井漏位置確定中較為常用的技術(shù)方法之一。

3.2 鉆井工程井漏堵漏材料選擇應(yīng)用要點(diǎn)

堵漏材料的質(zhì)量性能對于鉆井工程井漏事故的封堵處理效果會產(chǎn)生較大的影響。當(dāng)鉆井工程發(fā)生井漏事故時(shí)，施工人員通常需要利用堵漏材料充填封堵低壓地層中的裂縫以及空隙，從而達(dá)到堵漏的目的。隨著我國鉆井工程技術(shù)水平的不斷提高，目前已經(jīng)有多種類型型號的堵漏材料被應(yīng)用于施工實(shí)踐中。較為常見的井漏堵漏材料主要包括剛性顆粒類型的堵漏材料、纖維類型的堵漏材料、可變類型的堵漏材料和凝固類型的堵漏材料等。堵漏材料通常是利用其吸收膨脹能力來加固井壁，改善鉆井井壁結(jié)構(gòu)的受力性能，封堵地層空隙和裂縫，從而實(shí)現(xiàn)對鉆井工程井漏位置的有效封堵。工作人員在井漏發(fā)生時(shí)應(yīng)根據(jù)鉆井工程所在區(qū)域的地層結(jié)構(gòu)和漏失的實(shí)際情況等合理選擇相應(yīng)性能特點(diǎn)的堵漏材料，以提高井漏處理的效果。

3.3 鉆井工程井漏堵漏技術(shù)類型及應(yīng)用要點(diǎn)

3.3.1 應(yīng)用循環(huán)堵漏技術(shù)封堵井漏

循環(huán)堵漏技術(shù)是一種對鉆井工程井漏位置進(jìn)行封堵處理的物理方法，該項(xiàng)技術(shù)主要適用于鉆井工程井漏事故發(fā)生段的滲漏量相對較少的地層堵漏施工。當(dāng)井漏事故發(fā)生鉆井工程在鉆進(jìn)過程中剛剛將漏層鉆開，井段尚未暴露完全時(shí)，通常多漏失層段的裂縫相對較小，工作人員難以及時(shí)準(zhǔn)確判斷擠壓位置，因此在此情況應(yīng)及時(shí)采用循環(huán)堵漏技術(shù)進(jìn)行處理。工作人員在應(yīng)用循環(huán)堵漏技術(shù)施工時(shí)，一般應(yīng)采用水眼較大的鉆頭設(shè)備，并選擇微顆粒堵漏劑作為堵漏材料隨鉆封堵地層裂縫。在堵漏施工時(shí)，應(yīng)循環(huán)反復(fù)對裂縫漏失位置進(jìn)行堵塞以及壓實(shí)處理，鉆具應(yīng)保持連續(xù)工作狀態(tài)，以防止出現(xiàn)卡鉆等問題，影響堵漏效率。

為實(shí)現(xiàn)對井漏的有效封堵，施工人員在應(yīng)用循環(huán)堵漏技術(shù)時(shí)應(yīng)合理選擇堵漏劑，例如可以采用自適應(yīng)型堵漏材料，同時(shí)應(yīng)合理控制鉆井液配比，確保鉆井液的可泵性能夠滿足施工要求，從而全面提高堵漏效果。

3.3.2 應(yīng)用段塞技術(shù)封堵井漏

段塞堵漏技術(shù)是鉆井工程井漏事故處理施工中的常用技術(shù)方法。施工人員在應(yīng)用段塞技術(shù)對井漏位置進(jìn)行封堵時(shí)，應(yīng)合理選擇堵漏材料的類型型號，并要準(zhǔn)確判斷井漏點(diǎn)位。堵漏劑密度應(yīng)與鉆井液密度相適應(yīng)。當(dāng)鉆井工程井筒易于注滿且漏度相對較小時(shí)，施工人員可以采用關(guān)井?dāng)D壓的處理方式。而當(dāng)鉆井工程井漏較為嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)采取在安全井段起鉆擠壓的處理方式。在堵漏施工初始階段，施工人員應(yīng)合理控制鉆桿放入位置與漏層頂部之間的間距，并適當(dāng)減小憋壓值，緩慢擠入堵漏漿液。之后再采取分次擠入方式將漿液逐步注入漏失部位。在首次注漿施工時(shí)，工作人員應(yīng)將堵漏漿的注入量控制在注漿總量的2/ 3 以內(nèi)，嚴(yán)禁一次注滿，影響堵漏效果。施工人員在分次擠壓時(shí)，一般應(yīng)將間隔實(shí)踐控制在20min 左右，且應(yīng)加強(qiáng)對套壓值的監(jiān)測和調(diào)整，以準(zhǔn)確判斷堵漏效果，從而高效快速的完成封堵處理。

3.3.3 應(yīng)用復(fù)合型堵漏材料技術(shù)封堵井漏

為適應(yīng)新時(shí)期鉆井工程較為復(fù)雜井型結(jié)構(gòu)的堵漏要求，提高井漏事故的封堵處理效果和處置效率，信息的復(fù)合型堵漏材料技術(shù)在鉆井工程施工實(shí)踐中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用復(fù)合型堵漏技術(shù)對鉆井工程井漏位置進(jìn)行封堵處理時(shí)，施工人員可以根據(jù)鉆井工程和井漏的實(shí)際情況采用水泥與承壓劑混合的復(fù)合型材料作為堵漏材料，并通過轉(zhuǎn)換技術(shù)和循環(huán)技術(shù)的綜合應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)對鉆井工程井漏位置的有效封堵。該項(xiàng)復(fù)合型堵漏技術(shù)由于采用了新型的材料技術(shù)，不僅能夠?qū)┩庖玢@井液進(jìn)行有效限度的控制，而且能夠適應(yīng)多種工況條件下井漏封堵要求，同時(shí)該技術(shù)的應(yīng)用還能夠促進(jìn)石油開采率以及產(chǎn)量的全面提高，具有較高的實(shí)用價(jià)值。在鉆井工程發(fā)生井漏事故時(shí)，施工人員還可以將復(fù)合型的化學(xué)凝膠作為堵漏材料對漏失部位加以封堵。復(fù)合型化學(xué)凝膠具有較好的形變性能，且在進(jìn)入地層后會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對地層空隙的有效堵漏。該項(xiàng)復(fù)合堵漏技術(shù)能夠適應(yīng)復(fù)雜地層結(jié)構(gòu)條件下的鉆井工程井漏堵漏要求。此外，在鉆井工程的施工實(shí)踐中還可以采用壓差堵漏技術(shù)對井漏位置進(jìn)行封堵處理。該項(xiàng)技術(shù)采用的是具有較強(qiáng)耐腐蝕性和耐酸堿性的復(fù)合型堵漏材料，且能夠滿足不同溫度條件和高壓環(huán)境下的堵漏需要，其技術(shù)應(yīng)用時(shí)的操作較為便捷，對施工設(shè)備的技術(shù)水平要求也相對較低，可以高效快速的完成堵漏作業(yè)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

4 結(jié)語

為保證鉆井工程的事故質(zhì)量安全，避免出現(xiàn)重大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，油田企業(yè)必須充分認(rèn)識井漏事故的嚴(yán)重性和危害性。同時(shí)，油田企業(yè)應(yīng)積極總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，全面分析井漏發(fā)生原因和條件，并以此為依據(jù)采用科學(xué)有效的預(yù)防技術(shù)方法，以避免井漏事故的發(fā)生。此外，一旦井漏事故發(fā)生，則應(yīng)及時(shí)采用先進(jìn)的堵漏材料技術(shù)對井漏位置進(jìn)行封堵，從而減少井漏事故損失，推動我國石油事業(yè)的健康有序發(fā)展。