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1、钻井井漏的原因和机理：造成钻井液漏失的地层，必须具备以下条见，即：地层中有孔隙、裂缝和溶洞，使钻井液有通行的条件；地层孔隙中的流体压力小于钻井液液柱压力，在正压差的作用下发生漏失；地层破裂压力小于液柱压力和环空压耗或激动压力之和，把地层压裂后产生漏失。形成漏失的原因有天然的也有人为的。1、 天然的原因：即在沉积或地下水溶蚀或构造活动过程中形成的。一般同一构造的相同层位，在横向分布上具有相近的性质，这种漏失有两种类型，即渗透性漏失和天然裂缝、溶洞漏失。渗透性漏失如图2-6-1（a）所示。这种漏失多发生在粗颗粒未胶结，或胶结很差的地层，如粗砂岩、砾岩、含砾砂岩等地层。只要地层的渗透率超过1410-
2、3m 2，或平均粒径大于钻井液中数量最多的大颗粒粒径三倍，在钻井液液柱压力大于地层孔隙压力就会发生漏失。天然裂缝、溶洞漏失图2-6-1（b）所示。在石灰岩、白云岩的裂缝、溶洞及不整合侵蚀面、断层、地应力破碎带、火成岩侵入体等地层，都有大量的裂缝和孔洞，在钻井液液柱压力大于地层压力时会发生漏失，而且漏失量大、漏失的速度快。图2-6-1 漏失的原因和类型2、人为的原因：1）注水开发后纵向压力系统的变化。（1）有的层只采不注或采多注少，能量补充不上形成低压；（2）由于有断层遮挡或地层尖灭，注水井和采油井连通不起来，注水区形成高压而生产区形成低压；（3）不同层位的渗透性差别很大，在注水过程中，渗透性好
3、的地层吸水量大，渗透性差的地层吸水量少，形成不同的地层压力；（4）有的层注多采少，或只注不采形成高压，而常压层则相对成为了低压层；（5）由于固井质量不好，如管外串通、封隔器不严与管内串通；套管发生问题如断裂、破裂或漏失，不能按人们的愿望达到分层配注的目的，该多注的注少了，该少注的注多了，该注的层位没有注进水，不该注的层位却注进了不少的水，于是人为的制造了不少的高压层。在此类型区块钻调整井，为了防止井喷就需用高密度钻井液，于是那些本是常压的地层，也相对的变成了低压层了，漏失的可能性增加了。这些井往往是多点的长井段漏失，还可能是喷、漏交替发生。2）注水开发后地层破裂压力发生变化。（1）压裂、酸化等
4、增产措施使地层裂缝增加；（2）由于注水清洗的结果，使地层胶结变差、孔隙度变大，而不合理的注水又诱发了微细裂缝的产生；（3)产油气使地层孔隙压力下降；(4)各个层位的注采不均衡，导致地应力的发生、聚集与释放，因而产生了许多垂直裂纹。3）施工措施不当造成漏失（1）加重钻井液时，如控制不好钻井液密度过高时，会压漏裸眼井段中抗压强度最薄弱的地层。经验证明，最易压漏的是套管鞋以下的第一个砂层；（2）下钻或接单根时下钻过快，造成井下过高的激动压力，从而压漏钻头以下的地层；（3）钻井液粘度、切力过高时，若开泵过猛会造成过高的压力激动，从而压漏钻头附近的地层；（4）快速钻进时，钻井液循环排量跟不上，会造成钻井
5、液中岩屑浓度过大，钻铤外环空有大量岩屑沉淀，若开泵过猛压力过高，会将钻头附近的地层压漏；（5）钻头或扶正器泥包后不能及时排除，会导致钻进泵压升高蹩漏地层；（6）井内钻井液静止时间过长，钻井液性能不好其触变性过大，下钻时又不分段进行循环，下到井底开泵时易蹩漏地层；（7）井眼中有砂桥存在，下钻时若不小心钻头进入砂桥，由于环形空间循环不畅，即使小排量开泵也会压漏地层；（8）井壁坍塌，堵塞环空，蹩漏地层。井漏是很容易发现的，凡是因液柱压力不平衡而造成的井漏（即地质原因造成的井漏） ，往往是泵压下降，钻井液进多出少或只进不返，甚至环液面下降；凡是因操作不当而造成的井漏，往往是泵压上升，钻井液进多出少或只
6、进不返，环空液面不下降，停泵后钻柱内有回压，活动钻具时除正常的摩阻力外，没有额外的阻力；凡是因井塌或砂桥堵塞而造成的井漏，则泵压上升，钻井液进多出少或只进不返，停泵时有回压，活动钻具时有阻力，而且阻力随着漏失量的增大而增加。漏失层位的判断：井漏后往往采取堵漏的办法恢复生产，但要堵漏必须首先了解漏层的位置，这样堵漏才能有的放矢的，否则便是盲人骑瞎马。究竟如何判断漏失层位呢？下面给出一些判断的方法。1、钻井液密度没有增加时产生的漏失1）如果钻井液性能没有发生什么变化，而在正常钻井进中发生了井漏，则漏失层位即钻头刚钻达的位置；2）如果钻进中有放空现象，而放空后即发生井漏，则漏失层即放空井段；3）下钻
7、时钻头进入砂桥或坍塌井段，开泵时泵压上升地层蹩漏，则漏层即在砂桥或坍塌井段；4）下钻时观察钻井液返出动态，正常情况下每下井一个立柱，就应返出与钻柱相同体积的钻井液量。但钻井液的返出与钻具的下入并不同步，有一个滞后的时间，可能钻柱下完了，钻井液才从井口返出，钻具下入越深滞后时间越长，如果没有漏层，钻井液总会返出的。当钻具下入井内后，井口没有钻井掖返出时，说明钻头已到达或已穿过漏层；5）在地层的原始状态下，漏层在平面上的分布往往具有相似性，所以应分析邻井过去的资料，横向对比该层在本井的深度；6）如果钻井过程中某层发生过漏失，以后在邻井钻井过程中又发生了漏失，则该层应是首先考虑的漏失敏感区。2、 钻
8、井液密度增加时产生的漏失如果在钻进时不发生漏失，而在加重钻井液或替加重钻井液过程中发生漏失，则应分析本井已钻的地层剖面，那里有断层，那里有不整合面，那里有生物灰岩或火成岩侵入体，那里有高渗透的厚砂层岩。一般说来，开放性的断层和不整合面，在钻进过程中易发生漏失，待滤饼形成后漏失的可能性就小了。而高渗透性的厚砂岩、生物灰岩、火成岩侵入体，发生漏失的可能性最大，埋藏越浅漏失的可能性越大。当然也有特殊的情况，如上部地层不漏下部漏，松软地层不漏中硬地层漏，这是因为脆性地层在地应力作用下易形成裂缝，而这些裂缝中的矿物充填或油水充填程度不饱满，因而在这些地层中容易出现漏失，而压实程度较小具有塑性的地层反而不
9、容易形成裂缝。如果在提高钻井液密度的过程中发生井漏，则漏失层可能在裸眼井段中的任意井段，但最有可能的是技术套管鞋以下的第一个砂岩层。如果一时确定不了，而且有条件进行测定的话，可采取以下方法进行测定。1） 螺旋流量计法如图2-6-2所示。该仪器为一带螺旋叶片的井底流量计，螺旋叶片上部有一圆盘和记录装置（照相装置） ，叶片下部有一导向器。流量计下到预计漏层附近后，定点向上或向下进行测量，测量时要从井口灌入钻井液，如仪器处于漏层以下，螺旋叶片不转动，如仪器处于漏层以上，灌入的钻井液冲动液片，使叶片转动一个角度，上部的圆盘也随之转动，转动情况由照相装置记录下来，这样就可确定漏层的位置。图2-6-2 螺
10、旋流量计2） 井温测定法如图2-6-3所示。在有可能下入井温仪器时，应先测一条正常的地温梯度线，然后再泵入一定数量的钻井液，并立即进行第二次井温测量，由于新泵入钻井液的温度低于地层温度，而在漏失层位以下温度又会升高。对比两次所测的井温曲线，有井温异常的井段即为漏失段。两次井温测量不必起出仪器，可连续进行作业。图 2-6-3井温法确定漏层的例解3） 放射性测井法先用伽玛测井测出一条标准曲线，然后替入加了放射性示综物质的钻井液，把它挤入漏层后进行放射性测井。根据放射性的异常可找出漏层，此法测量非常准确但不经济，同时有放射性的危害。4） RFT测井法先测一个微电极曲线，在曲线上找出各个渗透层的深度，
11、然后再把RFT测试器下入井中，直接对各渗透层逐一测定地层压力，这样就可找到地层压力最低的的井段，此井段即为漏失井段。5） 综合分析法井漏以后，可利用微电极、自然电位、井径、声波时差四条电测曲线，进行综合分析后判断漏层位置。若某层漏入大量钻井液，则微梯度及微电位的电阻率差值缩小，自然电位的幅度变小，井径变小，而声波时差变大。6） 钻井液电阻测定法在钻井裸眼井段，先分段注入不同矿化度的钻井液，钻井液的矿化度要相差6%左右，或者分段注入钻井液和原油，测一条钻井液电阻率曲线。然后在压入或漏失部分钻井液后，再测一条电阻率曲线，两条曲线对比可找出漏层位置。若对漏层位置仍不十分清楚，可再压入部分钻井液后，再
12、测一条钻井液电阻率曲线，三条曲线对比就足够清楚地确定漏层位置了。7） 声波测试法在碳酸盐地层用声波找测井找漏层的效果较好，因在漏失层段弹性波的运行时间t s急剧增大，纵向波幅度相对参数A p/Apmax大大衰减甚至完全衰减。一般漏层上下的非渗透性致密岩层的t s为155250s/m，A p/Apmax参数分布为多模态形式，而漏层的t s为250750s/m，A p/Apmax为00.1，这就是判断漏层的主要依据。8） 传感器测试法该测试法是用传感器测量井内钻井液流速压头的变化，从而判断漏层位置的一种方法。下面介绍的P-4型漏层检测仪，其结构如图2-6-4所示。在传感器圆柱形的壳体内，装有感应式
13、传感器并充满液体，在壳体上端用波形弹性膜片封盖，下端底板的孔眼处接有橡胶补偿器，其作用是使仪器内外达到静压平衡。传感器电枢使用柱形螺旋弹簧压贴在膜片的中心部位，可把膜片的移动转换成电信号。测量时，把仪器下到井中预计漏层附近，然后向井内灌入钻井液，如果仪器在漏层以上，由于有钻井液流经仪器进入漏层，故仪器有信号输出；当仪器位于漏层以下时，因没有钻井液的流动也就没有信号输出。也可把仪器下到井底，在均速灌入钻井液的情况下均速上提仪器，在漏层以下，仪器与钻井液之间的相对速度即仪器的上提速度；在漏层以上时，仪器与钻井液之间的相对速度是仪器上提速度与钻井液下流速度之和，显然，漏层以上的信号大于漏层以下的信号
14、，这样就很容易找到漏层的位置。图 2-6-4 P-4型测漏仪9） 自动测漏装置这是在钻进中测定漏层深度的自动化装置。其原理是：用压力传感器监测立管压力，用流量传感器监测钻井液出口流量。井漏时，压力下降信号沿钻柱内钻井液传递到压力传感器，流量减小信号沿环空钻井液传递到压流量传感器，因两个信号在钻井液中的传输速度相同，按其传输的时差即可确定漏层深度。10）封隔器测试法在钻柱上带一个封隔器，下入到裸眼井段进行循环，只允许钻井液从封隔器以上循环，当封隔器位于漏层以上时可正常循环，当位于漏层以下时则失去循环。若第一次坐封后能正常循环，则应向下找漏层；若第一次坐封后不能正常循环，则应向上找漏层。封隔器下入
15、深度有两种方法，即两分法和最优分割法。设裸眼长度为L，若用两分法，第一次下入深度为 1/2L，第二次下入深度为剩余长度的 1/2L即 1/4L，可如此类推。若用最优分割法，第一次下入深度为0.618L，第二次下入深度为剩余长度的0.618，可如此类推。这样就逐渐接近漏层的位置，连续测试三次后，误差只有12.5%，连续测试四次后，误差只有6%。但使用封隔器测试是有条件的，一要井眼稳定不塌不卡，二是坐封井段井径规则，封隔器在井内能坐封好，否则测试的结果是无用的。11）计算法（1）正反循环测试法应用此法的前提条件是部分漏失，也就是说，井口还有部分钻井液返出。如图2-6-5 所示，先用正循环法洗井，测
16、量钻井液出口流量和漏失量；然后再用反循环法洗井，并改变注入井内的流量，直至达到正循环时的漏失量，再测量相应地出口流量，可按下式计算漏层深度。H1=H/（Q 1/Q21） （6-1）式中H-井深，m；H1-漏层深度，m；Q1-正循环洗井时出口流量，L/min；Q2-反循环洗井时出口流量，L/min；根据计算，如果漏层位置在井眼上部，为了计算的漏层深度更加准确，应把钻柱上提到某点，此点应在第一次计算结果的23倍处，使之符合如下条件：1Q 1/Q23，用前法进行正反循环试验，所得结果再用式（ 6-1）进行计算，如此一步一步逼近漏层位置。反循环时应有井口封闭装置，钻具串中不能有止回阀，并要求钻井液比较清洁，无堵塞钻头水眼的可能。图2-6-5 正反循环法测试漏层位置示意图（2）井漏前后泵压变化测试法应用此法的条件是井漏后泵压不能降到零，井口仍有钻井液返出，也就是说只是部分漏失。如图2-6-6所示，设钻头深度为H，漏层深度为H 1，井漏前立压为p p1，井漏后立压为p P2，井漏前环空压耗为
