鉆井工程中井漏預防及堵漏技術研究

郭金平

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井一公司，遼寧 盤錦 124010）

隨著我國工業的不斷發展，石油需求也越來越大，因此人們對石油工程越來越重視，尤其注重鉆井在石油勘探中的開發和利用。就目前情況來看，在鉆井工程中所受影響因素比較多，其中井漏問題頻頻發生，大大增加鉆井工程開展難度，極大地阻礙了鉆井行業的發展。因此相關技術人員應當采取科學合理的堵漏技術，以便有效預防和解決井漏問題。

1 傳統鉆井工程中井漏預防及堵漏技術存在的問題

鉆井工程開展過程中，由于地質環境比較復雜，極可能存在大量的裂縫和較多的孔隙，因此在鉆井工程開展過程中，就很容易出現鉆井液和泥漿液滲透到土層中，其主要原因就是受到壓力下鉆井液通過井壁滲透到地層中。就目前情況來看，鉆井施工中往往會遇到各種情況的發生，其中最主要的還是井漏現象，井漏問題發生類型較多，包括裂縫型，滲透型和空間型。在井漏事故的發生原因中主要包括2個方面，分為人為因素和自然因素，第一人為因素，由于井底和井眼處的壓力不同，故在工作中這2處地方就容易形成較大的壓力差，導致井眼周圍容易發生裂縫現象，這種人為因素在一定程度上大大增加了井漏發生的概率。同時鉆井過程是一個復雜的過程，其受到多個因素的影響，如果所處地層孔隙壓力分布不均勻，其所受的縱向壓力也會發生改變，在工程中開始對鉆井注水時，就會產生更大的壓力差，這種壓力差會進一步加劇地層出現破裂，導致其出現較大的高低差。這就需要相關的施工人員注重施工手段及施工技術，如若對鉆井液的注入不合理就會影響整個施工，比如當鉆井液注入密度過大時，在較強的壓力下就會發生井漏現象。對于井壁來說，如果存在結構問題，就容易在鉆井施工過程中造成失水現象，在加以不合理的鉆井操作行為，非常容易引發井漏現象。第二自然因素，就目前情況來看，發生井漏現象中存在很多的自然因素所導致的情況，由于地層中巖層的脆性較大，因此地層中的裂縫容易受到風化影響，進而加大發生井漏現象的概率，比如在一些沙碩巖層中，其內部孔隙較多，通度性較強，但膠結性非常差，如果在施工中注入的鉆井液密度比較大，就很容易影響鉆井，導致其出現滲漏，進而造成井漏現象的發生，給工程埋下非常大的安全隱患。同時在大多數的工程施工當中，其鉆井本身就可能存在于有溶洞性的自然漏失通道中，該層段非常容易發生漏失現象，如有工作人員不能夠很好地進行處理，那么就容易發生鉆井液漏失狀況，進而引發較大的安全事故，影響鉆井工作。

2 鉆井工程泄漏現象的預防措施

2.1 強化井身機構設計

在實際的鉆井工程當中，相關技術人員需要對井身結構進行不斷優化設計，這是預防發生井漏現象非常重要的手段。在對井身進行結構設計時，設計人員要對實際作業現場進行全面勘查，了解鉆井設備的使用及實際施工現場的環境，包括施工場地的水文情況及地質情況，只有收集到足夠多的數據，設計者才能為井身設計出科學合理的結構設計，這些都是基于大量可靠準確的數據，需要相關工作人員提供大量的數據支持。其次在設計過程中，也必須要用到先進的設計手段及設計技術，隨著互聯網的快速發展，有更多的結構設計技術迸發，這就需要設計人員能夠及時應用當前的設計手段及設計技術，進一步增加井身結構的科學合理性，實現對井身結構的優化設計，只有這樣井身在使用當中才能夠真正發揮出應有的作用，為鉆井工作的開展提供保證。對于整個鉆井工程來說，井身結構的科學合理性影響著整個施工工程，因為施工結構的不合理，極易引發井漏問題，為工程帶來非常大的安全隱患。因此，在鉆井井身結構設計當中，一定要注意科學合理性，結合當地的施工環境來進行設計，盡量進行最優化的配置，有效降低發生井漏問題的概率，這對于整個工程來說是有非常大意義的。同時在鉆井作業當中，其結構設計還應當考慮到所處的地層階段，如有些地層中存在較大的接觸空氣壓力或者因油氣層位置等出現的縫隙，這些都是鉆井井身設計者們應當考慮的問題，設計過程當中才能進一步增加科學合理性，讓井身設計更加符合應用場景。

2.2 減小鉆井液動壓力

對于鉆井作業來說，鉆井液的動壓力越大，就越容易引發井漏事故。因此在實際的施工作業當中，需要科學合理地減少鉆井液動壓力，大大降低發生井漏現象的概率，確保工程能夠順利進行。在這一過程當中為了進一步減少井漏及井噴事故的概率，就需要相關專業人員及時了解作業的實際情況，實時跟進作業現場，了解場地的工作狀況，并且根據鉆井的實證來進行液動壓力的調控。如果鉆井工程所處的地質情況比較復雜，其作業地區的情況就比較復雜，可能存在較多的裂縫和孔洞。因此在具體的施工過程中，就需要施工人員尤其注重技術的應用，在鉆井液注入到地層中時，其所有的阻力就會變小，同時相應的靜注壓力和孔隙壓力，也要保持穩定和相同，這時就需要作業人員讓鉆井液靜注壓力和孔隙壓力維持在平衡狀態，避免出現壓力差的現象。對于鉆井液來說，其本身的密度對液動壓力有著一定的影響，壓力隨著鉆井液的變化而變化，鉆井液動壓力上升時，相關施工人員就需要結合所屬區域進行分析，進而考慮到液動壓力上升的因素，才能夠有針對性地采取相應的措施，進一步降低作業過程中液動壓力上升的現象，確保整個工程的順利進行。由于井筒內部的空間有限，而為了進一步降低鉆井液動壓力，就需要緩慢開泵，控制好鉆進速度，以免其內部的運動壓力過大引發井漏現象，這就需要工作人員做好相應的施工勘測及施工準備，以便進一步減小鉆井的液動壓力。

2.3 減小鉆井的環壓損失

在鉆井工程開展預防井漏過程中，有一個非常重要的過程就是降低鉆井環壓損失，這對于整個工程來說有非常重要的作用。在實際的施工過程中，為了進一步減少井漏問題發生的概率，對其進行有效預防需要對實際的施工場地各種數據進行掌控，做好勘探工作，只有得到大量的數據，才能夠進一步優化設計，選擇科學合理的鉆井設備，在此基礎上才能夠進一步減少鉆井液環壓損失，這也是目前一個非常有效的預防井漏現象的措施。這就需要在鉆井過程中相關工作者，及時做好施工現場的環境勘測，結合實際的施工情況來選擇合適的鉆井工具，并且應用優化后的井身結構設計，保證鉆井工程的順利開展。該類技術的應用在一定程度上可以有效地控制其縫隙的增加，也在一定程度上減少鉆井中的下降難度，減少鉆井液濾失量。所選擇的濾餅應當符合施工標準，其厚度要合適，能夠進一步消除環控間隙，確保工程的順利開展。除此之外，還應當進一步做好施工現場的安全防護工作，工作人員一定要認真負責，緊盯施工現場，嚴格把控鉆井時鉆頭的鉆進力度，使開泵循環能夠達到一定的穩定狀態。

2.4 預防井漏的其他安全措施

在鉆井井漏技術的應用過程中，首先需要對漏層的位置進行預測和分析，找到施工中經常發生的井漏位置。在實際應用過程中，影響因素往往比較多，這時施工人員可以采取溫度測量法來進行應用，以此來有效預測漏層的位置。在鉆井的過程中也可以利用溫度差和壓力差，鉆井井眼和井底的溫度不同，會形成一定的溫度差，相關技術人員就可以通過儀器來進行溫度變化的探測，從而有效對井漏發生地區進行定位。過程中相關人員可以用溫度測井儀來進行溫度識別及測量，溫度差一般小于0.5℃，同時其熱慣性一般也在3 s之內。在測量過程中，為了能夠進一步保證工作的順利開展，需要在測量中使用電阻橋臂，以便保證整個工程中的橋臂電阻值相等。由于鉆頭連桿尺寸存在一定的差異，實際應用過程中，對位置預測也可能出現一定的誤差，這時就可以通過逐步逼近法來進一步減少誤差。除了這種方式以外，在鉆井工作中也要做好其他安全措施，安全使用施工技術和作業手段，相關技術人員應當結合實際的工作環境和工作區域來進行選擇，做出科學預防措施的應用，避免發生井漏現象。此外在工程施工當中，還應當對下鉆速度進行把控既不能夠過快，也不能夠過慢，如果在這一過程中進行開泵循環，就需要先轉動再開放。

3 鉆井工程井漏后堵漏技術分析

3.1 堵漏材料的科學選擇

就目前情況來看，相關人員在進行井漏問題原因分析中發現，在一定程度上是由于堵漏材料質量較差所引起的。鉆井工程是一種比較復雜的工程，在實際作業中如果發生井漏事故，那么就需要相關人員進行第一時間處理，就目前情況來看，在低壓地層出現的井漏現象比較多，在這一層段中，通常使用堵漏材料來進行填充，這些堵漏材料的應用，可以對層段中一些孔隙及裂縫進行很好地堵塞，解決堵漏問題。就目前市面上大多數流通的堵漏材料來看，其一般材料都是吸水膨脹性質的材料，這類材料在進行井漏作業使用時能夠快速吸取水分并且膨脹，進而對井壁進行加固，同時這種方式也可以有效地提升該層段的承載能力，為后續工作提供保障。

3.2 斷塞堵漏施工技術分析

鉆井工程是一項比較復雜的工程，如果鉆井工程中發生泄漏現象，那么就需要尋找科學有效的堵漏技術，及時將產生的損失降到最低，避免其發生大規模的損傷，減少井漏對工程的影響。就目前情況來看，在進行低壓層堵漏時，通常借助堵漏材料來進行填充，要對堵漏材料進行科學合理的選擇，確保堵塞井中的空隙和裂縫。在堵漏技術的應用中，一些纖維類、凝固類、可變類和剛性顆粒等材料被人們廣泛使用，有著非常好的吸水膨脹性能，可以不斷加固井壁的承載能力。一般情況下發生井漏現象后，通常會采用堵漏劑進行堵漏，這種方式的應用首先就要尋找合適的堵漏劑，其次是對井漏位置，進行精準把控，找準位置用堵漏漿進行堵塞。具體要找準井漏所發生的層段，然后選擇與鉆井液密度相似的堵漏劑，在合適的位置上放入鉆井。同時，將堵漏漿迅速送入漏失層段，在這一過程中還需要相關操作人員時刻注重灌入堵漏漿的量，如果井漏現象比較小，就在可以調控的范圍內關閉解壓模式。而如果發生井漏的情況比較嚴重，并且井筒較大不容易被灌滿，這時為了避免出現卡鉆情況，就需要再起鉆并且使用活動工具進行擠壓施工，而在這一過程中堵漏效果可以通過憋壓過程中的壓數值大小來進行判斷，其數值越高，說明堵漏的效果越理想。

3.3 循環法堵漏技術分析

在鉆井工程中一旦發生井漏現象，相關施工人員就可以結合現場情況，選擇物理法隨鉆技術進行處理，該方式對于井漏處理來說有著非常好的效果。一般被應用在滲透量比較小的地層當中，因此也被人們稱為循環法。在鉆井工程中，如若發生井漏現象，施工人員可以在井壁剛被鉆開的時候，這個時候井中裂縫往往較小，并沒有出現大面積的開裂現象，但是其由于擠壓位置的不同，并不能夠清楚地判定具體位置，這個時候就可以實施循環法堵漏技術。在該種方式的應用當中，首先需要現場工作人員選取大水眼的鉆頭，其主要是對斷裂層的裂縫利用水鉆堵漏劑的顆粒來不斷堵塞，并且反復地壓實，這一過程需要鉆具來進行不間斷的活動以此來進行反復壓實保證鉆井工程的穩定，防止出現卡鉆等現象，也能夠讓堵漏達到預定效果。該方式要注意鉆井液的應用，并且要根據配方來對其進行適當調節，讓其擁有較高的可泵性。

3.4 復合堵漏施工技術分析

在鉆井工程施工中，對于堵漏工藝的選取，復合堵漏施工技術有著非常重要的地位，其在應用過程中可以采用復合化學凝膠堵漏技術，復合承壓劑混合水泥進行堵漏。該技術的應用可以對井漏位置進行有效灌注，能夠解決目前所遇到的大多數井漏問題。復合化學凝膠堵漏劑的應用，其所使用的化學材料具有易變形的特征，進而對地層中的一些空隙和裂縫進行有效封堵，在石油井漏問題處理中取得了非常好的效果。壓差堵漏技術也是一種非常先進的堵漏技術，該技術在應用過程中。所承受的溫度范圍比較廣，同時其能夠承受的壓力也較高，所使用的堵漏劑有較強的耐酸堿耐腐蝕性，能夠適用大多數環境較惡劣的施工環境中，并且工藝操作簡易，并不需要較為先進的設備支持，能夠在施工現場進行迅速堵漏。同時由于鉆井工程的復雜性，發生的井漏現象比較復雜，這就需要工作人員對鉆井工程區域進行充分的地質特征調研，以便能夠了解該地區的地質水文特征，及時地進行井漏的預防和處理。

4 自適應防堵鉆井在施工中的應用

在鉆井工程處理井漏現象當中，自適應防漏技術有著非常廣泛的應用前景，其可以充分利用自適應防堵漏技術，對漏斗成段進行有效封堵。在鉆井工程當中如若發生井漏事故，自適應防堵技術的應用就可以在不起鉆的情況下，由現場人員進行操作，通過邊鉆邊堵的方式進行封堵，以此來達到有效封堵漏點的目的。在實際的應用過程中，封堵的成效比較高，并且成本比較低，能夠有效對井漏現象進行封堵。該技術在應用過程中，需要施工人員能夠充分地結合具體的井漏位置進行施工，以此為基礎來合理地調配出適合隨鉆的鉆井液，同時在施工過程當中，施工人員還可以根據實際現場情況來對井漏現象進行判斷，對其漏失量進行預測，這樣才能夠有效選擇較為合適的鉆頭水眼規格。在距離漏層50 m處，將鉆防漏或堵漏鉆井液進行配置和轉換，同時也要保證其配比符合相應的標準。在鉆進漏失地層時要密切關注鉆井井液液面的變化，如若出現漏失現象要及時補充堵漏鉆井液，保持一定的泥漿量。而在這一過程中還需要相應的技術人員進行計算，結合井漏施成的狀況了解其漏失量和漏失速度，進而提供較為準確的數據分析，以此為基礎來選擇出最適合該井漏狀況的封堵劑。相關工作人員一定要提高安全意識，注重材料的質量，做好嚴格的檢測，確保鉆井液質量符合相應的要求，使鉆井工程能夠合理的開展。

5 結束語

井漏現象是較為普遍的問題，但其所帶來的危害卻是非常嚴重的，一旦處理不好就可能造成非常嚴重的后果。需要不斷加大防漏堵漏技術的開發應用，做好井漏預防及堵漏技術的探討和分析，加快井漏堵漏技術的開發和利用。同時也要提高相關工作人員的技術水平，確保其能夠迅速處理井漏事故，減少井漏事故所帶來的損失，推動我國鉆井工程的發展。