易漏地層鉆井過程中成因分析與堵漏對策

張亮

摘 要：除了少數特殊工藝井在局部地層施工時采用氣體和泡沫替代鉆井液外，絕大多數井型都是依靠液體鉆井液實現鉆井的功能。由于不同區域巖性和地質成因存在很大差別，導致不同井型的鉆井液在類型和藥品配方等方面存在很大不同。有水基鉆井液和油基鉆井液的區別；有分散鉆井液、聚合物鉆井液以及油包水鉆井液等多種更加具體的鉆井液類型。漏失是所有鉆井過程中都不愿意看到卻又很難避免的問題，漏失量的大小會對鉆井施工發生深遠的影響。尤其是當發生大規模的井漏時，由于泥漿流失過多，勢必造成泥漿材料消耗過大，同時容易引發井下出現壓差卡鉆、坍塌卡鉆等復雜情況，甚至引起井涌、井噴等惡性事故。本文主要探討在山東東營地區施工井的堵漏工藝，通過分析處理井漏與鉆井時效的關系，為鉆井堵漏提供一定的參考價值。

關鍵詞：鉆井作業；地質因素；操作因素；時效關系；處理對策

井漏是鉆井作業中經常遇到的復雜情況。井漏的原因分地質因素和人為因素，地質因素不可避免，人為因素必須想辦法加以克服。井漏與泥漿濾失性能存在很大的聯系，需要根據地質特征，確定合理的鉆井液濾失量。在山東東營地區鉆井，上部微漏的淺地層以快速鉆進、迅速通過為主；下部含裂縫或溶洞的深地層以預防、封堵等措施加以解決。在實施空氣鉆井和泡沫鉆井后在轉換泥漿的過程中，要做好潤滑和封擠微裂縫工作。在充滿噴、塌、卡、漏以及高含H2S氣體等高風險區域施工時，需用套管有效封隔高壓或易漏地層。堵漏時重點做好易漏地層的承壓能力，同時做好工程和技術上的應急準備工作。

1井漏發生的原因及漏失類型

1.1井漏的原因。各種巖性的地層中都有可能發生井漏，井漏按通道形成的原因主要有兩種。一種是地質因素形成的自然通道，另一種是人為因素形成的漏失通道。自然通道存在于地層的孔隙、裂縫和溶洞中，是天然存在而無法避免的；人為因素是在施工的過程中，人為造成施加的外力大于地層巖石的破裂壓力或者人為使天然閉合裂縫開啟而形成新的裂縫，是施工過程中盡量要避免發生的情況。

1.2漏失的類型。按漏失通道的形狀，可以分成孔喉、裂縫、洞穴及混合型。

2漏失與濾失的區別及聯系

2.1 漏失與濾失的區別。井漏是指在鉆井、固井、測試等各種井下作業中，工作液（包括鉆井液、水泥漿、完井液及其它流體等）在壓差作用下漏入地層的現象。鉆井液漏失是鉆井作業中的一種常見的井下復雜情況，應當盡可能予以控制。濾失是指在壓力差作用下，鉆井液中的自由水向井壁巖石的裂縫或孔隙中滲透，稱為鉆井液的濾失作用[1]。濾失量是鉆井液正常的性能指標，它的大小，會對不同地層產生不同影響。濾失量要適當控制，根據巖石特點、井深、井深結構以及鉆井液類型來確定。

2.2 漏失與濾失的聯系。漏失同濾失有很大的聯系，特別是在有漏失的地層，漏失和濾失是同時發生的。二者同為泥漿體系中液體的缺失，在微漏和小漏的情況下，如果泥餅致密、造壁性好，漏失速度會有所降低甚至會停止漏失。在漏失嚴重的情況下，受地層應力以及漏失通道的影響，光靠增強泥餅致密程度、降低泥漿濾失無法有效地控制漏失，有時反而會因為泥漿性能的大幅度變化，井壁上虛泥餅增厚，造成縮徑、粘卡等復雜情況。在這種情況下，需要運用多種堵漏手段方能解決漏失的問題。

3不同井型的泥漿漏失與堵漏方法

3.1東營地區堵漏技術研究

東營地區上部地層巖性主要為棕紅色泥巖、棕色泥巖、粗砂巖及含礫砂巖等，其巖性極易吸水膨脹，造成井眼縮徑，引發卡鉆、坍塌、漏失等復雜情況；下部地層巖性主要為大段灰綠色泥巖、褐灰色泥巖、黑褐色油頁巖、白云巖以及粉砂巖等，其中泥頁巖水敏性強，易垮塌及剝蝕掉塊。在二開鉆進自明化鎮至館陶組階段，通常采用的處理方法是在振動篩出水管處加入聚丙烯酰胺稀膠液，將井內自然造漿產生的泥漿中的巖屑和土粉漿完全絮凝在循環池內，從而保持清水鉆進，形成較高的機械鉆速。只要保證井壁具有一定的穩定性、不會大面積垮塌造成沉砂卡鉆，鉆井液適度的漏失和較大的濾失都是可以允許的。在東營組地層清水轉換泥漿后，加入3%～5%的防塌劑和降失水劑，是可以減少泥漿漏失和濾失，保證井眼穩定的。

3.2復雜地層堵漏技術研究

3.2.1 空氣或泡沫鉆進井段泥漿轉換技術。應用空氣鉆和泡沫鉆井技術，可以獲得常規鉆井5～10倍的機械鉆速，能否成功實施空氣和泡沫鉆井，是鉆井提速的重要環節。在轉換鉆井液時，通常采用提起鉆具后，用噴淋的方式澆入油基鉆井液，造成井壁潤濕反轉效應，可有效控制泥頁巖的水化分散，提高泥漿的抑制性，增強潤滑性。在循環泥漿時，帶有一定濃度的堵漏劑，可以封擠微裂縫，減小泥漿的漏失，增強井壁的穩定性。

3.2.2鉆進中經常性漏失井型的泥漿處理。東部地區地質情況復雜，褶皺、斷層較多，即使相鄰井位都面臨著很多不同，經常性出現噴、塌、卡、漏等復雜情況，給施工帶來很大不便。

3.3井塌和井漏相互交錯地層的堵漏處理

在三開井段鉆遇地層為下二疊系和石炭系地層，以灰巖和白云巖為主，巖性為生物碎屑巖，局部含有燧石結核及產蜓腕足類、珊瑚等破碎地層，地層膠結性差、巖性破碎。三開裸眼井段長，地層壓力體系多，上部地層地應力高，下部地層地應力小，泥漿密度窗口窄。上部地層需要的泥漿密度高，否則無法給井壁提供足夠的側向力，保持井壁穩定。在地應力交互變化和鉆具的碰撞刮擦下，極易產生掉塊，造成鉆井過程中鉆具硬卡；下部地層需要的泥漿密度低，否則容易引起井漏，導致在鉆井液和地層孔隙壓力的壓差作用下，將鉆具緊壓在井壁泥餅上而造成卡鉆。解決問題的方法：1）提前下入三開套管。2）采用1.50 g/cm3及以上密度的鉆井液，保證上部地層具有足夠的壓持效應，避免上部地層出現較多掉塊而造成硬卡。3）采用1.46 g/cm3及以下密度的鉆井液，保證施工時降低對井底的鉆井液壓力，避免發生井漏。

4結論及建議

1）不同地層因地質成因不同，出現井漏的情況大不相同，因此采用的堵漏手法也存在很多不同之處，要按照具體情況分類對待。在處理井漏情況時，一定要考慮其它復雜情況可能同時發生的概率。以保障工程上的安全施工為第一原則，以能夠掌控鉆井技術措施和鉆井液使用情況為基礎。通過有效的手段處理井漏與鉆井實效的關系，盡量降低鉆井液浸泡坍塌井段的時間。2）針對地質構造復雜的地層，堅持以預防為主的原則，盡量避免人為因素造成的井漏。設計合理的井深結構，用套管封隔高壓或易漏地層[6]。采取降低鉆井液密度與地層接近，近平衡壓力施工的方式，保持地層穩定。通過多種方式，提高地層的承壓能力以及防漏層的厚度，減少后續作業過程中井漏的發生。

參考文獻：

[1]鄢捷年，徐同臺，李健鷹，等.鉆井液工藝學[M].山東東營：石油大學出版社，2011.

[2]楊景利，何興貴，薛玉志，等.充氣鉆井液與MTC堵漏技術在ZG10-G1深井的應用[J].鉆井液與完井液，2013，20（4）：54.

[3]王忠生，林安村.重溫事故吸取教訓提高井控技術水平[J].鉆井工藝，2016，32（3）：1-4.