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1、 1 随钻防漏堵漏技术吴广宇 吕庆(40647 钻井队)摘 要: 本文介绍了井漏发生的原因,针对现场情况提出了一些技术措施,并对其进行了一定的分析。主题词: 井漏 堵漏 防漏 在钻进过程中发生钻井液漏失时会带来许多不利,如延长钻井时间、引起井壁坍塌、引发井喷及大量消耗泥浆材料等。因此在钻井中使用不同工艺措施预先进行防漏,一旦发生漏失必须分别对待,对于非生产层的漏失应当加以封堵保证正常钻进,在油气层中发生漏失使用可解堵的物质进行堵漏,达到保护油气层的目的。 1. 井漏的原因与分类渗透性漏失多发生在渗透性良好的砂岩、砂砾岩。一般漏失量较小,漏速慢。裂缝性漏失多发生在石灰岩,白云岩,裂缝性砂岩;也有
2、人为造成的裂缝性漏失,在结合力较弱的层面,泥浆比重过大及压力激动过大都会产生。漏失速度由裂缝的大小决定,漏速较慢的可以维持循环,漏速较大时会出现失返现象。溶洞性漏失一般发生在石灰岩、白云岩地层,钻遇时有跳钻、放空等现象,接着循环失灵。2. 钻进中常规防漏与堵漏 2 2.1 表层井漏原因,预防及处理2.1.1 表层井漏原因(1) 由于黄土层属于未成岩地层,胶结疏松,分散度高,存在微裂缝,对流体冲蚀敏感,地层承压能力低,容易发生压差性漏失。(2) 钻遇黄土层钻头泥包导致上提下放激动压力过大憋漏地层。(3) 在钻黄土层时直接用聚合物钻井液,同时采用高泵压和大排量造成漏失。(4) 表层中漏失往往发生在
3、浅井段 3050m 之内,导管下深不够未能封住漏层导致井漏。2.1.2 表层井漏预防(1) 在黄土层钻进过程中,开始时用加焊或较大尺寸钻头开眼3080m,增大环形空间体积,减小泥浆对黄土层的冲刷,然后在使用正常尺寸钻头钻进,泵排量尽量控制在 1525 升/秒左右,避免泥浆上返速度太高而冲蚀地层。(2) 开钻时先使用低固相细分散钻井液,如白土CMC 比重为1.021.04g/ml,小排量低泵压钻进 100m 后加入絮凝剂和增粘剂(PAM.K-PAM) ,转化为无固相聚合物钻井液,充分利用该体系流动性好,比重低上返环空阻力小,防漏效果明显的特性。(3) 接单根时控制下放速度,放入转盘面转动后缓慢开
4、泵,防止环空压力激动过大造成井漏。(4) 设计合理的井身结构,下入导管封堵漏失层。导管外固定回填好井口,防止钻进时环空外窜引发井漏。 3 (5) 钻头的水眼选择应采取大水眼,并且不装盲眼(钻头牙轮无法清扫可能导致泥包)同时控制好泵压。(6) 钻进过程中及时观察出口返出量,发现减少应立即停泵观察井口液面高度,禁止边循环边观察,防止漏失通道扩大,造成处理复杂化。2.1.3 表层井漏处理在钻进过程中要注意井口泥浆返出的变化,及时发现井漏并分析出漏层井深是有效处理井漏的先决条件,针对不同井段和类型的井漏做出相应处理。(1) 起钻静止渗透性漏失时及时停泵,将钻头起至安全位置,静止 36 小时后小排量循环
5、看漏速是否减小。(2) 投泥球挤堵缝隙 主要用于表层井段泥浆失返的状况,向井内投入泥球,纤维物质,块状物质,倒入稠水泥浆然后挤压进行封堵。(3) 用桥塞剂泥浆循环桥塞剂种类较多,分纤维状,薄片状,颗粒状等,地层缝隙越大漏速越大时,桥塞剂浓度固相应增大,为了提高堵塞能力,可将各种桥塞物混合使用,使大小颗粒都有,提高堵漏效果。(4) 导管封漏法钻进中发生井漏只进不出且井深较浅 3050m,在其它堵漏方法无效的前提下可采取此方法。但下导管时应注意以下问题。扩眼钻头的尺寸要符合要求;导管间的连接处一定要焊接好,防止入井后使用中发生断裂导 4 致井下复杂或重新引发井漏;保证导管整体的坚直性,防止导管起到
6、引斜作用造成井身质量事故;导管下至一定位置后下砸。(5) 水泥堵漏根据漏速大小选定钻具下入深度,堵漏施工完后将钻具起至安全位置并循环一周,防止钻具被卡。注水泥后应采用平衡法候凝,由于井筒内液柱压力大于漏层压力,使水泥浆的 2/33/4 进入漏层,随后液柱压力与漏层压力相平衡,在平衡状态下水泥候凝实现堵漏目的。此方法适用于漏层性质单一,有一定液面的状况。(6) 技术套管封堵在以上方法无法封堵漏层时,可采用此方法。先抢钻至漏层以下2030m,循环后将技术管套下入,注入水泥浆后不进行顶替,敞开井口利用压力平衡使水泥浆封固套管脚与漏层之间环空,达到防漏目的。在现场堵漏施工时,有时会采用两种方式混合使用
7、,如桥塞剂堵漏加起钻静止(或在上部循环) 、桥塞剂加水泥堵漏等,将桥塞剂水泥挤入地层缝隙,减小或堵塞地层裂缝及孔隙,实现堵漏的目的。2.2 表套脚漏失原因及预防处理2.2.1 表套脚漏失原因分析(1) 设计表层井深没有封住漏失层或表套下深不够。(2) 表层固井质量不合格,表套脚水泥浆被替空。(3) 二开的钻井参数不合理,在钻铤未出表套前采用高转速钻进,破坏套管脚处水泥环。(4) 凝时间短,水泥石强度不足。 5 2.2.2 预防及处理表套脚漏失的预防要从现场施工的基础工作做起,应从表套的检查、丈量;钻进时返出岩屑判断是否钻穿漏层;固井时的替量计算及顶替时监督;保证固井候凝时间;二开时合理的钻井参
8、数等方面着手,将表套脚漏失消灭在萌芽状态。表套脚漏失的处理方式一般只用二次固井,将表套脚用水泥浆重新封固,待候凝后用较低钻井参数钻穿水泥塞进行观察,确定无漏失后恢复正常钻进。2.3 二开后井漏预防及处理下部地层的漏失主要有三种类型,一种是由于砂岩胶结差渗透性好,孔隙度大连通性好,构成孔隙性漏失通道,如洛河组、延长组,基本是渗透性漏失;一种是地层中存在天然裂缝,如延长组、刘家沟组、石千峰、石河子组;另一种为压差性诱导裂缝漏失,主要原因是地层承压能力差,明显特征是漏失量会随着钻井液比重及粘度、切力的增加而增加,而且还会随着地层的承压能力的不同发生变化,代表性地层为刘家沟组。2.3.1 井漏预防与处
9、理通过地质预告在进入可能漏失层前提前做好防漏工作,在泥浆中加入颗粒状桥塞剂(如锯末、DF-A)进行堵漏,同时降低泥浆比重,适当提高泥浆粘度并采用小排量循环,现场准备定量的复合堵漏剂,以备临时采取措施用。在钻进过程中发现有漏失现象,立即停钻,配白土细堵漏剂单向压力暂堵剂注入漏层,将钻具起至安全井段,先采用静止堵漏法。静止时 6 间短,堵漏剂进不了漏层;时间长有可能造成井下复杂,一般静止 1018小时堵漏效果较好。静止堵漏失效后,再采用复合堵漏浆进行蹩压堵漏(白土粗堵漏剂细堵漏剂单向压力暂堵剂) ,把堵漏剂挤入地层缝隙。如果复合堵漏浆使用一次未见效果,下一次使用时应改为较大的颗粒,不要继续使用前一
10、次堵不住漏失的泥浆,造成不必要的浪费。在裂缝性漏失中水平裂缝漏与井筒的接触呈环状,堵漏物质与水平面的井壁结成泥饼,因此对水平裂缝漏层使用桥堵剂比较有效,裂缝内颗粒状堵漏剂填满,缝口由堵漏剂和钻井液固体颗粒粘住,其表面形成一层泥饼,使钻井液不能通过,只要裂缝宽度小于 2cm,采用桥堵方法能起到较好效果,而注水泥堵漏承担风险大损失时间长。钻井液由清水聚合物转化为分散体系后,随着钻井液比重、切力、粘度的升高,将可能再次发生漏失,同时堵漏的难度也大大增加,一旦发现漏失必须停止钻进,分析漏失原因并进行针对性的堵漏,直至漏失量减少或停止后,用堵漏浆边进行钻进的同时加强观察。在没有效果的情况下可以通过注水泥
11、以提高漏层的承压能力。裂缝性漏失时垂直裂缝与井筒接触呈线状,厚度越厚堵漏难度越大,堵漏物质进入垂直平面沉积和阻滞其内,只能铺展而堵不死裂缝。垂直裂缝多数属于诱导性裂缝,此类漏层的扩大和闭合完全取决于所施加于它的压力大小,单纯注水泥堵漏,效果不佳,可以使用桥堵复合注触变性水泥,即在使用胶凝堵漏前,先泵入大颗粒,长纤维材料,使其在漏失通道内堆积产生滞流体,延缓阻碍水泥类胶凝物质在漏层通道的流动,保证胶凝物质产生凝固。注触变性水泥时,触变程度根据井深和井下情况而定,每次施工前须进行室内试验复核初凝时间和 7 触变性以确保安全。在施工过程中,水泥浆密度过低,在漏失通道难以很快失去流动性而漏失,或者被地
12、层水稀释,影响堵漏效果;密度过高则触变性太强,注水泥浆不安全,一般要求控制在 1.85g/cm3最好。若漏层为多层复合型漏层,用桥堵水泥虽能堵住,但需多次堵漏,而且耗费时间长,堵漏费用高,易反复,可以测算改变井身结构下技术套管和继续堵漏的综合效益,选择好的一种措施执行。2.4 应对井漏的技术措施(1) 缓慢开泵操作平稳,减小井内突增瞬时压力,防止憋漏地层。(2) 钻进后期和完井阶段,下钻、下套管作业严禁一次到底,应进行中途循环,破坏泥浆静切力,中途循环的原则是尽量在漏层以上循环。(3) 在保证携砂和井壁稳定的前提下,泥浆应保持低粘、低切和良好的流动性。(4) 泥浆应有较好的触变性,防止开泵、起
13、下钻回压过大憋漏地层。(5) 控制下钻速度,不能采用快速下放钻具猛刹的方法解决水眼堵及钻头泥包问题。(6) 在不影响井筒清洁的情况下,尽量采用较小的排量钻进。(7) 完井液应具有较强的抗钙侵能力,流动性好,避免下管套后导致井漏。(8) 注水泥堵漏应将光钻杆下至漏层顶部 1015m,施工前检查好各项准备工作,确保注水泥堵漏作业的安全连续,工程操作要“快、准、稳” ,防止井下事故发生。 8 3. 结论(1)对任何类型的井漏都有相应的方法处治,问题在于作业时间长短和费用高低。4. (2)对于渗透性漏失和漏失较小的裂缝性漏失尽量使用常规方法堵漏。 (3)缺乏预报灾难性漏失的可靠手段,无法确定漏层,漏失通道(裂缝或溶洞)的大小形状,大型漏失往往造成盲堵。(4)建议加强堵漏方法模拟评价试验,开发研究能提高易破碎性地层承压能力的堵漏剂,能有效预防易破碎性地层的防漏钻井液体系。