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1、井漏的预防与处理 2010年11月8日,井漏的基本概念,一、井漏的定义 二、井漏的危害 三、发生井漏的基本条件 四、钻井中发生井漏的几种常见情况,井漏是指在石油、天然气勘探开发的钻井、修井等作业过程中，井内工作流体(钻井液、修井液、固井水泥浆等)漏入地层的一种复杂情况。我们在这里所指的“井漏”是：在油气钻井作业过程中，钻井液漏入地层的一种井下复杂情况。,一、井漏的定义,二、井漏的危害,1.钻进无法维持:损失大量的钻井液 2.损失钻井时间: 3.消耗堵漏材料: 4.影响地质录井:不能获取合格的地质资料 5.其它井下复杂:井塌、卡钻、井喷等; 6.储层伤害:储层井漏。,三、发生井漏的基本条件,井漏
2、必须具备两个条件： 一是：地层中存在能使钻井液流动的漏失通道，如孔隙、裂缝或溶洞。 二是：井筒与地层之间存在能使钻井液在漏失通道中发生流动的正压差。两个条件缺一不可，必须同时具备时才会井漏。,四、钻井中发生井漏的几种常见情况,1、钻进过程中井漏； 2、提高钻井液密度过程中井漏； 3、关井过程中井漏； 4、压井过程中井漏； 5、下钻或开泵时井漏。,井漏的性质与分类,一、漏层性质,弄清楚漏层性质，是提高处理井漏成功率的关键。漏层性质的确定比较困难，尤其是漏失通道性质的确定更是如此。现场主要是通过综合分析的方法来判断漏层性质：井漏发生后，首先是分析漏层位置，在漏层位置确定的基础上，根据漏层岩性、漏层
3、位置井深、钻时、漏失井段长短、井漏严重度等来判断漏失通道性质。,二、井漏严重度,漏漏速：指单位时间内的漏失量，用m3/h表示：漏层吸收系数：用单位压差下的漏速来衡量漏层的漏失能力，称为漏层吸收系数：,三、漏失压差,除漏失通道自身性质外，漏失压差是决定井漏及漏失严重度的关键因素。 漏失压差：作用于井壁上的动压力： 漏漏失压力：,四、影响井漏的因素,影响井漏的因素很多，也比较复杂，但概括起来讲，主要有两个方面：1、漏失通道性质对井漏的影响 2、漏失压差对井漏的影响：凡是对漏失压差产生影响的因素均对漏失产生影响。,漏失通道性质对井漏的影响非常复杂，一般有这样的规律： (1)漏失通道的几何开口尺寸越大
4、，井漏越严重； (2)漏失通道之间的连通性越好，井漏越严重；,1、漏失通道性对井漏的影响,2、压差对井漏的影响,(1)钻井液密度：钻井液密度越高，液柱压力越大，漏速越大； (2)钻井液粘切：粘切越大，循环压耗越大，漏速越大；粘切越大，漏失阻力越大，漏速越小； (3)排量：排量越大，循环压耗越大，漏速越大。,五、井漏的分类,国内外对井漏的分类方法很多，它们分别从不同的侧面反映了井漏的性质和规律。这里我们介绍几种现场常用的分类方法。,1、按漏速分类,2、按漏失通道形状分类,3、按引起井漏的原因分类,处理井漏的基本思路和方法,本节主要围绕井漏发生的条件和影响因素，介绍预防和处理井漏的基本思路及程序。
5、,一、基本思路(途径),由井漏的条件可知，预防或消除井漏，不外乎： 1、封堵漏失通道，即我们通常所说的堵漏 2、消除井筒与地层之间的正压差，如降密度,二、处理井漏的程序,1、漏层位置的确定方法,(1)综合分析法 a)钻进中井漏：钻开新地层时，井底漏； b)分析原来曾发生过井漏的层段重新漏失的可能性 c)根据地层压力和破裂压力的资料对比，最低压力点是首先要考虑的地方，特别是已钻过的油、气、水层及套管鞋附近； d)根据地质剖面图和岩性对比，漏层往往在孔隙、裂隙发育的地方； e)和邻井相同井段进行对照分析。,(2)正反循环法,原理：漏速相等时，漏失压差相等 要点：正循环的漏速V正返循环的漏速V反 适
6、用性：有返井漏计算公式：,D、D1、D2钻具内径、钻具外径、井眼直径，m； Vf1、Vf2、Vf3正循环时环空流速、反循环时环空与钻具内流速，m/s。,(3)漏前、漏后立压变化法,原理：井漏后漏层以上环空压耗减小 要点：井漏发生后，排量不变 计算公式：有返出时：无返出时：,(4)替换轻泥浆法,原理：漏层压力不变 要点：漏层以上泥浆全部替换为轻泥浆，这时静液面发生变化，根据静液面的变化计算 注意：替换后静液面在井口以下，密度均匀 计算公式：,(5)注轻泥浆法,原理：在用轻泥浆顶替重泥浆的过程中，泵压发生变化，当轻泥浆到达漏层时，泵压的变化出现拐点。 要点：在整个顶替过程中，排量不变。,(6)周循
7、环时间差法,原理：井漏发生后，由于漏层以上钻井液上返速度降低，导致循环时间延长。 计算公式：,其中：,Q排量，m3/min； Q返出量，m3/min； D2，D1分别为井眼直径和钻具外径，mm； T井漏后的实测周循环时间； V井眼容积(扣除钻具本体体积)，m3。,(7)仪器测试法,2、漏层压力的确定方法,漏层压力是指漏失停止后，漏层所能承受的静液柱压力。漏失停止后，井筒中的钻井液液面就静止在某一位置，根据静液面井深，漏层压力计算如下：现场确定静液面的方法主要有仪器测试、下钻探测、悬重变化计算等方法。,3、漏失通道性质的确定,4、漏层对压力敏感性的分析,漏层对压力的敏感程度主要有两个方面的含义：
8、 (1)指漏速对漏失压差的敏感程度； (2)是指漏失通道对井筒动压力的敏感程 度。,5、井漏严重程度,漏速、漏层吸收系数,6、制定处理井漏的具体方法与施工方案,堵漏的方法(处理井漏的主要手段)，主要考虑：堵漏浆液的配制、钻具下入井深、堵漏浆液的注入工艺、顶(挤)替量及其工艺、确保堵漏施工的安全技术措施、堵漏施工中可能出现的其它意外情况及其应急方案等问题。,常用堵漏材料,堵漏是处理井漏最普遍、最常用的方法。堵漏不能缺少堵漏材料。,一、堵漏水泥浆,水泥是常用的一种无机胶凝堵漏材料，其堵漏原理是把水泥配成水泥浆，泵送至漏层中，一段时间后，水泥浆从稠化到固化，形成具有一定抗压强度的凝固体而填塞漏失通道
9、，并把近井壁周围的地层胶结为一体，达到封堵漏层的目的。水泥具有原料来源广、价格便宜、堵漏工艺简单、固化前能适合任意漏失通道形状、固化后具有很高的抗压强度和承压能力等特点，因而水泥浆堵漏一直是现场应用最广泛的一种堵漏方法之一。,1、水泥浆,(1)水泥原浆：G级油井水泥:水1:0.450.6，主要用于浅井中深井段的堵漏； (2)缓凝水泥浆：G级油井水泥:水1:0.450.6，并在水泥浆中加入缓凝剂，主要用于中深井深井段的堵漏； (3)速凝水泥浆：G级油井水泥:水1:0.450.6，并在水泥浆中加入催凝剂，主要用于浅井段的堵漏。最常用的催凝剂为CaCL2和水玻璃，配制时将催凝剂溶解在配浆水中，其加量
10、根据需要而定，一般情况下，CaCL2在配浆水中的加量为815，水玻璃的加量为610。,2、胶质水泥浆,胶质堵漏水泥浆是在水泥浆中加入膨润土，以提高浆液的抗稀释能力，同时可大降低水泥石的强度，防止软地层堵漏后，钻水泥塞时钻出新井眼的目的。胶质堵漏水泥浆通常采用以下两种方法配制： (1)把膨润土粉与水泥干灰混合，混合比例一般为：水泥:膨润土100:1030，按0.60.8的水灰比配成密度为1.501.70g/cm3的胶质水泥浆。 (2)把水泥加入到13的预水化膨润土中，配成密度为1.651.80g/cm3的胶质水泥浆。此方法获得的胶质水泥浆比第一种方法抗稀释能力更强。,3、柴油膨润土水泥浆,(1)
11、原理：柴油膨润土堵漏水泥浆是将一定比例的水泥、膨润土和柴油混合，配成一种比较稳定的悬浮液，由钻杆内注入漏层，并和管外注入的钻井液混合，油被钻井液中的水替换并游离出来，水泥和膨润土吸水后形成粒度不等的小球，这些小球在漏失通道架桥堵塞，并相互粘结，最终形成膨润土水泥石而彻底封堵漏层。 (2)特点：具有桥浆和水泥浆堵漏的双重作用。 (3)配方：膨润土:水泥:柴油1:1:1.5(重量比)，配成密度为1.49g/cm3的浆液，该浆液与钻井液按不同比例混合，可获得从软到极硬的堵塞强度。,二、桥接堵漏材料,1、种类 (1)颗粒状材料，如：核桃壳、橡胶粒、硅藻土、沥青等。 (2)纤维状材料，如：棉籽壳、锯木末
12、、甘蔗渣、石棉粉、皮革粉、纸纤维、稻草及秸杆等。 (3)片状材料，如：云母片、蛭石、稻谷壳、花生壳、玻璃纸、鱼鳞片等。,2、规格,桥接堵漏剂没有统一的规格，通常将材料分为粗、中、细三级 (1)粗：大于10目(大于2mm) (2)中：1020目(0.9mm2mm) (3)细：小于20目(小于0.90mm),3、原理,桥接堵漏剂封堵漏失通道的过程属机械堵塞:(1)“架桥”作用 (2)充填和嵌入作用(3)膨胀作用,4、桥接堵漏浆液,在钻井液中加入不同粒径、不同形状的桥接堵漏剂配成的具有一定浓度的堵漏浆液注意事项：(1)级配(2)浓度(3)浆液量,1、原理：高失水堵漏浆液进入漏失井段后，在井下压差的作
13、用下迅速失水，浆液里的固相组分在漏失通道中聚集、变稠，形成堵塞滤饼，继而压实，填充漏失通道，达到堵漏的目的。 2、特点：高失水堵漏剂以其使用方便、见效快、适应范围广等特点。如：PCC、HHH堵漏剂。,三、高失水堵漏,井漏的预防,井漏是客观存在的、不可避免的，但有的井漏是可以通过改变、调整外部条件来避免，也就是说是可以预防的。,一、设计合理的井身结构,井身结构设计是否合理，直接影响钻井过程中井漏的发生，是预防井漏的基础 1、设计井身结构的依据：地层压力剖面考虑的因素：(1)孔隙压力 (2)破裂压力(3)坍塌压力 (4)漏失压力,使同一裸眼井段所需钻井液当量密度同时满足防喷、防塌、防漏的要求。由于
14、受套管层次的限制，当上述条件无法同时满足时，则应下套管将低破裂压力地层与高压层分开，使得同一裸眼井段所需钻井液最高当量密度小于地层破裂压力，防止压裂性井漏的发生。,一、井身结构,二、钻井液密度,作用于井壁上的压力小于该井段地层的最小破裂压力和漏失压力，大于地层坍塌压力和孔隙压力。,1、对于孔隙、裂缝、溶洞十分发育的地层，由于钻井液进入地层的阻力很小，地层的漏失压力与孔隙压力十分接近； 2、对于易破碎地层，地层的破裂压力、漏失压力、孔隙压力三者十分接近。,二、钻井液密度,三、钻井液流变性（粘度和切力）,1、对于上部浅井段、大井眼：选用低密度、高粘切钻井液，以增大漏失阻力，防止井漏。 2、对于深井
15、小井眼井段或深井压力敏感层段：选用低粘切钻井液，以尽可能降低环空循环压耗，防止井漏。,四、钻井参数与钻具结构,在易漏层段钻进时，尤其是深井小井眼，应确定合理的钻井参数与钻具结构，以达到降低环空循环压耗的目的，防止井漏的发生。主要有以下措施：,1、在满足钻屑携带的前提下，尽可能降低钻井液排量； 2、尽可能少用钻铤和扶正器，增大环空间隙； 3、降低钻井液滤失量，改善滤饼质量，防止形成厚滤饼而引起环空间隙缩小。,四、钻井参数与钻具组合,五、其它钻井工程措施,1、下钻、接单根或下套管时控制下放速度，尤其是在易漏裸眼井段更是如此； 2、开泵循环时，应采用“先转动后开泵、小排量、缓慢开泵”的原则； 3、当
16、因井塌或砂桥等引起下钻遇阻时，应小排量缓慢开泵，并控制划眼速度；,五、其它钻井工程措施,4、在软地层、易缩径地层、高渗透地层等钻进时，应提高钻井液的抑制能力，降低钻井液滤失量，改善滤饼质量，防止钻头泥包、形成厚滤饼等引起环空间隙或蹩泵，引起井漏；,五、其它钻井工程措施,5、在加重钻井液时，应均匀加重，控制加重速度，防止加重不均或加重过快造成井内液柱压力过高而引起井漏。,六、先期堵漏,1、提钻井液密度前，进行试漏实验，若地层不能承压，可对上部地层进行先期堵漏。 2、溢流或井涌压井时，也可在压井液中加入堵漏材料，对压井液进行预处理，防止压力过程中井漏。,井漏发生后，采取什么方法与措施进行处理，要根据井漏的具体情况而定，其原则是：“安全、快速、有效”,堵漏的常规方法与措施,一、随钻堵漏,1、方法：把桥接堵漏材料加入到钻井液中进行边钻进边堵漏 2、方式：一是“段塞式”；二是“全井式” 3、适应范围：(1)微小裂缝或孔隙性地层引起的部分漏失；(2)长段易漏破碎地层引起的井漏 4、优点：与停钻堵漏相比，可以节省时间 5、注意：(1)短程起下钻；(2)井漏停止后，及时清除堵漏剂,
