钻井井漏、坍塌的一些基本概念和研究

一 井漏
井漏是在钻井、固井完井、测试或修井等各种井下作业过程中,各种工作液在压差的作用下流进地层的一种井下复杂情况。对于钻井工程来讲,井漏是指在钻完井过程中钻井液、水泥浆或其他工作液漏失到地层中的现象。钻井井漏的发生不仅会给钻井工程带来不便和损失(如耗费钻井时间、损失钻井液、堵漏材料)一旦处理不及时将严重伤害油气层、降低油气井产能乃至绝产,还可能诱发卡钻、井喷、井塌等一系列井下复杂情况甚至井眼报废,遇有高压高含硫气田将危及人身安全和污染环境,这将造成重大经济损失和严重的社会影响。因此治理好钻井中的井漏是非常重要的任务,治漏之前,我们首先得分析漏失层的岩性、漏失的原因、漏失的机理才能提出合适的治漏方法。
1漏失通道
1.1自然漏失通道
李觉将军1.1.1粘土层漏失
一般来说,泥页岩井段不易发生井漏,但一些古老地层的硬脆性泥页岩,因受地壳构造运动
而形成裂缝、风化作用而形成溶孔及其它层间疏松孔道,易发生井漏。中深井段的泥页岩因脱水收缩,异常高压和构造运动而形成裂缝,但这种裂缝的长度一般较小,不易形成漏失通道。
1.1.2砂砾层漏失
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,钻进过程中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。
尘肺病防治条例1.1.3碳酸盐层漏失
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。碳酸盐地层经过长期地下水的溶蚀、冲蚀作用,形成大大小小的地下溶洞和地下暗河,而强裂的构造运动又会产生纵横交错的裂缝,其开口由几厘米到几十米不等。这些溶孔、溶洞、裂缝构成了碳酸盐岩的主要漏失通道。
1.1.4火山岩和变质岩层漏失
火山岩由于岩浆喷发、溢流、结晶构造运动(如风化作用等因素),在熔岩内形成了十分发育的孔隙和裂缝,构成了易发生漏失的通道。在古生代、太古代、元古代的变质岩因受变晶、构造运动、物理风化和化学淋溶形成裂缝和孔隙,构成了漏失的通道。
1.2人为性漏失通道
在钻井过程中,当井内钻井液循环液柱压力大于地层抗破坏能力(地层破裂压力),或大于地层孔隙、裂缝、溶洞中流体的压力,且漏失通道的开口尺寸大于钻井液中固相粒径,把钻井液压入了漏失通道而发生漏失;在施工过程中;由于钻井工艺措施不当,如开泵过猛,下钻过快而造成井下压力激动,产生诱导性裂缝。
由此可知,井漏产生必须具备三个必要条件:其一是对地层存在着正压差即井筒中工作液的压力大于地层空隙、裂缝或溶洞中的流体压力,这才有可能把工作液压入漏失通道。其二是地层中存在着漏失通道及较大的足够容纳液体的空间。如地层不存在任何可以流入外来液体的各种通道如孔裂缝等,那么外来液体就无法流入地层中。其三是漏失通道的开口
尺寸应大于外来工作液中固相的粒径。漏失通道按形成的原因可以分为自然漏失通道和人为性漏失通道。
2漏失的类型
漏失以裂缝性漏失和裂缝性漏失为主,分别占统计的67.0% 和23.4%,溶洞性漏失只占统计的2.2%。
2.1渗透性漏失
这种漏失多发生在粗颗粒末胶结或胶结很差的浅井段地层,如粗砂岩、砾岩、含砾砂岩等地层,只要它的渗透率超过14×10-3μm2,或者它们平均粒径大于钻井液中数量最多颗粒粒径的三倍时,钻井液泥饼的形成会阻止或减弱其漏失的程度,故而渗透性漏失的漏速不大,一般不会超过10m3/h。
2.2裂缝性漏失
在钻井过程中钻遇到的各种类型的岩层均有可能存在着裂缝。通常在构造轴部、高点、断
鼻构造、鼻状构造、断层附近,断层的上盘极易产生裂缝。在破碎带地层中钻进时,常会出现钻柱井下粘卡、钻速加快、钻井液返出现减少等现象的出现而发生井漏,其漏速一般在10100 m3/h之间。
2.3 溶洞性漏失
特别是在我国南方海相碳酸盐地层中,经过千百万年的地球溶蚀作用而形成大的溶洞,在钻井过程中会出现钻具突然放空,有时会达 4~5m,随之循环失灵,钻井液只进不出或少量返出。井漏后往往会造成井喷或井塌卡钻事故,一般漏速在100m3/h以上。
3治漏措施
针对不同的井漏情况,由于漏层特性和引起井漏的原因各不相同,因而对不同类型的井漏有其相应的处理方法。川渝地区治理井漏的方法主要有桥浆堵漏、水泥浆堵漏、清水强钻套管封隔技术、随钻堵漏、桥浆+水泥浆复合堵漏等。一般说来有以下原则:浅部地层井漏,在条件允许的情况下,采用清水强行钻进下套管封隔漏层,如果清水强钻条件不具备,最有效的办法是用水泥堵死,免除后患;产层漏失,必须选用具有保护油气层作用的
堵漏剂;而由地层因素引起的井漏,如钻遇天然裂缝、高孔隙、溶洞发生的井漏,一般利用堵漏剂封堵漏失通道;由钻井工程因素引起的井漏,可利用起钻静置、控制起下钻速度、改变钻井液性能、降低排量等办法处理;若压井、试压堵漏或加重钻井液过程中发生压裂性漏失,被压漏的地层一般不能恢复原来的承压能力,这时最好的办法是下套管封隔。
在没有高压层存在且为轻微漏失时,应设法降低钻井液的密度,同时提高钻井注解的粘度和切力,增强钻井液的造壁性能,从而降低钻井液的滤失量。在钻开高压高渗透地层时,严格控制钻井液密度,做到平衡或欠平衡钻进。常用的提高钻井液粘切力的处理剂有CMC、SMC、SMP-1、SMP-2、膨润土、纯碱、烧碱等。在提高钻井液粘度处理效果还不明显时,可在钻井液中加入小颗粒及纤维质物质如去母片、石棉绒、超细碳酸钙等堵漏材料,在边钻进的过程中进行随钻堵漏。
对特大洞穴、裂缝、盐层底部地层、多套压力体系地层、又喷又漏的地层、低压地层、水层、调整井的漏失等复杂井漏是世界公认的难题,是钻井事故中的灾难性事故。针对这些问题,在现有堵漏技术的基础上,目前又发展了工具堵漏、各种聚合物—胶联剂段塞和合成石墨粉堵漏等。
图书馆学会要搞好地层的治漏工作,要认真分析漏失地层岩性特征以及邻井邻构造的资料、漏失原因及机理、漏失性质,制订科学合理的治漏措施,做到对漏失可能出现的井段早预防早处理。优化钻井工艺,如在易发生漏失地区采取欠平衡钻井,优化井身结构,采用低固相钻井液。
3.1漏失测试
包括漏层的位置、压力、通道的张开度和漏失严重程度的确定。漏层位置的确定方法有观察法、综合分析法、水动力学分析法,相应的测试仪器主要有温度测试、流量计法等。最近几年,阿塞拜疆石油科研设计院设计了测定漏失层深度的自动化装置,它可随时测出漏层的深度。漏层压力确定的方法主要有水动力学测试法和仪器测试法,仪器主要是回声仪。通道张开度的测试方法主要有水动力学法、井下照相法、井下声波电视装置检测仪等。漏失严重程度的确定一般用水动力学法计算,仪器测试主要有各种液面计和井下压力计。华夏之声
3.2针对不同漏失类型的处理措施
3.2.1裂缝性漏失的处理
(1)在非油气层发生裂缝性漏失时,根据漏失层岩石的性质差异选择不同的堵漏方法,现场运用较成功的有水泥浆堵漏法,聚丙烯酞酰胺絮凝物和交联物堵法,化学凝胶堵漏剂法,复配物堵漏法等。
(2)在油气层中发生裂缝性漏失时,要防止堵漏剂中的固相颗粒进入油层,造成对油气层的不可逆转的堵死,影响开发时油气井的产量。在现场需考虑用保护油气层屏蔽暂堵剂。如膨润土—石棉—水泥—石灰堵漏浆液,此浆液可在清水中加5%彭润土和15%纯大事配成基浆,然后按顺序分别加入4%石棉、57%石灰、15%水泥,配成浆液注入漏失层,使2/3进入漏失层,1/3用于顶替。其凝固物在油气井开采时,可用盐酸解堵。
3.2.2溶洞性漏失
钻通大溶洞发生井漏时,普通的桥接堵漏剂无法在漏失通道中“架桥”,溶洞中往往含有地层水,水泥浆受地层水的干扰也难以凝固。这时可从井口注入由大小不一的多边角坚硬果壳及云母和各种植物纤维、堵漏剂等配成的复合堵漏液,利用这些物质的边锋与溶洞、裂缝壁产生较大的摩擦和滞流作用形成网状桥架,进而利用云母等薄而光滑的曲张变形的特点,造成无孔不入滑而流动的环境,再以植物纤维的密集堆砌达到填缝堵漏目的。在钻井
液完全失返的特大型溶洞中,可以采用具有一定伸展性的大型泥龙袋, 网袋式封堵工具。通过钻杆将其下入溶洞中,在袋内注水泥待其凝固后,再钻穿袋正常钻进。
3.2.3破碎带地层的漏失
目前,国内外都比较关心破碎带和弱胶结底层处的井漏处理,这种地层对压力很敏感,一旦发生井漏,都是无返漏失,但这不意味着漏失尺寸较大,主要是孔隙或者裂缝的连通性较好。对于这类地层选用桥接浆液堵漏时,桥接材料的级配、桥接浆液的浓度以及施工时的挤替压力是直接影响堵漏效果的关键因素。如果桥接堵剂中颗粒状材料的尺寸偏大,桥接浆液的浓度偏高,容易形成“封门”,堵漏材料难以在深部地层形成堵塞隔墙,致使堵塞不牢,加之漏层对压力又十分敏感,在以后的钻进作业中容易再次发生井漏。为此,国内外的有关学者提出“强粘接性”概念,强粘接性即堵漏后不仅要堵住漏失通道,更重要的是将破碎性、裂缝性漏失层强有力地粘合固结起来,使之能形成钻井工程所需的堵层承压强度。现场实践证明,强粘接性堵漏与常规封堵相比,能大幅度地提高地层承压能力,并具有施工简便、成本低廉和可靠性强等特点,为今后复杂地层堵漏技术的发展提供了新的思路。
3.2.4人为性漏失的治理中国司法独立
起下钻不要用力过猛过快,开泵要平稳,以便减小压力激动,避免造成人为性的裂缝漏失。循环钻井液时要尽量避开可能出现漏失的层位,保持低速层流循环,以免冲蚀井壁,引起井漏。钻进漏失层时,要使用低密度泥浆,以减小液柱压力;泥浆的粘度和切力要适宜。
3.3治漏工艺
3.3.1清水强钻技术
在井漏失返或漏速很大、井壁稳定、岩屑能有效地进入漏层的情况下采用清水或井底清水强钻技术。如门西2井用密度1.23g/ cm3的钻井液钻至井深3131.80 m(T1j3) 井漏失返7次桥塞堵漏无效采用井底清水强钻194.20m 至井深3326m (T1j 23) 下244.5mm 套管固井。采用井底清水强钻的还有门西1、黄龙3、七里29等井并都获得了成功。清水强钻技术的关键:保护漏层以上井壁的稳定,防止垮塌。
vdm3.3.2喷漏同存的反循环堵漏压井技术
钻井中,又喷又漏的复杂情况时有发生,采用常规的正循环堵漏压井一般难以建立井内压力平衡,达不到压井的目的。采用反循环堵漏压井具有切断溢流快、井底回压低等特点在处理喷漏同存复杂时成功率较高。通过天东22、亭4、新13 等5口井的应用均一次成功,创造了较好的经济技术效益。由于相国寺的地层压力系数较低,故这种现象发生较少。

本文发布于:2024-09-21 14:48:08,感谢您对本站的认可!

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