钻井防漏堵漏作业中存在的不足与对策

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2020年10月06日 16:13

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[摘 要]钻井液漏失是钻井作业中的常见的井下复杂情况之一。一旦发生漏失,不仅延误钻井时间,损失钻井液,损害油气层,干扰地质录井工作,而且还可能引起井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事故,甚至导致井眼报废,造成重大经济损失。本文介绍了钻井防漏堵漏作业中存在的不足,阐述了钻井过程中的井漏预防对策。

[关键词]复杂井况;井漏预防;钻井液调整

中图分类号:TE28 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)15-0036-01

0 引言

钻井液作为钻井的“血液”,对它的技术研究一直都未曾放缓脚步。随着钻井难度的逐渐增大,钻井液技术在确保安全、高效的钻井工程中发挥着越来越重要的作用,它是保证钻井正常施工的关键。本文以井漏、井喷、卡钻的预防为例,探讨在深井和复杂井施工中的钻井液技术。

井漏是钻井过程中常见的井下复杂情况之一,它不仅会耗费钻井时间,损失泥浆,而且有可能引起卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况,甚至导致井眼报废,造成重大经济损失。所带来的危害,可以归纳为以下几方面:

(1)井漏延误钻进作业时间,延长钻井周期;(2)井漏直接造成巨大的物资损失;(3)储层漏失会损害产能;(4)井漏引起井下复杂情况。

1 井漏原因及分类

井漏是指在石油、天然气勘探开发的钻井、修井等作业过程中,井内的工作流体(钻井液、修井液、固井水泥漿等)漏入地层的一种现象。一般的井漏是指油气钻井作业过程中,钻井液漏入地层的一种井下复杂情况。井漏的出现会损失大量的钻井液,导致钻进无法维持,对钻井时间也会带来一定的影响。在井漏发生时要采取必要的措施进行堵漏,导致材料出现浪费的情况。井漏在出现以后非常容易出现井塌、卡钻、井喷等其他的事故,给钻井工程会带来很大的损失。

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,井筒工作液压力大于地层空隙、裂缝、溶洞中的液体压力(即地层孔隙压力),这样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隙、裂缝等,那么外来液体就无法流入地层中。只有当地层中有足够大的容纳液体的空间,才有可能构成一定数量的漏失。其三是此通道的开口尺寸应该大于外来工作液中固相的粒径。按井漏发生原因可以将井漏分为渗透性漏失、裂缝性漏失、溶洞性漏失和破裂性漏失四大类。

2 钻井防漏堵漏作业中存在的不足

在井漏的预防与堵漏作业中,最主要要进行三大项工作,即:井身结构的合理化设计、漏层位置的预测分析、防漏堵漏钻井液的施工应用。但是当前在各大油田中,以上几个环节普遍存在着问题:

(1)井身结构设计问题。井身结构的关键参数在于套管的层次、钻头与套管的尺寸配合、钻入深度等。井眼之中由于地层孔隙压力存在复杂变化,坍塌与破裂的风险一直较大,一旦剖面压力过大,很可能导致地层破裂而发生井漏。

(2)对漏层位置的预测与确定。对于防漏施工而言,预测井漏的位置与堵漏时确定漏失发生的位置一样重要。虽然有很多种确定井漏位置的办法,但是现场往往只能凭借经验进行施工,使得一次堵漏的成功率一直偏低。

(3)堵漏材料的研发与应用还不足以完全满足现场施工的需求。传统的堵漏材料分为桥接类、高失水类、保护产层的暂堵类、化学类和无机凝胶类。尽管种类较多,不过,主要还是以水泥为主的无机凝胶类和复合桥接类堵漏剂。这些堵漏剂在抗水性、膨胀性等方面,几种传统的主要堵漏材料的性能都还不够完美。能够用于处理严重井漏的材料还不多。

3 钻井过程中的井漏预防对策

钻井液漏失是钻井作业中的常见的井下复杂情况。一旦发生漏失,不仅延误钻井时间,损失钻井液,损害油气层,干扰地质录井工作,而且还可能引起井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事故,甚至导致井眼报废,造成重大经济损失。因此,在钻井过程中应尽量避免井漏情况发生。对井漏应坚持以预防为主,尽量避免人为失误而引起的井漏。利用钻井液技术进行预防井漏主要有以下几种方法:

3.1 降低井筒中钻井液的动压力

过高的钻井液动压力是造成井漏的主要原因之一。一般可在钻井和完井过程中采取以下措施来降低钻井液的动压力:选用合理的钻井浓密度与类型,实现近平衡压力钻井;降低钻井液的环空压耗;降低开泵、下钻和下套管过程中的激动压力等。

3.2 调整钻井液性能

钻进孔隙型渗透性漏失层时,在进入漏层前可通过适当增加钻井液中的膨润土含量或加入增粘剂等措施提高钻井液的动切力、静切力,达到提高地层的承压能力。

3.3 钻井液中预加堵漏材料随钻堵漏

对于孔隙―裂缝性漏失层,在进入该层段之前,可在钻井液循环过程中加入堵漏材料。在压差作用下,进入漏层,封堵近井筒的漏失通道,提高地层的承压能力,起到防漏作用。

3.4 备足钻井液

钻穿漏失层前,地面要储备足够的钻井液,以备处理漏失使用。如果钻井液储备不足而又不能及时供应时,必须起钻至漏失层以上,以防卡钻或发生其它事故。

3.5 多方面做好预防工作

(1)设计合理的井身结构,尽可能将承压能力低的井段在上一级固井时封隔。

(2)控制合理的钻井液密度。

(3)钻遇易漏地层前,在钻井液中加入随钻堵漏剂等堵漏材料。

(4)在容易发生渗透性漏失的地层,维持好钻井液性能,增强对井壁的封堵能力,采用设计粘度的上限,减少对井壁的冲刷。

(5)密切监控钻井液罐的液面及出口返出情况,及时发现井漏。

(6)储备足够的钻井液或堵漏浆,缩短复杂情况处理时间。

3.6 应控制加重速度

钻进过程中需加重时,应控制加重速度,防止因加重速度过快而压漏地层。应注意控制开泵压力,防止憋漏地层。此外,对于裸眼井段存在不同压力系统的地层,当下部存在高压油、气、水层的压力系数超过上部裸眼井段地层的漏失压力系数或破裂压力系数时,应在进入高压层之前进行堵漏,提高上部地层的承压能力,防止钻至高压油、气、水层时因井漏而诱发井喷。

⑴根据漏失速度,及时判断漏失类型;

⑵根据漏失层位和井深,选用合适的堵漏剂类型;

⑶注意堵漏剂的运送方式,这决定堵漏成败的关键;主要是大熔洞性漏失和井深相对较深的井。

3.7 采取合理的堵漏技术

为了堵住漏层,必须利用各种堵漏材料,在距井筒很近范围的漏失通道里建立一道堵塞隔墙,用以隔断漏液的流道。处理井漏的方法主要有:分析井漏发生的原因,确定漏层位置、类型及漏失严重程度;在钻井中发生井漏,如果条件许可,应尽可能强钻一段,确保漏层完全钻穿,以免重复处理同样的问题。(1)如果漏速小于5立方米/小时的渗透性漏失,可以停止钻探,并适当提升,没有效果的时候提升泥浆的粘度(60~70s),添加2%~3%的DF-1,当下钻进入漏层的时候静止起钻。如果还是没有效果的话,再重新进行配堵漏浆,然后再添加2%~3%的锯末,然后再注入楼层必要的情况下可以采用憋压的方式。(2)如果漏浆的速度在5~20立方米/小时,将钻提升到安全位置后,要配置25~50平方米的桥接堵漏浆,桥接剂的种类以及用量要根据井漏现场来计算。

4 结束语

在钻井现场一般对付井漏应以预防为主,尽可能避免因人为的失误而发生井漏。在钻井施工前,要尽量将地层压力资料收集齐全,在钻井过程中,凡是可以預防井漏的工作都要尽量提前做好。要加强钻井液技术研究,能够有效解决井下发生的复杂情况,确保钻井施工的顺利进行。经过多年的实践得出以下三点认识:

(1)合理的井身结构对预防井漏有很大作用。

(2)钻井中一定要严格控制钻井液的密度和粘度,有利于预防井漏。

(3)发现井漏时应分析原因及时立即做出相应应对措施并做到马上处理。

参考文献

[1] 孙宝江等.钻井液添加剂JLX-B抑制天然气水合物形成的实验研究[J].石油学报,2008,(03).

作者简介

胡浩杰,男,1983年6月出生,工程师,从事钻井工程技术工作。

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