桂中坳陷某地質調查井漏失處理技術探討

蘭志勤

摘要：桂中坳陷作為南方海相非常規油氣勘探重點地區備受重視，然而鉆井中井漏普遍，嚴重影響井下施工安全，制約了該地區非常規油氣勘探開發進程。本文以桂中坳陷某地質調查井為研究對象，重新分析認識了桂中坳陷地層巖性特點，系統闡述了某地質調查井井漏特征及堵漏難點。在此基礎上，探討了井漏預防措施及現場堵漏技術應用效果，以期為類似地區井漏復雜處理有所裨益。

關鍵詞：井漏；碳酸鹽巖；堵漏技術；鉆井液；地質調查井

隨著頁巖氣等非常規能源勘探程度加深，國內非常規油氣資源勘探工作正全面展開，特別是在滇黔桂海相盆地。然而，在滇黔桂地區鉆井施工作業中，井漏發生頻繁，類型多，給安全生產帶來不同程度的威脅和經濟損失，嚴重制約了該地區的勘探開發速度及效率。因此，科學分析桂中坳陷某地質調查井石炭系井漏原因，有助于預防、治理該地區類似類型井漏，安全、快遞、高效地完成鉆井作業，取全取準各類頁巖氣勘探開發資料，提高勘探開發綜合效益。

1.工區地層

桂中坳陷某地質調查井自上而下鉆遇的地層有：第四系，上石炭統大埔組、下石炭統羅城組、寺門組和黃金組。其中，大埔組鉆遇視厚212.2m，以灰白色白云巖，角礫白云巖為主；羅城組鉆遇視厚227.3m，以灰白色-深灰色灰巖為主，夾泥頁巖、炭質泥巖薄層，泥頁巖裂隙易發生滲透性漏失，灰巖中常見大小不一的溶蝕洞穴，易發生惡性漏失；寺門組鉆遇視厚150.1m，巖性以灰-深灰色灰巖與深灰色、灰黑色泥頁巖、炭質泥巖互層為主，沉積相為臺地相、濱海沼澤相，該段泥巖較為破碎疏松，易垮塌，同時由于地層壓力系數較小，在使用高密度鉆井液鉆井時，易發生大的滲透陛漏失；已鉆遇黃金組巖性以深灰色灰巖，夾泥巖薄層為主。由于該井靠近洛崖—融安大斷裂，石炭系受斷裂影響導致半充填孔隙及裂隙較多，多出現輕微滲透漏失。

2.漏失特征及堵漏難點

井漏是鉆井過程中一種常見的井下復雜情況，一般指鉆完井過程中鉆井液、完井液等工作液漏失到地層中的現象。井漏的產生主要有三個必要條件：第一是井筒內工作液壓力大于地層孔隙壓力；第二是地層中存在漏失通道以及較大的容納液體的空間；第三是漏失通道的開口尺寸要大于工作液固相顆粒粒徑。井漏一般按漏失通道可分為裂隙型漏失、孔隙型漏失、溶洞型漏失以及復合型漏失；按漏失的原因可分為天然漏失和誘發漏失；按漏失程度可分為漏速小于10m³/h的微漏、漏速在10m³/h～20m³/h的小漏、漏速在20m³/h～50m³/h的中漏、漏速大于50m³/h的大漏和鉆井液失返、不能建立循環的惡性井漏等五種。

該井寺門組以上地層，大埔組白云巖由于受斷裂影響，角礫白云巖發育，微裂隙較多，鉆進過程中容易微漏；羅城組灰巖裂隙較為發育，溶洞成團聚集分布，易大漏、惡性漏失，泥頁巖薄層地層壓力系數小，易壓漏易垮塌。對于微裂隙漏失以及低壓漏失層，可以采用降低鉆井液密度，降低循環壓力，提高鉆井液粘度，增強鉆井液的造壁性能，從而降低鉆井液的漏失量，鉆進可能漏失井段時可采取隨鉆加入堵漏劑等措施進行預防及堵漏。

對于裂隙、溶洞導致的漏失，采用顆粒橋塞堵漏、水泥堵漏，或者兩者相結合的堵漏方式。橋塞堵漏是利用堵漏材料在漏失喉道內堆積、架橋，依靠形成的泥餅實現堵漏；水泥堵漏是利用速凝水泥對漏失喉道進行封堵，具有堵漏強度大、堵漏成功后持久性好的特點。若效果不理想或井內情況進一步復雜，則只有下人技術套管進行封隔。

在進入目的層段高壓氣層前，要對上部裸眼井段進行地層試壓，以便在鉆遇目的層后，為平衡地層壓力，不得不提高鉆井液密度，造成上部裸眼低壓漏失層或相對低壓層出現多層段井漏時，迅速確定漏失位置。鉆進高壓氣層過程中，出現大規模井漏易誘發高壓氣層井噴，因此陜速處理漏失非常關鍵。

桂中坳陷某地質調查井漏失處理主要技術難點包括：

（1）該井設計井眼小，設計深度大，計劃施工周期長。羅城組上部泥巖段及寺門組泥巖段破碎不穩定，易掉塊垮塌，井壁穩定性差；發生井漏后，若未能快速有效堵漏，造成井內液柱壓力下降，會嚴重影響井壁穩定性，有可能發生井內復雜情況及事故。（2）根據地震、地質等資料，同一井眼內高壓層和低壓層并存，壓力系數差異大，地層中小裂隙非常發育，當用高密度鉆井液打開設計目的層段時，容易誘發井漏，存在嚴重的安全隱患。（3）受場地限制，無法大規模儲備足夠的鉆井液，配制高密度鉆井液耗費時間長，在穩定地層段清水頂漏強鉆是發生井漏后快速處理最有效的技術措施。

3.井漏預防技術措施

（1）在分析該區鉆井、地質資料的基礎上，考慮到桂中坳陷海相地層碳酸鹽巖往往發育溶蝕孔洞和裂隙，為避免鉆遇超大溶洞或裂隙（落差幾米到十幾米），在井場選址后，首先采用可控源音頻大地電磁測深法對鉆臺近地表進行勘查，根據地下裂縫、溶洞和暗河的發育情況進行安全性評估，在確定鉆臺位置的時候盡量避開超大裂隙、溶洞和暗河。

（2）根據已有類似地區鉆井、錄井、測井等資料，結合區域地質及地震資料，對該井鉆探過程中可能出現的漏失層段進行預測，做好堵漏準備工作，了解附近地區快速有效的堵漏配方，設計合適的井身結構。綜合上述因素，本井施工設計三開備四開的井身結構，對小中漏失采取提高鉆井液粘度、顆粒橋塞堵漏、水泥堵漏的方式，對大規模惡性漏失采取下套管隔離，同時預留一級套管作為備用，確保施工順利進行。

（3）在進入高壓層前，先做好裸眼井段地層承壓試驗，若地層承壓差異大，則考慮下入技術套管隔離成兩個壓力系統。

（4）在進入目的層前的中、深井段，發生孔隙性滲漏、溶洞（或裂隙）性漏失及誘導裂隙性漏失，首選降低鉆井液排量試循環觀察；降排量井漏不緩解或緩解不明顯，靜置堵漏2h左右，試循環觀察；若靜置堵漏無效，則進行停鉆橋漿堵漏。

（5）鉆進過程中，鉆井液密度應盡可能取設計下限，做到近平衡鉆進。如遇油氣層需加重鉆井液密度時，應通過關井求壓方式，確定合適的鉆井液密度，防止因盲目加大鉆井液密度而壓漏地層。起下鉆時控制好下鉆速度，開泵要平穩，避免下鉆過快造成激動壓力過大等。

（6）加強坐崗記錄和錄井地質觀察，以便第一時間預測、發現井漏，及時采取處理措施。

4.井漏處理技術應用

實際施工過程中，桂中坳陷某地質調查井在鉆遇的各地層均出現不同程度的井漏，為該地區典型的井漏代表井。其中大埔組、寺門組、黃金組地層漏失次數多，漏失量小，堵漏時間短；羅城組發育溶洞、裂隙，鉆遇3次惡性漏失，井漏處理時間長，處理難度大。根據漏失程度的不同，主要有三種處理措施：

（1）當發生微漏時（漏速小于10m³/h），這種漏失一般是由于微裂隙、微孔隙導致，采用隨鉆堵漏、靜止堵漏的方式，降低鉆井液排量或在鉆井液中加入隨鉆堵漏劑堵漏，讓帶有堵漏劑的鉆井液進入漏失層，堵塞微裂隙微孔隙等漏失通道，達到堵漏的目的。

該井在鉆至井深983.43m（黃金組）時發生微漏，漏失鉆井液13m³漏速4m³/h～7m³/h，在鉆井液中加入隨鉆堵漏劑后關井憋壓靜止堵漏，堵漏成功。

（2）當發生小漏時（漏速小于20m³/h），該種漏失一般發生在泥巖或有微裂隙的灰巖中，實鉆中采用橋漿堵漏、水泥堵漏，即在鉆井液中加入橋接堵漏材料，根據現場情況進行合理配比，通過在漏失通道架橋從而把漏失程度降低，轉化為微漏堵漏，如遇復雜情況可進一步用水泥封堵進行堵漏。

該井在鉆至井深438.03m～439.30m（羅城組）時發生漏失，漏失鉆井液21m³漏速14m³/h～16m³/h，泵入濃度21%堵漏橋漿，1h后發現堵漏效果不明顯；后使用堵漏劑、鋸末等堵漏，用水泥封固（水泥400kg），成功封堵漏失層。

（3）當漏速大于20m³/h或鉆井液失返時，這類井漏多出現在鉆遇溶洞或裂隙中，該種漏失堵漏難度大，采用顆粒橋塞堵漏、水泥堵漏、膨脹堵漏劑堵漏等多種堵漏方式交叉結合，原則上為通過架橋將大漏失改造成小漏失，常會多次堵漏。在常規堵漏方式均無效的情況下，可考慮下人膨脹套管或技術套管隔離。

該井在鉆至井深451.06m～452.21m（羅城組）時，巖芯上見多處5cm×15cm小溶洞，鉆井液只進不出，井口失返。第一次使用橋漿堵漏劑、鋸末等材料實施堵漏，井口持續失返；第二次在鉆井液中按配比加入橋漿堵漏劑，面仔皮，花生殼，大理石，鋸末等材料，隨后用水泥封固（水泥400kg），侯凝48h后，沖開封固段，鉆井液全漏；第三次在水泥漿中加入面仔皮，花生米、大理石等材料泵入井內（水泥500kg），侯凝48h后，沖開封固段，井口仍失返。在多次長時間堵漏措施無效情況下，井內上部泥巖段掉塊嚴重，為避免造成井內問題復雜化，決定采用清水頂漏強鉆，96h后確認鉆穿易漏層段，下人技術套管至559.20m，確保了工程安全及鉆進效率。

5.結論與認識

（1）桂中坳陷碳酸鹽巖地層井漏頻繁、漏失層位多，以微裂隙、裂隙、溶洞漏失為主；尤以羅城組漏失最為復雜，漏失量大，漏失點多，針對惡性漏失，采用強鉆方式是一種周期短、成本低的解決方案，強鉆作業有一定風險性，應注意施工安全。（2）對于一般的滲透性漏失，可采取工程措施、靜止堵漏、隨鉆堵漏、橋漿堵漏、水泥堵漏或復合堵漏的方式。（3）根據地層壓力情況，合理進行鉆井設計，井身結構要有備用方案，鉆井施工中，應根據實際情況以完成地質目的為前提，及時調整井身結構。（4）提高新技術在施工過程中應用，如充氣或泡沫防漏技術，從而實現在根本上解決漏失問題。