鉆井液防漏堵漏技術(shù)研究

王金光 陳元鵬 李欣舒

摘要：在鉆井作業(yè)中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生鉆井液泄漏的問題，也是長期困擾鉆井工程的一項(xiàng)難題。目前，常用的解決措施是提升地層承壓能力。為了更好地解決鉆井液泄漏問題，除了采用提升地層承壓能力措施外，還應(yīng)運(yùn)用先進(jìn)的堵漏技術(shù)，可有效降低鉆井液泄漏率。本文圍繞鉆井液防漏堵漏技術(shù)展開了研究，旨在促進(jìn)鉆井行業(yè)良好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鉆井;鉆井液泄漏;防漏堵漏技術(shù)

在石油開采作業(yè)中，首要工作是開展鉆井作業(yè)，鉆井質(zhì)量決定著石油開采質(zhì)量。在鉆井時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生鉆井液泄漏問題，較多專家、技術(shù)人員針對(duì)鉆井液泄漏展開了深入研究，創(chuàng)建出多種防漏堵漏技術(shù)，以下內(nèi)容先從地層環(huán)境與地層分析入手，總結(jié)出鉆井液泄漏的類型，根據(jù)地層環(huán)境與地層、泄漏類型闡述出防漏堵漏措施，具體內(nèi)容如下：

1 鉆井液泄漏地層環(huán)境分析

鉆井液泄漏問題的發(fā)生與地層環(huán)境相關(guān)，在鉆井時(shí)，鉆井液形成的液柱壓力會(huì)遇到地層承壓能力的抵抗，如果地層承壓能力較低，鉆井液液柱壓力值過大，會(huì)導(dǎo)致井筒發(fā)生破裂，造成鉆井液處于泄漏臨界值。可見，地層承壓能力偏低是引發(fā)泄漏的根本原因。因此，要防止發(fā)生鉆井液泄漏，應(yīng)強(qiáng)化地層承壓能力。

2 泄漏地層分析

2.1 泄漏地層特征分析

如果鉆井液發(fā)生泄漏，地層屬于泄漏的主體。地層屬于層狀巖石，不同地層特點(diǎn)決定了不同的泄漏情況，地層的地質(zhì)構(gòu)造、巖石礦物構(gòu)成、巖石力學(xué)性質(zhì)等都會(huì)影響泄漏難易程度。地質(zhì)構(gòu)造能夠改變地層原有狀態(tài)，影響力度較大，主要表現(xiàn)在：構(gòu)造運(yùn)動(dòng)會(huì)引發(fā)地層褶皺、斷層，形成天然裂縫或者是破碎帶，從而誘發(fā)泄漏問題，并且泄漏程度較為嚴(yán)重，不利于防控。另外，地表巖層會(huì)因長期暴露在外而受到風(fēng)化作用而發(fā)生疏松、裂縫網(wǎng)絡(luò)發(fā)育的現(xiàn)象，再經(jīng)過地質(zhì)的作用，風(fēng)化后的巖層會(huì)產(chǎn)生下陷的過程，埋入地下后形成古潛山。如果在鉆井作業(yè)在此類地層工作時(shí)，極易發(fā)生鉆井液泄漏問題。

2.2 鉆井液泄漏類型

鉆井液泄漏類型可站在兩個(gè)角度進(jìn)行分類：裂縫成因、裂縫寬度，首先，裂縫成因。根據(jù)地層裂縫成因，可將鉆井液泄漏分成壓差性泄漏、壓裂性泄漏、擴(kuò)展性泄漏三種。壓差性泄漏是因鉆井液在地層裂縫處匯集后所產(chǎn)生的壓力，將地層撕開。通道的橫截面較大，還含有較大的溶洞系統(tǒng)規(guī)模。如果鉆井液的液柱壓力高于地層壓力時(shí)，鉆井液會(huì)延著地層產(chǎn)生的裂縫而發(fā)生泄漏;擴(kuò)展性泄漏是地層存在的裂縫屬于天然形成，如果鉆井液壓力處于地層可承受的范圍內(nèi)，鉆井液不會(huì)發(fā)生規(guī)模較大的泄漏過程，若鉆井液壓力處于地層可承受的臨界值，泄漏的鉆井液會(huì)將裂縫打出通道，產(chǎn)生鉆井液泄漏問題;壓裂性泄漏可分為兩種模式，一是地層結(jié)構(gòu)完整，鉆井液液柱壓力顯著高于地層承受值，地層發(fā)生破裂后產(chǎn)生裂縫空間，引發(fā)鉆井液泄漏問題。二是地層結(jié)構(gòu)存在微小缺陷，鉆井液液柱壓力過大并集中于缺陷處，形成較大的應(yīng)力，引發(fā)地層破裂，進(jìn)而造成鉆井液泄漏。另外，還存在復(fù)合性鉆井液泄漏，是由上述三種類型共同疊加后而形成的，并且也是實(shí)際鉆井作業(yè)中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。其次，裂縫寬度。地層裂縫寬度是決定鉆井液泄漏程度的重要因素，不同寬度引發(fā)的泄漏程度不同。如果裂縫寬度在2mm以下，鉆井液含有的固體會(huì)堵實(shí)裂縫;若裂縫在2-8mm范圍內(nèi)，鉆井液會(huì)產(chǎn)生較為明顯的泄漏;裂縫的寬度在8mm以上，泄漏顯著，導(dǎo)致鉆井作業(yè)停止運(yùn)行。

3 鉆井液泄漏防控對(duì)策

3.1 提高地層承壓能力

如果地層達(dá)到完整狀態(tài)，即使較為薄弱也不會(huì)發(fā)生大規(guī)模泄漏的問題。技術(shù)人員應(yīng)采取提高地層承壓能力的措施排除泄漏風(fēng)險(xiǎn)，提高的關(guān)鍵點(diǎn)是提升地層破裂壓力。如果鉆井液液柱壓力高于地層破裂壓力時(shí)，地層會(huì)因受到擠壓而產(chǎn)生裂縫，并引發(fā)泄漏。在實(shí)際操作中，經(jīng)常應(yīng)用封堵材料改善鉆井液的構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)鉆井液利用自身含有的固體修補(bǔ)井壁，降低地層壓力，達(dá)到提高地層承壓能力的目的，進(jìn)而防止發(fā)生泄漏。在提升地層承壓能力時(shí)，可以應(yīng)用濾餅，主要是由優(yōu)化后的鉆井液、封堵材料組成。應(yīng)用濾餅后能夠有效保護(hù)井筒，還可以緩沖鉆井液壓力，降低鉆井液壓力對(duì)地層巖石的作用，達(dá)到強(qiáng)化地層承壓能力的作用，有效防漏。

3.2 重建地層承壓能力

地層存在天然裂縫屬于正常自然現(xiàn)象，鉆井液泄漏的發(fā)生多發(fā)于天然裂縫中，特別是擴(kuò)展性泄漏與壓差性泄漏。針對(duì)天然裂縫引發(fā)泄漏的問題，可采取控制地層壓差與擴(kuò)展性的措施避免泄漏，技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于提高地層泄漏壓力。如果地層存在嚴(yán)重壓裂，甚至發(fā)生滲漏裂縫，應(yīng)運(yùn)用人工介入重建地層承壓能力的措施。在重建時(shí)，主要采用的是在鉆井液內(nèi)勾兌培漏材料，提升鉆井液封培裂縫的能力。經(jīng)此方法應(yīng)用于重建中后，成功解決鉆井液泄漏的問題，還可以降低地層破裂壓力，提高地層承壓能力。

3.3 應(yīng)用先進(jìn)的堵漏技術(shù)

3.3.1 靜止堵漏技術(shù)

靜止堵漏技術(shù)較為簡(jiǎn)單，只需將鉆頭提升到安全的位置后靜止井眼，即可達(dá)到堵漏的效果。一般應(yīng)用于地層因超壓而引發(fā)的泄漏，消除壓力后，裂縫會(huì)自動(dòng)閉合，不再漏失鉆井液，普遍應(yīng)用于裂縫性泄漏中。

3.3.2 橋接堵漏技術(shù)

此技術(shù)是將適宜大小的堅(jiān)果殼、蛭石放入沖洗液后，將沖洗液放入泄漏儲(chǔ)層。儲(chǔ)層孔隙孔道會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)狀架橋，利用具有光滑特點(diǎn)的材料可以進(jìn)入各種孔內(nèi)，應(yīng)用植物纖維封堵孔隙，實(shí)現(xiàn)徹底封堵泄漏層的目的，普遍應(yīng)用于孔隙與裂縫型的泄漏中。

3.3.3 暫堵技術(shù)

此技術(shù)利用的是暫堵材料的作用，將暫堵材料應(yīng)用于儲(chǔ)層后，能夠達(dá)到封堵的效果，在儲(chǔ)層進(jìn)入投產(chǎn)后會(huì)自行解除。在鉆井液泄漏措施中應(yīng)用此技術(shù)，可對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生較小的損害，一般采用的是封堵劑具有易溶于酸液、油、水的特性。例如，PCC暫堵劑，屬于易溶于酸液的酸溶性暫堵劑。在儲(chǔ)層投產(chǎn)之前，井筒需進(jìn)行酸洗作業(yè)，應(yīng)用于作業(yè)時(shí)可以有效解除堵塞。

3.3.4 化學(xué)堵漏法

化學(xué)堵漏法具有較低的密度、較強(qiáng)的滲濾能力，可應(yīng)用于微裂縫堵塞中，具有較好的效果，應(yīng)用的化學(xué)堵漏法包括：PMN化學(xué)凝膠堵漏法、水解聚丙烯腈稠漿堵漏法等。PMN化學(xué)凝膠堵漏法的優(yōu)勢(shì)在于具有一定的彈性，能夠粘附于巖石，可以對(duì)化學(xué)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行控制，有利于泵送，還可以在出鉆具后處于成膠狀態(tài)，防止與鉆井液、地下水發(fā)生混合引發(fā)污染的問題。經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用后，堵塞強(qiáng)度較大。

結(jié)束語：

綜上所述，鉆井液防漏堵漏技術(shù)的應(yīng)用是有效解決鉆井液泄漏的重要措施，可根據(jù)不同的地層應(yīng)用不同的堵漏技術(shù)，具有較好的效果。另外，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，更多先進(jìn)的防漏堵漏技術(shù)被研發(fā)而出，鉆井技術(shù)人員應(yīng)實(shí)時(shí)掌握科技前沿，從而將先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于防泄漏作業(yè)中，提高防泄漏能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 賈麗莉，田陸飛，劉振，石運(yùn)中，田磊.堵漏材料研究的進(jìn)展[J].材料研究與應(yīng)用，2011（01）

[2] 李文濤，鄧英江，雷鑫宇.油田堵漏用二元復(fù)配樹脂的室內(nèi)研究[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2011（06）

[3] 孫杰文，鄒洪嵐，丁云宏.防硫堵漏隨鉆鉆井液體系研究與應(yīng)用[J].科技導(dǎo)報(bào)，2012（12）