鹽井施工中劉家溝地層漏失及堵漏技術

韓 金，李寶泰

(陜西省一九四煤田地質有限公司，陜西 銅川 727000)

0 引言

井漏是鉆井過程中常見的復雜情況，處理不好就會造成更嚴重的后果，處理井漏應該有針對性，關鍵是采取的措施是否能適應地下的實際情況。在陜北區域鉆井施工的鉆井隊都知道，劉家溝地層是一個典型的大漏層，尤其是劉家溝底部更是極易發生井漏，如何更好的預防和控制好這段地層的漏失，是該地段鉆井施工必須解決好的問題。

1 鹽井施工井漏情況及其分析

陜北佳縣地區已經施工的7口鹽井均在劉家溝組底部發生漏失，且鉆井液漏失量基本一致。

1.1 JZ3井井漏情況

JZ3井于9月20日7∶00二開開鉆至10月4日8∶30分井深鉆至1 750.50 m(地層為劉家溝組底部)前，上部正常鉆進施工，泥漿正常消耗量未見異常。鉆至1 750.50 m時井口鉆井液失返，鉆井液漏失量8 m3。發生井漏時鉆井液參數：比重1.10 g/cm3，粘度37 s，失水量11 mL。快速上提鉆具，現場重新調配鉆井液，繼續下鉆鉆進，頂漏鉆進6 m，鉆井液漏失45 m3，在頂漏鉆進期間井口一直未有鉆井液返出。再次配置鉆井液，采用單向壓力封堵劑配漿并注入井底，隨后起鉆。停鉆12 h后，即10月5日10∶00下完鉆，循環鉆井液，井口鉆井液正常返出。繼續觀察循環罐內液面，觀察1 h液面為下降。10月16日16∶00井深2 537 m進入馬家溝地層，開始調配飽和鹽水鉆井液，當加鹽30 t，鉆井液比重由原1.10 g/cm3提高到1.19 g/cm3時井口鉆井液失返，加鹽使井內鉆井液比重升高，井內產生的液柱壓力大于漏層處的地層壓力，導致井口鉆井液失返。10月17日調配鉆井液，采用堵漏材料進行堵漏，循環鉆井液井口正常上返，鉆井液漏失量為“0”；10月17日晚21∶00繼續向鉆井液中加入鹽，當鉆井液比重升高到1.19 g/cm3時再次發生井漏。因上部劉家溝地層漏失承壓能力低，造成井內鹽水泥漿無法達到飽和，對后期施工造成嚴重影響。

1.2 JZ4井井漏情況

JZ4井于11月28日8∶00二開開鉆至12月7日8∶40分井深鉆至1 782.00 m前，上部正常鉆進施工，泥漿消耗量未見異常。鉆至1 782.00 m(地層為劉家溝組底部)時井口鉆井液失返，鉆井液漏失量5 m3，漏失時鉆井液參數：比重1.10 g/cm3，粘度38 s，失水量9 mL。快速上提鉆具，未對鉆井液進行處理，直接起鉆。現場井隊長、技術員討論結果，決定采用水泥漿對該地層進行堵漏。于12月8日14∶00開始進行水泥漿堵漏施工，鉆具下至1 580 m，用水泥漿25 m3，封固段長550 m，水泥漿平均比重1.75 g/cm3，前5 m3水泥漿中加入速凝劑。待水泥候凝24 h后，12月10日16∶00下鉆探水泥塞面在1 480 m，開始掃水泥塞，鉆至井深1 821 m時停止鉆進，關井做承壓試壓，最大被壓6 MPa，穩壓5.5 MPa。繼續施工鉆進，至井深2 570 m開始調配飽和鹽水泥漿，總共加鹽55 t，鉆井液達到飽和，鉆井液比重1.28 g/cm3。后續正常施工鉆進。鄰近井佳探2井、JZ5井在鉆遇劉家溝漏層時，均采用水泥漿堵漏方法，都取得了明顯的效果。

1.3 漏失情況分析

從以上施工井實例分析，劉家溝地層井漏原因主要為地質因素。劉家溝地層承壓能力低、存在大量的天然裂縫。從巖芯可以看出：①劉家溝地層底部存在天然裂縫，主要以垂直裂縫為主，并極為發育，在壓差作用下，裂縫可以進一步擴張；②劉家溝地層漏失井段一般在其底部；③由于漏層存在裂縫，因此使用聚合物鉆井液堵漏，當井內產生的液柱壓力大于地層壓力時，容易反復出現漏失現象。

2 水泥漿堵漏技術

2.1 根據井漏的實際情況制定相應的措施

漏速較小：漏速小可以滿足鉆進的話，可以強穿漏層后再進行堵漏(配堵漏泥漿，向地層內擠堵漏泥漿，直到地層能夠憋住壓為止，在進行靜堵)，一定要控制在“0”漏速的情況下再進行下部施工。

漏速較大：漏速大滿足不了正常鉆進，要先進行堵漏將漏速降到能夠滿足鉆進后，再鉆穿漏層。鉆穿后要用水泥堵漏。直至把漏速控制在“0”為止。如果井漏不控制住就進行下部施工，泥漿性能將無法保證，容易引起粘卡、沉砂卡、井塌等井下事故。

2.2 加快鉆井速度

發生井漏后如果經過堵漏無法將漏失完全堵住(將漏速控制在1 m3/h較為安全)，就要加快鉆進的速度盡量減少裸眼的侵泡時間。提高鉆井液切力和粘度，既可防止井壁坍塌又可以增強地層承壓能力。由于在陜北佳縣地區施工較少，對于其地層特性了解的還不夠深入，所以提出的觀點具有一定的局限性。

3 水泥漿堵漏適用地層和堵漏機理

3.1 水泥堵漏適用地層

水泥漿堵漏適用于泥、砂巖交接面，頁巖層里面。當鉆井液液柱壓力達到地層的破裂壓力后，地層產生誘導性裂縫發生井漏，當液柱壓力遠大于地層壓力時可能發生失返性嚴重漏失，其地層開口尺寸隨正壓差大小發生變化，延伸方向與地層傾角相關，高角度的漏縫更容易引發嚴重的，難以處理的井漏。

3.2 水泥漿堵漏機理

當水泥漿注入井眼后，施工人員應記錄其失去流動性的時間點。即水泥漿的初凝時間，由于水泥漿配置時間的不同，先進入井眼的水泥漿顆粒水化時間長、井底水泥漿溫度較高，其中水化時間長，溫度高的水泥漿先進入初凝狀態。①當先進入的水泥漿在漏層中形成初凝后，水泥漿在漏層中的流動阻力隨之增大。為取得良好的堵漏效果，此時應擠注水泥漿，讓更多的高稠水泥進入漏層。隨著間斷擠注水泥漿和施工時間的增加，初凝水泥漿通過運移和析水，不斷聚集實現提前初凝；②在嚴重漏失井眼中應首先測取靜液面，求取漏層壓力，保證50%的注入水泥漿留在井眼內，起鉆至安全井段以備后續作業。

4 結論

(1)水泥漿堵漏相對泥漿堵漏材料經濟成本低，且效果明顯，是鉆井工程中常用的，行之有效的堵漏方法。

(2)失返性漏失或者反復漏失井，應鉆穿漏層后采用擠水泥固井，徹底封固漏層后繼續鉆井。

(3)認識水泥漿初凝階段的行為特征，選擇水泥漿失去流動性的時機進行堵漏作業，可取得良好的堵漏層效果。

(4)針對漏層特征，調整水泥組分，改變水泥漿初凝的稠度變化，可改善堵漏效果。