鉆井工程中井漏的預防及堵漏技術分析

史祥貴

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163000）

1 概述

隨著我國油田多已進入開發中后期，主力油藏開發程度越來越高，勘探目標向薄互層、復雜斷塊等轉變。同時，頁巖油、頁巖氣、致密油等非常規資源日益成為開發熱點，在這些領域，采用常規直井開采效益有限，為了提升開發的邊際效益，長水平段水平井、多分支井等復雜井型應用越來越普遍，這些井型井身結構不同于普通直井，鉆井施工工藝復雜，容易出現井漏等工程事故，一旦發生井漏，完井液、鉆井液等會直接進入地層中，不僅延長了鉆井周期，還極有可能使工作人員人身安全受到嚴重威脅，為了堵漏不得不耗費過多的人力物力，增加了鉆井施工的成本[1]。因此，加強對鉆井工程中井漏發生的原因分析，采取相應的技術措施預防井漏的發生，對于提升鉆井施工安全意義重大。

2 井漏發生的條件與原因分析

2.1 井漏發生的條件

井漏是鉆井施工中較為常見的工程事故，井漏的發生既有地層的原因，也與鉆井施工有關。當地層孔隙度較大，或者存在裂縫、溶洞時，為鉆井液進入地層提供了通道，同時也為鉆井液通過了容納空間，是井漏發生的必要條件[2]；其次，當鉆井液密度過大，井筒內壓力大于地層壓力，存在一個壓力差，當壓力差足夠大，容易發生井漏；最后是地層裂縫或溶洞尺寸足夠大，大于鉆井液中固相顆粒尺寸，也容易導致井漏的發生。

2.2 井漏發生的原因分析

鉆井實踐表明井漏發生的原因主要有四類，即裂縫性漏失、溶洞性漏失、滲透性漏失、破裂性漏失。裂縫性漏失主要發生在裂縫大量發育的地層中，當地層經歷復雜的構造運動，地層中存在大量構造裂縫，當鉆頭鉆開地層后，鉆井液在壓力作用下沿裂縫迅速進入地層。溶洞性漏失主要發生在碳酸鹽巖地層中，碳酸鹽巖在地層流體作用下容易發生溶蝕，形成大的溶洞，溶洞體積較大，提供了鉆井液容納空間，當鉆進過程中遇到大的溶洞時，會出現鉆具放空的情況，鉆井液迅速進入地層，形成井漏，并且井漏后會伴隨出現井塌或井噴等事故[3]。滲透性井漏通常發生在地層疏松或者砂礫巖地層中，這種地層孔隙度較大、滲透性好，當井筒內靜液壓力過大時，易發生井漏。破裂性井漏多發生在滲流性差的地層，當井筒內壓力大于地層破裂壓力時，會壓破地層，形成破裂性井漏。

3 鉆井施工中井漏的預防技術分析

3.1 優化井身結構設計

通過對實際鉆井過程中井漏發生的事故原因分析發現，油井之所以發生井漏，與井身結構設計不合理有密切關系。很多油井在設計井身結構時，根本沒有事先對油井的儲存情況進行調查也沒有對油井地質進行詳細勘探。而在實際鉆井過程中會出現過大的井液壓力，自然導致井漏現象的發生。因此，在對井身結構進行設計時，要確保鉆井工程能夠與井身結構完全符合。比如，要正確測量鉆井的下入深度、套管尺寸以及井眼尺寸等，然后在此基礎上對整個井身結構采用比較合理的技術進行設計。同時，為了杜絕實際操作過程中可能出現的隱患，在施工時要將油氣層位置、完井方法等相關因素充分考慮其中。

3.2 優化鉆井液性能

結合許多實際案例與諸多資料發現，井漏事故發生概率與鉆井液性能有關，可以采用低密度鉆井液進行較好控制井漏的發生。因此降低鉆井液中壓力是有效預防井漏問題出現的重要手段。在實際鉆井過程中，首先要科學控制鉆井壓力，壓力不能過高也不能過低，要滿足鉆井實際需求選擇適當壓力即可。同時，還要在裸眼井段具體打井過程中，充分確保最小破裂壓力要高于井液壓力，假如在打井過程中發現地層存在溶洞或者裂縫，就要采用不同技術確保地層壓力與井液壓力在持平狀態。為了使激動壓力能夠降低，在最開始鉆井時要控制好開泵速度，確保緩慢穩定，因為過快會增加井液壓力或產生壓力激蕩情況，從而破壞井壁結構。

在實際操作中，首先要通過科學方法計算出井中的漏失壓力、空隙壓力以及破裂壓力，然后根據計算結果選擇合適的鉆井液密度。鉆井液密度往往會受到其固相成分的較多影響，為了使其密度得到有效降低要盡可能選擇相同功能的替代品。也可以將一些諸如粘土漿、液體膠液等物質加入在鉆井液中，以此進一步加強鉆井效果。在剛開始開泵時采用比較小的泵量，待正常運轉后再緩慢增加，以這種方法保持鉆井液在穩定狀態，并有效避免可能產生壓力過大的現象。

3.3 減少環空壓耗

在具體鉆井過程中，還可以通過減小鉆井液環空壓耗的方法預防井漏問題的發生?？梢詮娜矫孢M行：其一，攜帶鉆屑的同時大大減少鉆井液排量，以此使得鉆井液環空壓耗減少；其二，為了有效增大環空間隙而選擇合適的鉆井結構；其三，調節鉆井工程的鉆速使得井底壓力得到顯著降低。同時，還要根據井深實際情況選擇合適的鉆具，并保證該鉆具的結構非常切實適用，這樣才能不斷加大環空間隙并合理控制環控壓耗。

4 鉆井工程中井漏的堵漏施工技術分析

如果井漏問題出現在鉆井工作過程中，不僅影響了鉆井工程的正常運行，還威脅著工作人員的生命安全。妥善解決井漏問題，需要采用合理的措施將該問題所帶來的損失和危害盡量降低。石油企業只有不斷對現有防漏技術進行強化，并找出準確的井漏位置，再進行科學合理的判斷選擇出比較適用的堵漏技術，實際過程中，往往通過對低壓地層采用合適的堵漏材料進行填充而完成堵漏。因此，要采用一些必要堵漏施工技術進行完善。

4.1 段塞堵漏施工技術分析

對于鉆井工程中已經發生的井漏，要選擇科學有效的堵漏技術給予及時解決，使可能產生的損失與危害降到最低，才能確保鉆井工程的效益。在實際應用過程中，通常會對低壓地層借助合適的堵漏材料進行填充，從而完全堵塞井中存在的每個空隙和所有裂縫。纖維類、凝固類、可變類以及剛性顆粒類等諸多堵漏材料在堵漏技術中使用的都比較頻繁，這些材料具有非常好的吸水膨脹性能，既能夠對井壁不斷加固，還能有效提升井壁的承受能力。通常，會采用段塞堵漏施工工藝進行堵漏。應用這種方法，先要確定好合適的堵漏劑類型，再找準位置用堵漏漿堵塞。在最開始時，憋壓值不能過大，可將堵漏漿緩慢依次擠入。還要注意，在進行分次注入堵漏漿時，不能一下子全部注滿，首次注入量在2/3左右，為了有效預防發生封門現象，可以采用間隔時間段為20min左右一次的間隙法進行擠壓。

比如，先要找準漏層，然后選擇與鉆井漿液密度相一致的堵漏劑。然后，在距離漏層頂50m左右的位置處放入鉆桿，將已經調配好的堵漏漿迅速泵入漏失層段，在操作過程中還要把控好堵漏漿的注入量。如果漏速比較小且井筒非常容易滿，可在允許條件范圍內使用關井擠壓模式。如果漏失情況比較嚴重且井筒不容易滿，為了避免可能出現卡鉆狀況發生，就先要在安全井段起鉆并使用定時活動鉆具進行擠壓施工。對堵漏效果的判斷可以通過憋壓過程中套壓數值的大小變化來實現，數值越高堵漏效果越好。

4.2 循環法堵漏施工技術分析

在鉆井工程發生井漏之后，也可以充分應用物理法隨鉆防漏技術進行處理，滲漏量比較輕的地層中比較適用這種技術，這項技術通常稱之為循環法。因為漏層剛被鉆開且井段沒有完全被暴露出來，這時井中的多漏失層段往往存在著裂縫比較小，而且擠壓位置也不能判定清楚，這時可以實施循環法堵漏技術。運用這種方法進行堵漏時，要選用大水眼的鉆頭，主要對地層裂縫利用隨鉆堵漏劑的微顆粒進行不斷堵塞并反復壓實，期間還要對鉆具進行不間斷的活動，以此達到既保證鉆井工程穩定又滿足堵漏效果的目的。

比如，選擇大水眼鉆頭后，將4%左右的自適應堵漏劑加入在鉆井液中，然后根據配方對鉆井液進行適當調節，這樣的鉆井液才有比較高的可泵性。同時，為了有效防止卡鉆現象的發生，還要將鉆具在這個過程中進行不間斷地活動。

4.3 復合堵漏施工技術分析

在整個鉆井施工中，堵漏工藝的好壞關乎著整個工程是否可以順利進行。在當今石油鉆井中，復合承壓劑混合水泥堵漏技術是比較先進的工藝。它能夠對所有井漏位置通過循環工藝與轉換工藝進行有效灌注，將一切漏失問題給予充分解決。采用這種工藝最大的優點是能夠有效控堵漏失部位，并將鉆井液可能向外流出的情況盡可能降到最低，既可以保證石油開采率得以逐步提升，又極大提高了石油產量。井漏的處理也可以使用復合化學凝膠堵漏技術進行恰當處理，因為這種技術所使用的化學材料不僅具有易變形的特征，而且還可以在地層中發生化學反應，能夠很好地進入地層中的空隙中并進行有力封堵，具體使用效果非常好，通常廣泛使用在復雜多變的地層中。壓差堵漏技術也是目前使用的比較先進的堵漏工藝，這種技術能夠承受高壓能力，對溫度的適應范圍比較廣，采用的堵漏劑不僅耐酸堿耐腐蝕，而且能承受比較惡劣的作業環境。這種工藝并不需要較好的專業設備，而且操作比較簡單，能夠有效實現快速堵漏。

此外，在整個鉆井過程中，工作人員不僅要充分掌握區域地質特征，對易發生井漏的井段進行預警，采取合理的鉆井施工工藝。此外，對整個鉆井工程的相關施工人員做好崗前培訓工作，提升安全意識，掌握防漏堵漏技術，將井漏發生的概率降至最低。

5 結束語

鉆井是一項高風險、高投入的工程，對鉆井施工工藝技術要求較高，一旦發生工程事故，不僅危及鉆井作業人員生命安全，也給企業造成不可估量的經濟損失，要采取一切技術措施減少、甚至杜絕工程事故的發生。井涌是較為常見的工程事故，如果不能得到及時有效的處理，能夠釀成井塌或者井噴等重大工程事故，必須要予以重視。在鉆井過程中加強井漏事故的預防，并采用科學合理的堵漏技術，從最大程度上將井漏造成的危害降到最低。保證鉆井施工安全，提升企業經濟效益。