鉆井工程中井漏預防及堵漏技術分析

李建宇

中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300459

1 鉆井工程井漏事故概述

在鉆井工程中，由于影響鉆井工作的因素比較多，如果井漏預防工作存在瑕疵，則會導致井漏事故在鉆井過程中出現(xiàn)。作為一種時常發(fā)生的現(xiàn)象，井漏事故如果發(fā)生程度比較輕微，則不會影響鉆井工作的開展，如果井漏嚴重，則會導致井內壓力快速下降，影響井壁的穩(wěn)定性，從而引發(fā)程度不等的安全事故。

1.1 井漏產生的條件與類型

井漏問題的出現(xiàn)需要一些前提條件，如果鉆井區(qū)域存在縫隙、小孔等問題，則會導致鉆井液出現(xiàn)漏失問題，并且也可成為鉆井液的存儲空間。此外，如果鉆井液壓力與縫隙、小孔內部的液體壓力存在壓差，則會引發(fā)井漏問題。與此同時，根據(jù)地層特征不同，井漏類型可分為3個類別，即：滲透型漏失、裂縫型漏失與孔洞型漏失。

1.2 井漏產生的原因

1.2.1 自然因素

自然因素是引發(fā)井漏問題的直接原因，在鉆井工程中，裂縫、孔洞等會在泥頁巖層中出現(xiàn)，隨著鉆井工作的不斷推進，井漏問題發(fā)生概率也會大幅度增加。另外，對于砂礫巖來說，其結構中存在大量孔洞與縫隙，并且由于孔洞在砂礫巖中存在互通的關系，所以在鉆機工作過程中，大量振動作用力會作用到砂礫巖結構中，導致砂礫巖結構的緊密程度進一步下降，從而導致井漏問題出現(xiàn)。與此同時，碳酸鹽巖存在活潑的化學性質，在鉆機工作時，碳酸鹽巖中的井漏問題發(fā)生概率也會大幅度增加。

1.2.2 人為因素

隨著我國鉆井開采規(guī)模逐漸增加，人為因素引發(fā)的井漏問題也是屢見不鮮。井漏問題出現(xiàn)，除了自然因素外，鉆井人員操作不規(guī)范、不科學，同樣也會提升井漏問題出現(xiàn)概率。例如，在注水操作中，鉆井人員未按照要求實施作業(yè)，致使地層存在顯著的壓力差，由于存在破裂應力，導致井漏問題出現(xiàn)。最后，由于鉆井工程現(xiàn)場人員專業(yè)素質與技術水平參差不齊，并且不了解鉆井作業(yè)技術實施要點，致使鉆井液添加不規(guī)范，從而誘發(fā)井漏問題。

1.3 井漏問題存在的危害

（1）影響鉆井效率和工程實施進度

在鉆井工作中，如果出現(xiàn)井漏問題，勢必會暫停鉆井工作，待井漏問題解決后，才可繼續(xù)鉆井作業(yè)。所以，鉆井效率會因為井漏問題而受到影響，推遲鉆井工程結束時間。另外，一旦出現(xiàn)井漏問題，無論是輕微程度，還是嚴重的井漏事故，都需要有關人員及時處理，所以也會因此耗費大量精力來解決井漏問題，嚴重影響工程實施進度。

（2）增加鉆井成本支出

在鉆井工程中，如果出現(xiàn)井漏問題，鉆井企業(yè)需要增加施工成本來解決井漏問題，確保井漏問題可以及時、有效解決。此外，為了解決井漏問題，鉆井企業(yè)要采購專業(yè)的堵漏材料，確保井漏問題可以得到第一時間的封堵，由此也會增加施工成本。與此同時，在解決井漏問題時，鉆井工作需要暫停，待堵漏結束后才可繼續(xù)鉆井工作，鉆井工程的時間成本也會因此增加。

（3）地質影響分析結果

在鉆井工程中，地質分析是其中重要的工作內容。當鉆井作業(yè)出現(xiàn)井漏問題時，則會導致地層中有大量的鉆井液，用于地質分析的樣品會因此遭受污染，影響地質分析結果的真實性。

（4）影響鉆井安全

當井漏問題在鉆井工程中出現(xiàn)時，除了會對鉆井效率與鉆井成本產生影響外，同樣還有著一定的安全問題。作為一類安全事故，井漏問題會引發(fā)井噴、塌方等事故，嚴重威脅鉆井現(xiàn)場作業(yè)人員的生命安全，增加安全事故發(fā)生概率。

2 鉆井工程中井漏預防技術

2.1 優(yōu)化設計井身結構

在對井漏事故發(fā)生原因分析后發(fā)現(xiàn)，如果井漏問題在實際鉆井工程中出現(xiàn)，則可能與井身結構設計不當有關聯(lián)。在設計井身結構時，設計人員未對現(xiàn)場地質條件進行細致的勘察，不了解油井儲存情況。此外，在鉆井工程中，井液壓力突然增加的情況下，井漏問題也會因此出現(xiàn)。所以，在設計井身結構過程中，設計人員要做好油井地質勘測工作，保證有針對性地完成井身結構設計工作。例如，現(xiàn)場人員要對鉆井下入深度、套管尺寸等進行準確測量，隨后采用現(xiàn)代化理念完成井身結構設計工作，提升井身結構設計的合理性。需注意的是，井身結構設計要對油氣層位置、完井方法等進行綜合考慮，將井漏隱患徹底消除。

2.2 注意優(yōu)化鉆井液性能

研究表明，優(yōu)化鉆井液性能，可以有效地降低井漏事故發(fā)生概率。因此，在選擇鉆井液時，鉆井單位為了消除井漏隱患，可以選擇低密度的鉆井液用于鉆井工程。另外，在鉆井工程中，鉆井企業(yè)可以降低鉆井液的壓力，可以起到預防井漏的作用。在鉆井作業(yè)中，對于鉆井單位來說，其要對鉆井壓力嚴格控制，鉆井壓力要控制在要求的范圍之內，切不可突然增加或降低鉆井壓力，否則會影響鉆井質量。與此同時，在打井過程中，井液壓力要小于最小破裂壓力，如果有裂縫、溶洞在地層中出現(xiàn)，為了確保地層壓力與井液壓力保持平衡，需要采用有針對性的鉆井技術，確保鉆井作業(yè)有序進行。在鉆井初始階段，如果井液壓力增加，或者出現(xiàn)壓力激蕩現(xiàn)象，則會導致井壁結構出現(xiàn)不穩(wěn)定，所以泵的速度要嚴格控制。為了保證鉆井液的密度符合鉆井要求，需要鉆井企業(yè)在鉆井前精準地計算漏失壓力、破裂壓力與孔隙壓力，根據(jù)計算結果選擇有針對性的鉆井液。對于鉆井液來說，其密度大小與其組分有直接關系，為了降低鉆井液密度，可以在鉆井液中加入液體膠液、土漿等物質，有助于使鉆井液的效果發(fā)揮出來。為了避免鉆井液壓力過大，泵量在起初階段要嚴格控制，隨后再增加鉆井液的泵入量，確保鉆井液的壓力處于合理區(qū)間。

2.3 降低環(huán)空壓耗

在鉆井工作中，為了預防井漏問題，鉆井企業(yè)可以注意控制鉆井液環(huán)空壓耗，減小環(huán)空壓耗，可以降低井漏發(fā)生概率。為了降低環(huán)空壓耗，可通過以下工作實現(xiàn)：（1）為了減少鉆井液環(huán)空壓耗，可以通過減少鉆井液排液量來實現(xiàn)。（2）通過合理設計鉆井結構，可以使環(huán)空間隙增加，從而有效降低環(huán)空壓耗。（3）降低鉆井設備的速度，有助于控制環(huán)空壓耗。另外，鉆具可根據(jù)實際井深要求而有針對性地選擇，保證鉆具可以適應井身結構，從而使環(huán)空壓耗得到有效控制。

3 鉆井工程中堵漏施工技術的應用

在鉆井工程中，如果出現(xiàn)井漏問題，除了會影響鉆井工作實施效率外，還會增加安全隱患，引發(fā)嚴重的安全事故。所以，為了提升井漏問題解決的效果，降低井漏問題對于鉆井工程的影響，保證鉆井工作可以安全進行，鉆井企業(yè)要針對井漏問題采用合適的堵漏施工技術，加強對堵漏技術的研究力度，從而及時找到井漏問題發(fā)生的實際區(qū)域，并可有針對性地選擇堵漏技術，提升堵漏技術的應用質量。

3.1 段塞堵漏施工技術

為了提升井漏問題解決的及時性，降低井漏問題對于鉆井工程的影響，科學地選用堵漏技術就顯得十分重要。因此，在堵漏施工過程中，為了降低堵漏成本支出，鉆井企業(yè)可選用合適的堵漏材料對井漏位置進行填充，從而解決井漏問題。此外，堵漏材料的應用，其可對井中的孔隙、裂縫等進行完全的填充，避免井漏問題再次出現(xiàn)。在選擇堵漏材料時，鉆井企業(yè)可使用纖維類、凝固類以及剛性顆粒類等堵漏材料，上述材料在實際堵漏技術應用階段有著不錯的利用價值。對于堵漏材料來說，其在吸水情況下可以得到有效膨脹，不僅可以增強井壁的承載性能，而且還可起到加固井壁的作用。對于段塞堵漏技術來說，在實際堵漏工作中，需要明確堵漏劑的類型并找準井漏位置，隨后使用堵漏漿完成堵塞工作。在應用段塞堵漏施工技術時，現(xiàn)場人員要嚴格控制堵漏漿的注入壓力，避免堵漏漿擠入速度過快。需注意的是，為了避免出現(xiàn)封門現(xiàn)象，堵漏漿要分次注入，首先注入2/3的堵漏漿，最后再將剩余的堵漏漿注入到井漏區(qū)域，并且每次注入的時間要控制在20min左右。例如，在找到井漏位置后，選擇合適的堵漏劑，并且堵漏劑的密度要與鉆井液保持一致；然后，將鉆桿設置在距離漏層50m左右的位置，將堵漏液泵入到漏失層段。堵漏液的注入量要在施工階段嚴格控制，并要在段塞堵漏施工階段對井筒的狀態(tài)進行觀察，如果井筒非常容易滿，則表明漏速比較??；反之，如果井筒不容易滿，則表示漏失情況嚴重，所以為了防止發(fā)生卡鉆問題，可起鉆至安全井段，并活動鉆具實施擠壓施工，套壓數(shù)值可以直觀反映堵漏效果，堵漏效果與套壓數(shù)值大小成正比關系。

3.2 循環(huán)法堵漏技術

如果井漏事故中的滲漏量比較大，則鉆井企業(yè)可使用循環(huán)法堵漏技術來解決井漏問題。循環(huán)法堵漏技術指的是在鉆井初始階段，井段僅暴露了一部分，此時地層裂縫仍然處于比較小的狀態(tài)，并且無法精準判斷井漏問題，所以為了提升堵漏效果，可借助循環(huán)法堵漏技術來解決井漏問題。在應用循環(huán)法堵漏技術時，鉆頭的選取要有針對性，注意挑選水眼比較大的鉆頭，并可在鉆井階段使用隨鉆堵漏劑對裂縫進行不斷的填堵，同時反復地對填堵區(qū)域進行壓實處理，注意鉆具工作不可間斷，確保循環(huán)法堵漏技術的應用價值顯現(xiàn)出來，提升堵漏效果。在實際堵漏作業(yè)中，鉆頭在挑選完畢后，可在鉆井液中加入質量占比約4%的自適應堵漏劑，隨后調節(jié)鉆井液的性能，保證鉆井液的可泵性滿足鉆井要求，并且為了避免出現(xiàn)卡鉆問題，需要在堵漏工作中保持鉆頭可以持續(xù)運轉，有助于提升堵漏效果。

3.3 復合堵漏施工技術

為了保證鉆井工程順利實施，必須針對性地使用堵漏施工技術，提升堵漏效率與質量。在鉆井工程中，作為現(xiàn)代化的堵漏工藝，復合承壓劑混合水泥堵漏技術可以有效解決所有井漏問題，所以其成為了鉆井工程中最常見的堵漏技術。復合堵漏施工技術的應用，其優(yōu)點可以對井漏位置進行有效的封堵，最大限度地降低鉆井液的外滲規(guī)模，保證石油資源開采工作有效開展，對提升石油資源產量可起到關鍵作用。此外，隨著復合堵漏施工技術不斷發(fā)展，復合化學凝膠堵漏技術應運而生。復合化學凝膠堵漏技術中使用了容易形變的化學材料，所以其可與地層中的空隙進行很好地融合，并通過在地層中發(fā)生化學反應來實現(xiàn)封堵空隙的作用，有助于提升堵漏效果。在復雜地層鉆井工程中，復合化學凝膠堵漏技術有著廣泛的應用。對于壓差堵漏技術來說，其作為復合堵漏施工技術中的典型代表，可以承受更高的壓力與更寬泛的作業(yè)溫度，同時所使用的堵漏劑具有良好的抗酸堿腐蝕特性，所以可將壓差堵漏技術應用到惡劣的鉆井環(huán)境中。與其他堵漏技術相比，壓差堵漏技術應用操作簡單，并且可提升堵漏效率，所以也為壓差堵漏技術的應用與推廣奠定了基礎。

4 結語

綜上所述，隨著我國鉆井工程不斷增多，為了提升鉆井工程質量，為鉆井工作營造良好的作業(yè)環(huán)境，需要對井漏問題做好預防措施，并采用有針對性的堵漏技術來提升堵漏質量。鉆井工作不僅存在很高的工作風險，并且施工投入巨大，如果出現(xiàn)井漏事故，勢必會嚴重影響鉆井企業(yè)的經濟收益，同時也會影響作業(yè)人員的生命安全。所以，鉆井企業(yè)要注意降低井漏事故發(fā)生概率，采用有效堵漏技術來降低井漏事故對于鉆井工程的影響，對促進我國鉆井工程發(fā)展具有重要意義。