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钻井施工过程中井漏的原因探析

时间:2020/3/15阅读:6437
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1. 井漏的条件及原因

井漏的条件:地层中有孔隙、裂缝或溶洞,使钻井液有漏失通道及较大的足够容纳液体的空间;地层孔隙中的流体压力小于钻井液液柱压力,井筒内存在正压差;井筒中漏失通道的开口尺寸大于钻井液中固相颗粒的尺寸。井漏的类型主要有三种类型:渗透型漏失,裂缝型漏失和孔洞型漏失。

 

按漏失通道形成的原因可分为两大类:一类是人为造成的漏失,是由于井眼压力高于地层破裂压力时,在井眼周围地层中诱发出裂缝导致井漏:油田注水开发后,形成的地层孔隙压力的分布与原始状态不同,出现纵向上的压力系统紊乱;由于注水开发,地层破裂压力发生变化,高低压相间存在;施工措施不当:在加重钻井液时控制不好,使密度过高,压漏了裸眼井段中抗压强度薄弱地层(一般是套管鞋以下第1个砂层);下钻或接单根时,下放速度过快,造成过高激动压力,压漏钻头以下的地层;钻井液粘切过高、开泵过猛;快速钻进时排量跟不上,岩屑浓度过大使钻头附近地层漏失;井中有砂桥、井壁坍塌堵塞环空压漏地层。另一类是自然通道,即在沉积过程中、地下水溶蚀过程中、构造活动过程中形成的。一般来说,泥页岩发生漏失的可能性较小,但其中一些较硬脆古老地层的泥页岩,受地壳运动而形成裂缝、风化作用形成溶孔或其它层间疏松而形成漏失通道也会发生井漏;对于浅部未胶结或胶结差的未成岩的砂砾岩,由于未胶结或胶结差,孔隙度大,孔隙连通性好,钻进这类地层极易发生漏失,对于中、高渗透砂砾岩,孔隙是其主要漏失通道,在钻井液密度高时即可能发生漏失;而对于深部井段经成岩作用的低孔、低渗砂砾岩来讲,一般不易发生井漏;碳酸盐岩主要是由方解石和白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩,石灰岩和白云岩是碳酸盐岩的主要岩石类型,其内部由于成岩作用、构造运动作用和风化所形成的溶孔、溶洞、裂缝构成了碳酸盐岩的主要漏失通道,其井漏发生的次数大大高于孔隙砂砾岩地层,而且漏失量大,漏失速度快。

 

2. 钻井施工中井漏的发现与判断

及时发现井漏直接有效的办法就是坐岗观察,通过对循环罐液面的定时监测,随时掌握钻井液量的变化。除此之外井漏同时会产生一些其它的现象,可以通过这些现象来帮助判断漏失原因,如因液柱压力不平衡而造成的井漏,往往是泵压下降,钻井液进多出少,或只进不返,甚至环空液面下降;因操作不当造成的,往往是泵压上升钻井液进多出少,或只进不返,但环空液面不下降,停泵后钻柱内有回压,活动钻具时除正常摩擦阻力外,没有额外的阻力;因井塌或砂桥堵塞环空而造成的井漏,则泵压上升,钻井液进多出少或只进不返,停泵时有回压,活动钻具时有阻力而且阻力随着漏失的增大而增加。

 

3. 钻井施工中的井漏预防

对于钻井施工中的井漏,应加大预付力度,收集全面、准确的地质资料,加强管理避免人为因素造成的不良影响,以此来预测井漏几率大的井段和地层,并科学、合理地制定应急预案。

钻井遇到疏松表层时要应用钻井液。在表层套管下入深度达到合理值时,需确保固井质量来提升钻井施工的成功率。孔隙压力梯度和破裂压力梯度是设计套管和井身结构的重要依据,在设计前就需要准确了解此类数据,与此同时,要避免喷漏并存可能的地层出现在相同裸眼井段内。如果没有高压层,可将钻井液密度调低,加强钻井液固孔工作,防止钻井液浓度出现自然增长;为将漏失可能降到低,在钻遇高渗透地层时,可将钻井液的黏度和切力提升来降低漏失量,提升造壁作用。高压地层钻进的过程中要保证不漏不喷,就需要将钻井液密度调整到合理值来实现前进过程中的近平衡。如果是易漏地层的钻进,要合理、适当的控制接单根和起下时的下放速度、钻速、泵压以及排量等参数,防止因过高的激动压力导致地层压漏。如果钻进过程中出现轻微漏失,则应及时将排量和泵压调低,并要同时关注钻头泥包想象,要两者兼顾。

 

4. 井漏事故的处理

渗透型漏失事故通常并不会失去循环且为较小的漏速,可采取以下方法:静止堵漏,将钻头提升到安全位置,等候一定时间,如果井口液面能维持稳定则能继续钻进;在较小漏失量的情况下可保持钻进动作,将漏层钻透后通过钻屑实现堵漏;对钻井液密度进行调整,通过低密度、高黏度、高切力来应对漏失;可将云母、石灰粉等纤维质物质以及小颗粒加入钻井液来堵漏。裂缝性漏失会因为实际情况的不同而有着不同的漏速,且差距很大,对此类型漏失处理时要从钻井实际出发制定合理的方法和措施,常用的措施包括以下几个方面:

静止堵漏;将谷壳、锯末等材料加入到钻井液中来堵漏;将高浓度堵漏材料加入钻井液后进行断塞处理,实现堵漏;如果在油气层产生裂缝型漏失,可通过石灰乳钻井液来短暂封堵油油气层裂缝。在大裂缝和大溶洞的空洞型漏失情况下,堵漏主要是选取合适类别和尺寸的充填物,配合堵漏剂来实现堵漏,将稻草树枝、粗砂、碎石以及水泥球等物投入到井底,得到超过溶洞顶部或高于裂缝的巨大骨架,在将堵漏剂注入其中,是骨架得到填充而形成新地层,以此实现堵漏。

 

随着钻井技术的不断发展,堵漏技术也在不断的发展,然而任何井的防漏堵漏工作的成功不仅仅取决于堵漏技术,很大程度上取决于人对地层的了解程度、对漏层的准确判断以及对堵漏技术的准确应用。这是由于井下地质情况的复杂性、不确定性决定的,都有其适用范围。此堵漏工作的关键是要收集好施工井的区域地质资料、准确判断漏失层及漏失性质,同时选择合理的堵漏技术,制定出详实可行的施工工艺,只有这样才能确保堵漏作业的成功实施。

 

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