蘇北沙埝地區井漏現狀與防治對策分析

孫 振，宋碧濤，竇正道，賈利春，劉景濤

（1.江蘇油田分公司石油工程技術研究院，江蘇揚州225009；2.中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249；3.西北油田分公司工程技術研究院，新疆烏魯木齊830000）

蘇北沙埝地區井漏現狀與防治對策分析

孫 振*1，宋碧濤1，竇正道1，賈利春2，劉景濤3

（1.江蘇油田分公司石油工程技術研究院，江蘇揚州225009；2.中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249；3.西北油田分公司工程技術研究院，新疆烏魯木齊830000）

江蘇油田地層破碎，斷裂層眾多，輝綠巖、玄武巖等火成巖在各區塊分布較廣，極易井漏，特別是沙埝等區塊的輝綠巖地層和斷層漏失，以及沙埝地區上部鹽城組的砂礫巖滲漏，給鉆井施工帶來嚴重影響，造成了較大的經濟損失。通過研究分析沙埝地區井漏現狀及漏失成因，可知沙埝地區上部地層主要以砂礫巖滲漏為主，下部地層則以裂縫性漏失以及斷層導致漏失等為主，探討該地區井漏防治的對策，對上部滲漏可采用高性能的鉆井液實施隨鉆堵漏，對于下部地層，在漏失不嚴重的情況下，可考慮采取橋接堵漏和隨鉆堵漏，嚴重的則采取水泥堵漏和波紋管堵漏，現場應用效果顯著，為后續井漏防治提供借鑒。

沙埝地區；滲漏；裂縫性漏失；隨鉆堵漏

1 概述

井漏是一種在鉆井過程中鉆井液、水泥漿或其他工作液漏入地層孔隙空間的現象。它是在鉆井、固井或修井等各種井下作業過程中，各種工作液在壓差的作用下，流入地層的一種井下復雜情況[1-2]。

井漏主要有3種類型：滲透型漏失、裂縫型漏失和孔洞型漏失[3]。此外，對于一些處于開發中后期、壓力虧空的老油區，也會導致漏失的出現。井漏既提高了鉆井開發成本，又浪費大量鉆井時間，影響測井、錄井效果，而且常引起井涌、卡鉆、井塌等一系列事故，是鉆井工程中最普遍最常見的技術難題之一。

江蘇油田地層破碎，斷裂層眾多，變質巖（輝綠巖）、玄武巖在各區塊分布較廣，井漏頻發。江蘇油田自1990～2005年發生井漏的112口井有過統計，共發生205次，累積漏失鉆井液21400m3，井漏復雜時間10474h，合436.4d。此外，由井漏還導致大量的井塌、卡鉆等事故，給鉆井生產造成了巨大的經濟損失[4]。尤其是沙埝等區塊的輝綠巖地層和斷層，給鉆井帶來嚴重的影響。

因此，通過研究分析沙埝地區井漏現狀及漏失成因，探討沙埝地區井漏防治的對策，并結合現場實例分析堵漏效果，為后續井漏防治提供借鑒。

2 沙埝地區井漏現狀分析

蘇北沙埝區塊是江蘇油田一個主要的易漏失區塊，漏失層主要分布于戴南組、阜寧組，為輝綠巖裂縫漏失，漏速從3m3/h到失返；漏失量大，單井漏失量最高達1322m3(沙19-11井)，多為鉆進中的突發生性漏失。另外，沙19斷塊在鹽城組也發生砂礫巖滲漏和玄武巖裂縫漏失，并且漏失井段分布較長（井深700～1900m），長達1000多米[5]。沙埝地區發育地層概況如表1所示。

在對沙埝地區從1994年以來的32口發生漏失的井進行統計時發現，共發生了49次井漏，包括砂礫巖滲漏13次，輝綠巖、玄武巖裂縫漏失34次，斷層漏失2次。這其中上部地層的鹽城組主要以砂礫巖滲漏為主，下部地層的戴南組、阜寧組則以裂縫性漏失以及斷層導致漏失等為主（見圖1）。

對于砂礫巖、砂巖等粗顆粒的未膠結或膠結較差的滲透性良好的地層，鉆井液在井內壓差的作用下漏入巖層孔隙，但一般漏失量較小，漏速較慢，在10m3/h以內。這種漏失一旦發生，可一直持續到鉆井液中固體顆粒將地層孔隙封堵住，否則將一直進行下去。

表1 沙埝區塊地質分層簡表

圖1 沙埝地區井漏統計圖

對于輝綠巖、玄武巖等孔隙和裂縫發育的地層，裂縫為主要漏失通道，漏失發生突然，漏速視裂縫大小而定，裂縫性漏失通常的漏速一般在20～100m3/h不等。沙埝地區漏失層厚度一般在100～150m左右，堵漏難度大（見圖2）。

圖2 井漏類型示意圖

另外，該區塊注水井多，且經過多次的酸化壓裂作業，使得地層進一步破碎，鉆井遇到這些地層時更容易發生井漏。而且井下壓力系統紊亂。鉆調整井時，為平衡地層高壓鉆井液密度相應提高，增大了井內液柱壓力與易漏地層的正壓差，鉆進中易出現上漏下溢等復雜情況，給鉆井防漏堵漏工作帶來極大挑戰[5]。

3 沙埝地區井漏防治對策

由于井漏的諸多危害，因此，在鉆井等施工作業中對付井漏首先要做好預防工作。

在設計一口井之前，要掌握準確的地質資料，結合三壓力剖面，對復雜地層進行預判。優化工程設計，設計合理的井身結構，初步判別漏失層后，在保證安全的情況下盡可能將漏失層與高壓層封隔；確定安全密度窗口，優選鉆井液的類型、密度、粘度、性能參數，盡可能降低鉆井液動壓力。根據已有的鉆井施工防漏堵漏操作和應用情況，分析出該地區不同地層的井漏防治對策如下。

3.1 砂礫巖滲漏

沙埝地區上部主要是鹽城組的砂礫巖滲透性漏失，可以采用高性能的隨鉆堵漏鉆井液，對已知漏失層段實施隨鉆堵漏，在漏失發生的最初階段進行阻止，防止鉆井液大量進入易漏地層，保證井眼物化環境不發生顯著改變，保持井眼穩定，并采用相應的材料強化井壁，井漏自然消失。常用方法為：

（1）鉆遇漏失層位前，在鉆井液中添加堵漏材料（砂礫巖滲漏以細顆粒為主，裂縫性漏失為中細顆粒）進行隨鉆堵漏；從圖3可以看出，堵漏顆粒的粒徑分布對形成致密、高效的封堵體起著至關重要的作用。

（2）在鉆穿漏失層后，憋壓擠堵一段時間，保證堵漏材料在漏失通道內形成足夠強度的堵漏橋塞。

（3）確保漏失層承壓能力符合下部鉆進要求后，開動振動篩，篩除堵漏材料，恢復正常鉆進。

這里以沙68井上部發生滲漏后的處理措施為實例，簡單介紹下處理沙埝地區滲透性漏失的常規防治措施。因為該井漏失速度較小，故處理方法較簡單，見表2。

3.2 火成巖裂縫性漏失

沙埝地區下部漏層主要是戴南組、阜寧組的輝綠巖、玄武巖裂縫漏失。對于不嚴重的裂縫性漏失通常可采用橋接堵漏法進行處理，即將堵漏材料按一定比例配置成堵漏漿使固體顆粒堵塞裂縫、孔隙通道，通過擠壓變形堵塞剛性顆粒、纖維和片狀堵漏劑封堵后所剩下的孔隙達到堵漏的目的。一般用堵漏物堵塞，根據漏速不同，可注入鋸末粉、棉籽殼、核桃殼、谷殼、水泥漿及石灰乳等[6-7]。

表2 沙68井漏處理措施

圖3 堵漏顆粒粒徑對堵漏的效果

此外，隨鉆堵漏技術對于漏失量不大的裂縫性漏失同樣有較好的效果，以沙埝地區另一口井沙25平1發生漏失后的處理措施為例。

該井在鉆進過程中出現2次井漏。在上部鹽城組（Ny）井深780m，鉆遇輝綠巖，發生裂縫漏失，漏速24m3/h，先期采用CaCO3+土粉+MV-CMC+MMCA堵漏，后改為CaCO3+橡膠粒子+復堵Ⅱ型提高堵漏效果。整個堵漏期間，降低排量及API失水，密度由1.08g/cm3提高到1.14g/cm3，防止井壁垮塌，粘度由40s提高至48s，提高攜巖能力。漏速降低，直至堵漏結束，未出現大的漏失，共漏失20m3；在下部戴南組（Ed）井深2100～2102m，發生輝綠巖裂縫漏失，漏速30m3/h，先期采用KD-23，后為復堵Ⅱ型+混合堵漏劑+鋸末+ MMCA。整個堵漏期間，降低排量及API失水，提密度提粘度。一直隨鉆堵漏鉆進至2259.65m，鉆穿輝綠巖，地層穩定后，調整泥漿性能，然后換PDC鉆頭正常鉆進，隨鉆堵漏鉆進結束，共漏失26m3。堵漏效果較為理想。

由上述現場實例應用可知，針對沙埝地區井漏的特征，采用合理的隨鉆堵漏技術可取得良好的堵漏效果，既節省了大量施工成本，也提高了鉆井時效。

3.3 惡性失返性漏失

對于一些大的裂縫性漏失或是斷層漏失，鉆井液失返，常規橋接堵漏方法和隨鉆堵漏技術難以取得好的效果，則需要采取更有效的方法。下面2種方法，在沙埝地區的多口井中使用過，并取得較好效果。

（1）水泥堵漏，其施工步驟為：

①確定灌漿之前，首先摸清復雜地層的類型、特點，如破碎程度、孔隙、裂隙或溶隙的大小延伸范圍以及與其地層的聯系；含水情況（水位）及復雜地層的厚度位置等。仔細分析是坍塌、漏水的程度以便確定灌注的深度，水泥漿的用量及灌注方法。

②選用水泥品種，檢查水泥質量，確定水泥配方。減水劑、促凝早強劑、速凝劑，生產中常根據各種需要而在用水泥進行護孔或堵漏作業時有選擇地添加它們。

③選取水泥漿灌注方法。主要有水泵灌注法、灌注灌注法、干料投入法等方法。

以沙埝地區鉆探的沙7-21井漏處理措施概況為例。

該井在鉆至2116.37m時發現油氣侵，溢流速度為40m3/h，鉆井液量增加20m3。密度由1.17g/cm3最低降至0.98g/cm3，粘度由64s升至82s。注入加重漿80m3（密度1.50）后地層即有進無出，分析原因可能有：①1810～1890m之間的斷層承受不了加重漿的液柱壓力而誘發裂縫性井漏；②產層（2116.37m）因壓差過大而誘導裂縫漏失；③輝綠巖地層承壓能力差，產生誘導裂縫性漏失。在密度提至1.39g/cm3時再次發生漏失，漏速為100m3/h，計漏失80m3。現場分別在1811.5m、1982m、1781.85m三次注水泥封堵，前兩次沒有成功，第三次成功，漏失539m3。常規堵漏無法湊效，注水泥效果較好。

（2）波紋管堵漏。對于一些漏層比較單一、明確，地層穩固，段長通常在數米至幾十米之間的層段，常規方法堵漏不能取得良好效果時，則可以考慮使用膨脹波紋管對其進行封隔，徹底解決井漏問題。

其技術思路是先強行鉆穿漏層，下入塑性變形量大的金屬管柱到預定井段，利用水力或機械力使其產生永久塑性變形而將其內徑擴大到需要的尺寸，從而達到增大套管，實現節省井眼尺寸、封隔復雜層段[8]并能滿足下步鉆井和后續開采施工的目的。

2011年12月初正在沙埝地區鉆進的沙20-70井發生嚴重漏失，漏失鉆井液1044.5m3，消耗各類鉆井液材料200t。施工技術人員經過認真分析井下情況，采用?215.9mm膨脹波紋管堵漏技術方案。下入58.3m膨脹波紋管，整個施工過程中的擴眼、膨脹管串下入、液壓和機械膨脹等均順利實施，用時3d，就徹底解決了這一嚴重井漏問題。由此可見，膨脹管堵漏技術在江蘇油田有著良好的應用前景。圖4為波紋膨脹管管件圖。

圖4 波紋膨脹管管件

除了上面介紹到的防漏堵漏措施外，重點在鉆井施工中做好井漏的預防措施，規范操作，杜絕人為的操作失誤而導致井漏復雜或事故的發生。優化鉆井參數，謹慎處理漏層段操作，如在易漏的地層中鉆進，要降低排量和泵壓，起下鉆和接單根時要控制好速度，避免產生過大的激動壓力壓漏地層。發現微小漏失時要降低排量[6]。強化坐崗，在易漏地層鉆進密切關注井口返漿和泥漿罐液面變化情況，盡可能在第一時間發現井漏，為隨后的堵漏工作贏得時間。

4 結論與認識

（1）統計發現沙埝地區漏失層位上部主要以砂礫巖滲漏為主，下部地層則以裂縫性漏失以及斷層漏失等為主；

（2）處理井漏應以預防為主，針對漏失地層特點制定合理的防漏堵漏預案；

（3）針對沙埝區塊漏失的特點，采取隨鉆堵漏時，在漏失發生的最初階段進行堵漏，防止鉆井液大量進入易漏地層，并采用相應的堵漏材料強化井壁，努力提高地層承壓能力；

（4）鉆井施工中做好井漏預防，規范操作，強化坐崗，避免人為地操作失誤而導致井漏復雜或事故的發生。

[1]中國石油天然氣集團公司人事服務中心.石油鉆井工(下冊) [M].山東:石油大學出版社,2004：76-77.

[2]張順世,趙國梅，等.油南1井井漏及對策探討[J].西部探礦工程,2000（6）:62-63.

[3]劉桂君.淺談鉆井施工中的井漏問題[J].內蒙古石油化工, 2009（3）:21-22.

[4]宋碧濤,劉亞，等.江蘇油田堵漏試驗評價技術研究及其應用[J].小型油氣藏,2007,12(1):50-53.

[5]何竹梅,宋碧濤，等.SN油田隨鉆堵漏鉆井液技術的研究與應用[J].油田化學,2008,25(3):199-203.

[6]王書峰.井漏的預防和處理[J].科技信息,2012（35）:459.

[7]劉德新.洛河組防漏堵漏技術措施[J].西部探礦工程,2009（11）:90-91.

[8]李娟.可膨脹波紋管技術在鉆井工程中的應用[J].西部探礦工程,2006（11）:175-177.

TE28

A

1004-5716(2015)05-0027-04

2014-04-25

2014-05-22

孫振（1984-），男（漢族），江蘇徐州人，助理工程師，現從事鉆井設計研究工作。