井漏的处理

中原石油勘探局钻井三公司刘俊章复杂情况下的钻井液工作第一节钻井液的漏失与地层堵漏一、钻井液的漏失在钻井过程中，钻井液大量流入地层的现象，称为钻井液的漏失。根据漏失地层的特点，可将钻井液的漏失分为：渗透性漏失、裂缝性漏失、溶洞性漏失三大类。–渗透性漏失由高渗透的砂岩地层或砾岩地层引起钻井液的漏失称为渗透性漏失（见下图）。这类漏失的特点是漏失速度不高，一般在0.5～10m3/h范围，表观为钻井液地面循环系统液面缓慢下降。渗透性漏失裂缝性漏失–裂缝性漏失由裂缝性地层引起钻井液的漏失称为裂缝性漏失（见下图）。引起钻井液漏失的裂缝包括灰岩和砂岩中天然存在的裂缝和由钻井液压力将灰岩和砂岩地层压开所形成的人工裂缝。这类漏失的特点是漏失的速度较快，一般在10～100m3/h范围，表现为钻井液地面循环系统的液面迅速下降。裂缝性漏失溶洞性漏失–溶洞性漏失由溶洞性地层引起钻井液的漏失称为溶洞性漏失（见下图）。这类漏失一般只出现在灰岩地层。这类漏失的特点是漏失速度很快，一般大于100m3/h，钻井液有进无出。溶洞性漏失堵漏二、地层的堵漏对漏失地层的封堵称为地层的堵漏。地层堵漏使用的材料称为堵漏材料。不同的漏失地层需使用不同的堵漏材料。堵漏1．渗透性地层的堵漏渗透性地层的堵漏可用下列的堵漏材料：①硅酸凝胶这种堵漏材料是先将水玻璃加到盐酸中配成硅酸溶胶，硅酸溶胶注入漏失地层后经过一定时间即形成硅酸凝胶，将漏失地层堵住。堵漏②铬冻胶这种堵漏材料注入漏失地层后，堵漏材料中的亚硫酸钠将重铬酸钠中的Cr6+还原为Cr3+，然后组成铬的多核羟桥铬离子，将水中的HPHM交联铬冻胶，将漏失地层堵住。堵漏③酚醛树脂这种堵漏材料是由苯酚与甲醛预缩聚形成。若在预缩聚时保持甲醛过量，则这种堵漏材料注入地层后可继续缩聚成不溶不熔的酚醛树脂，将漏失地层堵住。也可用脲醛树脂封堵漏失性地层。对特高渗透性地层或溶洞性地层的漏失也可用下面的裂缝性地层或溶洞性地层所使用的堵漏材料。堵漏2．裂缝性地层或溶洞性地层的堵漏对裂缝性地层或溶洞性的堵漏，可用下列的堵漏材料：①纤维性材料将植物纤维（如短棉绒）或矿物纤维（如石棉纤维）封堵裂缝性地层或溶洞性地层。这些纤维性材料可悬浮在携带介质（如水、稠化水或钠土的悬浮体）中注入漏失地层，它们可在裂缝的窄部或溶洞的进出口堆叠成滤饼，将漏失层堵住。堵漏②颗粒性材料将植物材料（如核桃壳、花生壳、玉米芯等）和矿物材料（如粘土、硅藻土、珍珠岩、石灰石等）粉碎至一定粒度后就可用做堵漏材料。当将这些堵漏材料注入漏失地层时时，若堵漏材料的颗粒直径大于裂缝窄部宽度的1/3或溶洞进出口直径的1/3，就可通过颗粒桥接产生滞留，形成滤饼，将漏失地层堵住。在颗粒性材料中，水泥可与其它矿物性堵漏材料混合使用，充当无机胶结剂，提高其它矿物性堵漏材料对漏失地层的封堵强度。三、常见的井漏处理1．随钻堵漏法是指在钻井过程中遇到井漏（一般为渗透性漏失），在不起钻条件下进行直接堵漏的作业方式。采用这种方式的优点是既压住产层，又防止井眼垮塌，又堵漏，哪里漏堵哪里，缩短时间，降低成本。2．屏蔽堵漏剂法屏蔽堵漏剂又称屏蔽暂堵剂，属复合堵漏剂。该类堵漏剂能在漏失层周围形成一个屏蔽暂堵环。屏蔽堵漏剂必须具备以下条件：⒈应具有较好的充填、桥堵或封堵作用；⒉堵漏材料应对漏层有一定的抑制作用且能形成较为致密的内滤饼；⒊将该类堵漏剂混入钻井液后，对钻井液的性能影响要小。3．先期堵漏法部分裸眼井段存在多压力层系(多在调整井裸眼井段)，下部地层孔隙压力高于上部地层漏失压力或破裂压力。为了安全钻穿下部高孔隙压力地层，必须采用高密度钻井液(泥浆)钻进，但会引起上部地层漏失。为了防漏，可在钻进高压层之前进行堵漏。4．高炉矿渣－钻井液堵剂法在水基钻井液中加入高炉矿渣，可使钻井液固化，稠化时间和抗压强度可用强碱（如NaOH、KOH）、盐或硅酸盐来控制。增加强碱的浓度可抵销木质素磺酸盐的缓凝效果。增加碳酸钠的浓度能改善早期的抗压强度。5．高比例石灰乳－钻井液堵漏体系堵漏体系的一种，这种体系在较高温度下(70～80℃)，经过一定时间可产生固化现象，但固化后强度较低，能与盐酸强烈反应，酸溶性较高。该体系主要用于深井段的堵漏。常用配方是：石灰乳(密度1.40g/cm3左右)与泥浆(钻井液密度为1.40g/cm3以上)比例为1～2:1。6．高滤失堵剂－桥接剂混配复合堵漏法这种堵漏法是将桥接材料按一定粒度，配比加到高滤失(失水)堵剂中，混合均匀。其复配原则是：以硬果壳为主，粗、中、细搭配，并以粗颗粒硬果壳粒径与裂缝宽度对应为有效粒子，以产生卡喉效应，堵剂中硬果壳类桥接剂的加入浓度是配制量的2～4％。这种堵漏法可对付漏层清楚和不清楚的中～大漏失。堵漏工艺要点是⑴清洗一个泥浆罐，要求罐上面搅拌器及蝶阀状态良好。⑵取出泵循环系统的全部滤子及滤清器。⑶从加重泵加入堵漏剂。配制液为清水，配制总量一般为10～20m3，浓度为8～13％。⑷桥接材料的浓度为2～4％，以颗粒状的为主。⑸根据需要可把浆液密度提高到1.6g/cm3。堵漏工艺要点⑹下光钻杆至漏层顶部，钻具出裸眼后，要活动钻具，防止卡钻。⑺边搅拌边送堵漏浆液，后用泥浆把堵漏液替至漏失井段。⑻如果是完全漏失，一般堵漏液进入漏层一定的量后，就会建立循环，这时将钻具上提100～200米，靠循环加压的方式增加滤饼的强度，一般1小时之后就可恢复作业。⑼如果是部分漏失，为使堵漏泥浆大部分进入漏层就需要关井挤压，可采取两种方式：直接挤替堵液泵出后立即关井，将堵漏浆液大部分挤进漏层，采用这种方法时，钻具必须在安全位置。漏层位置比较清楚时采用此方法较好。先替后挤：先把堵液完全泵出钻具，立即把钻具起至安全位置(一般为套管鞋内)，然后关井将堵液完全挤进漏层。漏层位置不清楚时，采用此方法，理论上讲其覆盖井段较长，效果较好。挤替时，压力一般为2～6MPa，不超过地层的破裂压力。挤替后，观察压力的变化，静止1～2小时，再循环观察漏失情况，不漏后恢复钻进。7．高失水堵漏剂－桥接材料－水泥复合堵漏法高失水堵漏剂和桥接材料与水泥配成的堵漏浆液有较高的滤失量及聚结性，在压差作用下，受挤压后能迅速释出水份，体积缩小，密度增加；桥堵材料在漏失层内由于失水，在漏失通道中较快地形成骨架，水泥在井温下固化将桥堵材料较牢地固定，形成有一定强度的隔墙，阻止钻井液漏失。高失水堵漏剂－桥接材料－水泥复合堵漏法此浆液的基浆用4％膨润土加0.5％纯碱、0.5％烧碱，1％NaCl、重晶石配成，其性能为：密度1.30g/cm3、粘度(野外标准漏斗粘度计测量)26秒、滤失量60ml、初切力0、终切力15Pa、PH值12。往基浆中加入4％高失水堵剂(DSR)、1％核桃壳、1％蚌壳渣粉、4％水泥配成堵漏浆液；其性能为密度1.35g/cm3、粘度(野外标准漏斗粘度计测量)100秒、滤失量75ml、初切力25、终切力40Pa、PH值12。如漏失严重，在堵漏浆液中DSR可增加至10％、核桃壳8％、蚌壳渣粉6％。采用此浆液封堵破裂压力低的砂岩、泥页岩，提高其承压能力。8．静止堵漏法静止堵漏法又称“静止候堵漏法”，此法是在发生井漏时，首先停止钻井液循环。把钻头提到安全井段，让井眼内的钻井液静止数小时后在下到井底，操作时应使该地层承受最小压力。施工要点：静止堵漏法⑴发生井漏时应立即停止钻进和钻井液(泥浆)循环，把钻具起至安全位置后静止一段时间。静止时间要合适，太短容易失败，太长又容易发生井下复杂情况。一般静止侯堵为8～24小时。静止堵漏⑵如果起至技术套管内静止，静止时间内可以不灌泥浆。如果在裸眼中静止，应定时定量灌泥浆，保持液面在套管内，防止裸眼井段地层坍塌。⑶在发生部分漏失的情况下，循环堵漏无效时，最好在起钻前替入堵漏液覆盖于漏失井段，然后起钻，增强静止堵漏效果。静止堵漏⑷再次下钻时，控制下钻速度，尽量避开在漏失井段开泵循环。如必须在此井段开泵循环，应采用小泵量低泵压开泵循环观察，不发生漏失即可恢复钻进，然后再逐渐提高排量。⑸恢复钻进后，钻井液密度和粘切不宜立即作大幅度调整，要逐步进行，控制加重速度，防止再次发生井漏。9．桥接材料堵漏法是利用不同形状、尺寸的惰性材料，以不同配方混合于钻井液(泥浆)中直接注入漏层的一种堵漏方法。采用桥接堵漏时应根据不同的漏层性质，选择堵漏材料的级配和浓度，否则，在漏失通道中形不成架桥，或是井壁处封门，使堵漏失败。暂堵10．暂堵法堵漏方法的一种，是指应用暂堵材料对储层漏失进行处理，油气井投产后又能解堵的方法。这种方法有效地减小因井漏对油气层造成的损害。化学堵漏法11．化学堵漏法是指以聚合物和聚合物－无机胶凝物质为基础的堵漏处理剂，化学堵漏材料大致可分为三种类型：一是高分子化合物堵漏剂；二是无机胶凝物质和高分子化合物混合而成的堵漏剂；三是以钻井液(泥浆)为基础加入各种固化剂所形成的堵漏体系。无机胶凝堵漏法12．无机胶凝堵漏法即水泥、石膏、石灰等混合浆液，其中以水泥为主，是钻井工程最常用的堵漏材料之一。其最大特点是封堵漏层后，具有较高的承压能力，这是其它类型的堵漏材料无法比拟的。常用的配方有：无机胶凝堵漏法⑴水泥原浆油井水泥：水，按100：40～60(重量比)，主要用于浅井～中深井；⑵快干水泥浆油井水泥：水：促凝剂，按100：40～50：5～30(重量比，促凝剂为水玻璃、氧化钙、NaCl、NaOH……),主要用于浅井～中深井压力极低的漏失井段；无机胶凝堵漏法⑶缓凝水泥浆油井水泥：水：缓凝剂，按100：50～60：1～10(重量比，缓凝剂为FCSL、SMT等……),主要用于中深井～深井段的堵漏。软硬塞堵漏法13．软硬塞堵漏法是指所形成的堵塞不固化，它是靠形成不流动的粘稠物体堵塞漏层。这类堵漏法适用于大裂缝或洞穴漏失，特别是用于人为裂缝漏失，因为软(硬)塞切力大，流阻大，可限制为人裂缝的发展，且因软塞不固结，在人为裂缝稍增大的情况下，它也会变形而起堵漏作用。