確定漏層位置的方法研究

高 婭 夏宏南 夏 維 賀 超

(中國石油天然氣集團公司鉆井工程防漏堵漏技術重點實驗室，長江大學石油工程學院，湖北 武漢 430100)

1 井漏原因及其嚴重性

井漏是鉆井中很常見的鉆井液流進地層的井下復雜情況。導致井漏的原因，大致可以分為兩個方面，即主觀鉆井工程因素和客觀地質因素［1］。根據現場資料統計分析，大部分井漏事故的發生是因鉆遇地層中的天然孔隙、裂縫或溶洞［2］(見圖1、2、3)。在鉆井作業中，操作不當、所選鉆井液不合理，破壞了井下壓力平衡，也會引起井漏。

鉆井過程中發生井漏一直是工程施工過程遇到的難題，井漏會直接導致鉆井液損失，降低鉆井速度，增加非生產時間和生產成本［3］(見表1)，而處理井漏的關鍵在于正確確定漏層的位置。若遇到尋找漏層位置時間過長或失敗，可能堵漏失敗，還會造成井壁失穩、地層流體“反吐”現象，增加了鉆井作業難度、井控風險和額外的鉆井成本。

圖1 天然空隙

圖2 裂縫

圖3 溶洞

表1 某年部分油田井漏情況

2 漏層位置確定方法研究

快速、正確判斷漏層的位置，是當前各大油田面臨的重要問題。當井漏發生時，必須對漏層性質進行綜合分析，才能對堵漏材料做出選擇，決定堵漏材料的粒徑和加量，確定相應的處理方法，從而確保快速，高效，經濟地完成堵漏作業［4］。

目前，針對井漏漏層位置的確定，國內外確定井漏層位的方法大致可分為四類：①直接觀察分析法②綜合分析法③水動力學測試法④儀器測試法。

2.1 直接觀察分析法

直接觀察分析法主要是通過觀察鉆進情況、觀測鉆屑、巖心和觀測泥漿變化，憑經驗來估算井漏層位。

2.1.1 觀察鉆進情況

憑經驗觀察鉆進時反應，可以準確判斷天然裂縫、孔隙或洞穴地層一類漏層的位置。若之前鉆井過程中沒有出現過井漏，鉆井液突然快速漏失，并伴有扭矩增大和蹩跳鉆現象，則往往表明鉆開了天然裂縫巖層段，且漏層在井底。當鉆開孔隙、暗道或洞穴地層時，鉆井情況可能會出現鉆進放空、加不上鉆壓。在遇到上述現象的同時發生井漏，不管之前是否發生過井漏，漏層也很可能在井底。

2.1.2 觀察鉆屑、巖心情況

鉆井漏失通常發生在含水層中，特別是裂縫、洞穴的地層，因此要特別注意巖心的觀察。但大多數鉆井作業采用無巖心鉆進，所以對巖屑錄井非常重視。現場通過分析研究巖屑，如根據巖屑粒度組成評價漏失通道的張開量;在雙目鏡下挑出所有裂隙和洞穴充填物，用面積法估計裂隙所占比例，得出裂隙和洞穴發育系數和張開系數，對漏層做出正確判斷，為治漏提供資料。

2.1.3 觀察泥漿變化

在現場，鉆井液性能主要指顏色、密度、粘度、含沙量、氯離子含量等，其變化往往能反映井底巖石的性質，如在砂礫石含水層中鉆井時，鉆井液含砂量會增加。因此，經常注意對鉆井液性能變化的觀測，能及時采取防漏措施。

2.2 綜合分析法

2.2.1 基本原理

近年來，一次性打開多層段的井較頻繁，對于一些多段開采的井來說，若存在漏失現象，現場很難確定漏失層位，給堵漏施工帶來了較大困難。鑒于目前國內外分析確定井漏層位方法的局限性，結合油田實際井漏情況，提出了一種判斷井漏層位的新方法—綜合分析法。該方法從壓差角度分析出發，針對地層原始膠結壓實程度與漏失通道特點，建立相應的井下漏失臨界壓力判定準則，綜合利用測井、鉆井、地質等資料，在地層壓力、井眼壓力以及地層破裂壓力等關鍵參數的基礎上，進一步確定井漏層位以及漏失發生的可能性。根據地層特點，漏失臨界壓力可進行簡化處理，其主要取決于地層壓力或地層破裂壓力。在實際應用中，井眼壓力常常考慮為鉆井液靜液柱壓力、環空壓耗和作業產生的波動壓力三者之和［4］［5］。

2.2.2 現場應用

基于綜合分析法基本原理，開發出了相對應的軟件系統，包括測井數據管理、測井數據預處理、地層參數的確定、漏失層位的確定、成果輸出和幫助六大模塊。以遼河冷東地區為例［4］［6］。其地層剖面主要是砂泥交互層，采用單孔隙泥質砂巖模型，綜合分析漏層位置。

圖4為該地區某井處理成果圖，最右邊顯示可能井漏(紅色標示)，其中FMP為地層壓力，BP為井眼壓力。

圖4 某井的漏層位置綜合分析法處理成果圖

實際中，該井在鉆至井深1010m時，發生井漏，排量為32L/s，進行常規堵漏;1010m以后，鉆進中實施隨鉆堵漏，證明綜合分析法分析結果與實際漏失位置相吻合。

2.3 水動力學測試法

水動力學測試法包括正反循環測試法、立壓變化測試法、井口泥漿動態監測法等。在立壓變化測試法的基礎上，提出了一種新的確定井漏層位的方法—注輕泥漿法，使確定井漏層位的方法更準確、簡單。就現在發展現狀而言，水動力學測試法主要是根據泥漿和立壓變化來確定漏層位置。此法相對較簡單，但計算精度較差，并且受井筒和鉆具工作條件限制較多，常常引起因漏層檢測不準導致堵漏失敗。

2.4 儀器測試法

利用儀器探測井漏層位，早在50年代國外已開始應用于現場，我國在這方面起步較晚。80年代末期，各種儀器測試法已經能基本適應現場需要［4］［7］。目前，石油鉆井行業采用檢測漏層位置的儀器很多，主要分為兩類：①物探測試儀，通過溫度測井、電法測井、放射性示蹤劑等來確定漏層位置②專用儀器測定法，將一種專門的探測工具下入井內，探測漏層位置。如轉子流量計、壓力測量儀等。雖然此法相對較直接，但施工過程非常繁瑣和復雜，施工時間較長，并且受井下檢測儀器的性能限制較多。

3 發展趨勢

井漏一直是石油行業需要克服的難題。隨著油田的發展，對處理井漏的要求會越來越高，對儀器的要求也會越來越高。從以前只能通過單一指標如壓力、溫度等確定漏層位置，發展到能夠多種指標檢測，即多功能檢測是未來發展主方向。另一方面，對儀器設備的組成和材料要求的提高也是將來發展的一大方向。現在國內外確定漏層位置的大多儀器都是采用電纜式，為井下儀器提供能量，電纜線量很大，檢測費用不低，尤其是深井和超深井。若是遠離基地的沙漠地帶、海洋，其檢測費用更昂貴。因此，無電纜式井下測量儀可能是一大趨勢。

4 結論

(1)確定漏層位置的方法很多，但受到某些條件的限制真正能用于現場的很少，利用率低。

(2)隨著鉆井技術的不斷發展，對于漏層位置的確定，需要儀器一次測量的數據趨于多樣化。

(3)目前，漏層位置測量的儀器井下和地面兩部分之間多為電纜連接，隨著油田的技術需要，無電纜式探漏儀器是未來發展方向。

;

［1］馬光長.井漏綜合分類及其堵漏方法的選擇［J］.鉆采工藝，1993.

［2］劉偉，雷萬能.井漏的成因及處理［J］.中國西部科技，2008.

［3］幸弋曜.關于漏失井的一些認識和探討［J］.內蒙古石油化工，2011.

［4］徐同臺，劉玉杰，申威等.防漏堵漏技術［M］.石油工業出版社.

［5］陳鋼花等.井漏層位確定方法探討［J］.鉆井液與完井液，2009.

［6］陳鋼花等.確定井漏層位的改進方法及其應用［J］.石油地質與工程，2007.

［7］孫傳友，王莉.漏層位置的儀器測定法［J］.石油儀器，1999.