鉆井液防漏堵漏技術研究

王金光 陳元鵬 李欣舒

摘要：在鉆井作業中，經常會發生鉆井液泄漏的問題，也是長期困擾鉆井工程的一項難題。目前，常用的解決措施是提升地層承壓能力。為了更好地解決鉆井液泄漏問題，除了采用提升地層承壓能力措施外，還應運用先進的堵漏技術，可有效降低鉆井液泄漏率。本文圍繞鉆井液防漏堵漏技術展開了研究，旨在促進鉆井行業良好發展。

關鍵詞：鉆井;鉆井液泄漏;防漏堵漏技術

在石油開采作業中，首要工作是開展鉆井作業，鉆井質量決定著石油開采質量。在鉆井時，經常會發生鉆井液泄漏問題，較多專家、技術人員針對鉆井液泄漏展開了深入研究，創建出多種防漏堵漏技術，以下內容先從地層環境與地層分析入手，總結出鉆井液泄漏的類型，根據地層環境與地層、泄漏類型闡述出防漏堵漏措施，具體內容如下：

1 鉆井液泄漏地層環境分析

鉆井液泄漏問題的發生與地層環境相關，在鉆井時，鉆井液形成的液柱壓力會遇到地層承壓能力的抵抗，如果地層承壓能力較低，鉆井液液柱壓力值過大，會導致井筒發生破裂，造成鉆井液處于泄漏臨界值。可見，地層承壓能力偏低是引發泄漏的根本原因。因此，要防止發生鉆井液泄漏，應強化地層承壓能力。

2 泄漏地層分析

2.1 泄漏地層特征分析

如果鉆井液發生泄漏，地層屬于泄漏的主體。地層屬于層狀巖石，不同地層特點決定了不同的泄漏情況，地層的地質構造、巖石礦物構成、巖石力學性質等都會影響泄漏難易程度。地質構造能夠改變地層原有狀態，影響力度較大，主要表現在：構造運動會引發地層褶皺、斷層，形成天然裂縫或者是破碎帶，從而誘發泄漏問題，并且泄漏程度較為嚴重，不利于防控。另外，地表巖層會因長期暴露在外而受到風化作用而發生疏松、裂縫網絡發育的現象，再經過地質的作用，風化后的巖層會產生下陷的過程，埋入地下后形成古潛山。如果在鉆井作業在此類地層工作時，極易發生鉆井液泄漏問題。

2.2 鉆井液泄漏類型

鉆井液泄漏類型可站在兩個角度進行分類：裂縫成因、裂縫寬度，首先，裂縫成因。根據地層裂縫成因，可將鉆井液泄漏分成壓差性泄漏、壓裂性泄漏、擴展性泄漏三種。壓差性泄漏是因鉆井液在地層裂縫處匯集后所產生的壓力，將地層撕開。通道的橫截面較大，還含有較大的溶洞系統規模。如果鉆井液的液柱壓力高于地層壓力時，鉆井液會延著地層產生的裂縫而發生泄漏;擴展性泄漏是地層存在的裂縫屬于天然形成，如果鉆井液壓力處于地層可承受的范圍內，鉆井液不會發生規模較大的泄漏過程，若鉆井液壓力處于地層可承受的臨界值，泄漏的鉆井液會將裂縫打出通道，產生鉆井液泄漏問題;壓裂性泄漏可分為兩種模式，一是地層結構完整，鉆井液液柱壓力顯著高于地層承受值，地層發生破裂后產生裂縫空間，引發鉆井液泄漏問題。二是地層結構存在微小缺陷，鉆井液液柱壓力過大并集中于缺陷處，形成較大的應力，引發地層破裂，進而造成鉆井液泄漏。另外，還存在復合性鉆井液泄漏，是由上述三種類型共同疊加后而形成的，并且也是實際鉆井作業中經常發生的現象。其次，裂縫寬度。地層裂縫寬度是決定鉆井液泄漏程度的重要因素，不同寬度引發的泄漏程度不同。如果裂縫寬度在2mm以下，鉆井液含有的固體會堵實裂縫;若裂縫在2-8mm范圍內，鉆井液會產生較為明顯的泄漏;裂縫的寬度在8mm以上，泄漏顯著，導致鉆井作業停止運行。

3 鉆井液泄漏防控對策

3.1 提高地層承壓能力

如果地層達到完整狀態，即使較為薄弱也不會發生大規模泄漏的問題。技術人員應采取提高地層承壓能力的措施排除泄漏風險，提高的關鍵點是提升地層破裂壓力。如果鉆井液液柱壓力高于地層破裂壓力時，地層會因受到擠壓而產生裂縫，并引發泄漏。在實際操作中，經常應用封堵材料改善鉆井液的構成，實現鉆井液利用自身含有的固體修補井壁，降低地層壓力，達到提高地層承壓能力的目的，進而防止發生泄漏。在提升地層承壓能力時，可以應用濾餅，主要是由優化后的鉆井液、封堵材料組成。應用濾餅后能夠有效保護井筒，還可以緩沖鉆井液壓力，降低鉆井液壓力對地層巖石的作用，達到強化地層承壓能力的作用，有效防漏。

3.2 重建地層承壓能力

地層存在天然裂縫屬于正常自然現象，鉆井液泄漏的發生多發于天然裂縫中，特別是擴展性泄漏與壓差性泄漏。針對天然裂縫引發泄漏的問題，可采取控制地層壓差與擴展性的措施避免泄漏，技術關鍵點在于提高地層泄漏壓力。如果地層存在嚴重壓裂，甚至發生滲漏裂縫，應運用人工介入重建地層承壓能力的措施。在重建時，主要采用的是在鉆井液內勾兌培漏材料，提升鉆井液封培裂縫的能力。經此方法應用于重建中后，成功解決鉆井液泄漏的問題，還可以降低地層破裂壓力，提高地層承壓能力。

3.3 應用先進的堵漏技術

3.3.1 靜止堵漏技術

靜止堵漏技術較為簡單，只需將鉆頭提升到安全的位置后靜止井眼，即可達到堵漏的效果。一般應用于地層因超壓而引發的泄漏，消除壓力后，裂縫會自動閉合，不再漏失鉆井液，普遍應用于裂縫性泄漏中。

3.3.2 橋接堵漏技術

此技術是將適宜大小的堅果殼、蛭石放入沖洗液后，將沖洗液放入泄漏儲層。儲層孔隙孔道會產生網狀架橋，利用具有光滑特點的材料可以進入各種孔內，應用植物纖維封堵孔隙，實現徹底封堵泄漏層的目的，普遍應用于孔隙與裂縫型的泄漏中。

3.3.3 暫堵技術

此技術利用的是暫堵材料的作用，將暫堵材料應用于儲層后，能夠達到封堵的效果，在儲層進入投產后會自行解除。在鉆井液泄漏措施中應用此技術，可對儲層產生較小的損害，一般采用的是封堵劑具有易溶于酸液、油、水的特性。例如，PCC暫堵劑，屬于易溶于酸液的酸溶性暫堵劑。在儲層投產之前，井筒需進行酸洗作業，應用于作業時可以有效解除堵塞。

3.3.4 化學堵漏法

化學堵漏法具有較低的密度、較強的滲濾能力，可應用于微裂縫堵塞中，具有較好的效果，應用的化學堵漏法包括：PMN化學凝膠堵漏法、水解聚丙烯腈稠漿堵漏法等。PMN化學凝膠堵漏法的優勢在于具有一定的彈性，能夠粘附于巖石，可以對化學反應時間進行控制，有利于泵送，還可以在出鉆具后處于成膠狀態，防止與鉆井液、地下水發生混合引發污染的問題。經實踐應用后，堵塞強度較大。

結束語：

綜上所述，鉆井液防漏堵漏技術的應用是有效解決鉆井液泄漏的重要措施，可根據不同的地層應用不同的堵漏技術，具有較好的效果。另外，科學技術的快速發展，更多先進的防漏堵漏技術被研發而出，鉆井技術人員應實時掌握科技前沿，從而將先進的技術應用于防泄漏作業中，提高防泄漏能力。

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