石油鉆井工程的防漏堵漏工藝研究

井亞潔，徐 鵬，于海超

（延長油田股份有限公司志丹采油廠，陜西延安 717500）

井漏是指在石油、天然氣勘探開發的鉆井、修井等作業過程中，井內的工作流體（鉆井液、修井液、固井水泥漿等）漏入地層的一種現象。普通井漏是在石油和天然氣的鉆進中發生的一種井下復雜的事故。一旦發生井漏，將會造成鉆井液流失，鉆井液不能持續，同時也會對鉆井周期產生不利的作用。當井漏發生時，應及時采取有效的堵漏方法，避免造成物料的損耗。井噴一旦發生，很可能造成井塌、卡鉆、井噴等，造成重大的經濟損失。由于地層中出現裂縫、洞穴等原因，導致了井滲漏的產生[1]。由于鉆井與地層的關系，造成了鉆井液流的正壓力差異；要有足夠的儲藏容積，在達到這個要求之后，就會發生井泄漏問題。在發生井泄漏問題之后，要正確判斷滲層的特性，才能增加治理的成功率。井漏出現后，應對漏層位置進行全面的位置分析，并在位置定位之后，對漏層的巖性、漏層位置、井深和井漏的嚴重性進行研究，并給出相應的處理方案。

1 石油鉆井工程中防漏堵漏工藝的重要性

目前，在鉆井施工中，一般都會遇到如下問題：①在鉆井過程中，由于機械分段容易導致井液側滲。②由于在油藏中存在大量的鉆井流體泄漏，造成了整個油藏的滲透速率增大，造成了石油的浪費。而隨著油田鉆井施工進度的逐步推進，油田開發周期逐漸延長，面臨油田鉆井項目的堵漏；對油田的高技術水平，需要采用中國化技術，以解決油田鉆井施工過程中出現的井漏問題[2]。通過科學的和合乎邏輯的方法來防止泄漏，可以有效地改進鉆井液滲漏狀況，防止卡鉆、塌陷、井噴等問題，保證了油田的發展科學化。

2 石油鉆井工程防漏堵漏問題

在實際的鉆井工程中，很難對井漏現象的原因進行判斷，同時對于漏層位置、漏失通道以及漏失壓力的判斷也比較困難，這就容易引發一些防漏堵漏問題，具體來說有以下幾個方面。

2.1 漏失通道

泄漏通路的大小對堵塞工藝所采用的物料有著重要的作用，若未能正確地判斷泄漏的渠道，很容易使所采用的堵頭材質達不到要求，從而對堵塞的效果產生負面的影響。目前，對于泄漏管道的大小，通常都是通過泄漏的速率來判定[3]，但實際情況下，往往會出現一些錯誤，從而導致泄漏區域和泄漏的大小不能得到正確的估計。

2.2 堵漏工作比較盲目

在井漏問題發生之后，防堵漏工作人員容易犯經驗主義錯誤，在沒有確定漏失位置及壓力的情況下就根據經驗確定防堵漏材料的種類和顆粒大小，這就是堵漏工作盲目性的問題，這種盲目性雖然提升了堵漏工作速度，但很容易對防堵漏工作的有效性造成影響，從而導致重復工作，不僅增加了施工成本，還可能導致漏失問題更嚴重。

2.3 儲層受損

由于多種原因，導致了鉆井施工中的井漏問題無法得到快速有效的解決，并且漏層無法得到快速的修復，即便對漏油進行了修復，現有的技術也僅僅在泄漏部位放上一些物料，一旦添加到其中，就會對油藏造成很大的損害。而在進行泄漏點修補時，應從材質的合理性出發，通常采用的都是能溶解的物質，而且還得具備某種惰性，然而，并非每一種油藏選用的物料都要具備相同的特性，因此，國內石油勘探部門在進行泄漏點修補時，往往會造成油藏損害。

2.4 工藝存在局限

在石油鉆井項目中，技術上的限制會影響到油田的防漏、堵漏，而在整個施工中，最主要的工作就是泄漏層的檢測，因為泄漏量的多少直接影響著油田的安全。所以，在實施滲漏、堵塞的過程中，要結合實際，進行相應的技術措施。在石油鉆井作業中出現泄漏，應迅速詳細地記載鉆井的情況，并對井中的壓力進行相應的檢測，并對其進行合理的堵漏處理。在實際的防滲、堵漏中，往往要根據具體情況制定相應的施工技術，而采用的技術方法也會有很大差異，從而對整個項目產生很大的影響。目前，國內在防滲、堵漏等技術領域還處在初級階段，雖然有很多限制，但是發展的余地比較大。

2.5 無法準確判斷漏層位置

在進行鉆井施工時，經常會遇到井漏現象，因此，在進行鉆井施工時，一定要做好相應的預防工作，而要達到預期的目的，就需要弄清鉆孔中的漏油部位，正確地掌握其具體情況，從而為選用防滲漏技術打下堅實的依據。然而，雖然已有許多的研究成果，但在實踐中仍有諸多問題，且所采用的技術往往比較困難，且所處的定位誤差也比較大，都是理論上的，缺少實踐性，因此，由于現有的探井定位技術無法得到很好的運用，因此，各油田所采用的技術往往都比較低效。

2.6 防漏堵漏壓力不能確定

在石油鉆井作業中，由于地層的特殊情況，會對鉆井工作產生較大的不利作用。但在鉆井作業中，若不能精確測量地層壓強[4]，將無法保障鉆機的安全運行，從而增大工程建設的難度。所以，在鉆井過程中，為了確保油田的安全，必須精確測量地層壓強，并確定油井封堵工作的工作壓力。

2.7 固井工藝出現問題引發漏失

封固表層套管常用APIG級水泥，其水泥漿的特性為，與表土層膠結性甚差，與基巖膠結性較好，與泥餅根本不膠結。在日常封固表層套管過程中，替漿量常常計算不準，替漿量過少造成水泥基本上在套管內；替漿量過多，造成水泥與基巖封固段≤1m。當鉆進表土層段時，漏斗黏度30～40s，水基鉆井液密度1.10～1.25g/cm3，泥餅厚2～4mm[5]，在不洗井的條件下，水泥漿不能直接與基巖膠結。同時，在固井工藝中，由于泵壓、泵量的存在，鉆井液在井內呈現出高速層流狀態循環，對井壁沖蝕的作用較大，從而引發井壁與底下套管頭出現水槽，鉆井液將會出現沖蝕第三系或第四系黃土層，在一定程度上造成漏失。

3 防漏與堵漏工藝及技術分析

3.1 防漏

油田鉆井施工中發生泄漏事故，通常采用以下三種方法進行封堵。首先，為了防止上層油藏的泄漏，在進行鉆井作業前，要加入少量的隨鉆堵漏液，以便在鉆井中出現漏水時及時堵塞，確保漏液的有效控制，防止出現更大的漏洞。其次，要采用固控制裝置，對原油井內的固相進行及時的清理，以保證井筒的清潔。當鉆具底部出現泄漏時，難以對其進行有效的監控。所以，為了防止泄漏，必須加入新的膠溶液，以達到對泄漏的保護。最后，通過對鉆孔施工中的下鉆孔速率進行嚴格的監控，確保每個支架全部放下的間隔為45～60s。當鉆井作業中發生砂橋、井坍塌等問題，導致下鉆有阻力，這時必須確保開啟泵的速度較慢，以達到較好的泵容。通過對水泵轉速的調節來達到高效的開啟，防止出現堵水泵故障，從而達到防止井泄漏問題的目的。

3.2 堵漏

為了更好地處理漏水問題，必須采用合理的堵漏方法，并采用以下方法進行了施工。首先，綜合堵漏技術的應用，一般都是依據原油泄漏的程度來決定的，在漏水量為2～5m3/h時，就可以通過鉆井液將漏油層迅速地打穿，然后將鉆頭放在漏水部位的底部，迅速地將復合堵漏液注入到鉆孔下面，但要確保堵漏漿足夠的稠度和均勻，將鉆機打到漏斗的頂端，然后將其封閉。在此之后，還要對鉆頭進行間歇性的多次灌注，流量在0.2～0.4m3/min，每次注漿數量為3～4m3時就會終止。在注漿時，應仔細觀察管道的壓力和套管的壓力，使其在6h內保持恒定。在這個過程中，在漏層的頂端進行了大流量的循環，在封閉結束后，向下鉆井到漏層的最下面。若封堵措施有效，則可進行鉆井作業。

另外，可以結合采用復合堵漏技術和水泥堵漏技術，對發生漏失和發生失回型漏失的事故，都能取得很好的效果。若有以上兩種情形，則應選擇以清水盲鉆法進行封堵。對這一點，尤其要注意，在盲目鉆井時，要有足夠的清水，一般要確保1t或更多。只要有充足的水，就可以一次完成漏斗，在鉆機全部通過漏斗時，就需要先用水泥漿將漏油堵死，然后將混合的補漏液倒入井內，再將水泥漿灌滿。鉆機進入表殼時，要對鉆具進行多次的清潔，以確保不會產生任何殘余的水泥漿。在混凝土泥漿充分固化后即可進行鉆頭，以達到對堵塞的迅速、高效的目的。

4 石油鉆井工程防漏堵漏工藝的優化措施

4.1 堵漏工藝技術

若在鉆井期間發生了泄漏，應及時進行封堵，在此期間，工作人員必須了解發生意外的緣由，盡量收集到有關地層的信息，再利用專門的工具進行鉆孔，同時密切注意井泄漏的情況。采用這種技術，可以掌握井下的具體狀況和發展狀況，若井下條件良好，無需暫停，只要增加泥漿的黏性就可以，若采用堵漏措施仍無作用，必須在滲漏部位采用 DF～1型物料進行密封，若仍無明顯的影響，就必須進行調整，并將調整后的泥漿注入到漏點處，在此期間，可以采用壓制式注射方式。

4.2 優化工程技術

在進行防水、堵漏時，應從以下幾個角度進行工藝優化：①采用適當的孔隙壓力、破裂壓力和滲漏壓力曲線，為鉆機的各種水力學參數的確定奠定基礎；②準確識別滲流層，并制定相應的防水技術和施工方案；③采用合理的井體構造，采用技術套管進行封閉，防止了井下的復雜性。

在采用鉆機時，應減小鉆機的動切力：①減小鉆機的壓力，對鉆機的排量進行調整，并對鉆機的流量進行校驗；②要嚴密地掌握下鉆孔速率，降低激發壓強，從而達到預防漏水的目的，并盡量避免不必要的費用。

在施工過程中要注重設備、物料的放置與安裝，確保堵頭材料質量和配合地層，滿足封堵作業的需要。

4.3 合理運用微復合凝膠

在應用的微型復合物是一種具有化學活性的物質，它可以迅速地形成一個密封的網格，并吸收附近的濕分，在物理和化學的作用下，形成一個微粒的膠體，從而達到全面的封堵效果。在應用時，要注意觀察周邊的情況，以防止由于外部的環境因素而導致封堵效果下降。采用微復合凝膠技術進行結構加固，其優越性在于：①微粒復合材料結構的適應性強，使用方便，在鉆孔以后，可以使用微型復合材料進行內結網；②該技術不會對油田地層造成任何的污染，也不會對油田的鉆井環境有任何的影響；③微型復合物可以調整其力量，可以在使用時隨時調整，方便 快捷。

4.4 復合承壓劑混合水泥堵漏工藝

采用復合填料摻加的水泥堵漏技術，其技術要點是：對防滲復合物充填；循環、軀替和再注工藝，能有效地克服高壓力條件下的鉆井問題，實現對目前存在的漏油進行全面的壓力調控和封堵，確保鉆井液不會再外溢。采用復合承壓材料進行黏結的施工技術，其具體實施過程如下：

（1）調整漏氣壓，采用壓力計算程序和自動節流閥，對鉆出的漏氣進行調整，確定合適的流量容積，采用合適的混合料和混凝土進行堵塞；

（2）對提升鉆具進行精確維修，設置上鉆的可移動深度，進行重漿灌入，對鉆井液滲漏部位進行350°的循環。

4.5 泥漿施工技術工藝

①必須將土壤的黏性控制在合適的程度，然后再進行采礦；②在對采礦用的淤泥進行預處理時，要加入新的鉆井液，從而減少鉆井液的稠度，提高鉆井液的潤滑性能；③減少鉆井液的黏性而不會對采礦產生任何的干擾，從而減少能源消耗；④在高滲透地質條件下，必須提高泥塊的品質，并嚴格控制泥塊的厚度，以防止由于淤渣的厚度太大而造成環縫內的壓力增大；⑤在注入水泥時，要盡量減少空氣消耗，要在水泥中加入更多的重質料。

5 結束語

在鉆井項目中，最重要的工作就是防水和堵塞，所以要非常重視，這樣就可以保證施工的理論和工藝的協調。同時，要根據現場的具體條件，制定相應的對策，嚴格控制工作人員的施工行為，嚴格地進行管理，嚴格按照相關標準與規程進行石油鉆井工程的實施，從而保障石油鉆井工程項目能夠有條不紊地進行，同時也為我國石油鉆井事業的長期、穩健發展提供扎實的基礎。