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鉆井施工過程中井漏的原因探析

時間:2020/3/15閱讀:6476
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1. 井漏的條件及原因

井漏的條件:地層中有孔隙、裂縫或溶洞,使鉆井液有漏失通道及較大的足夠容納液體的空間;地層孔隙中的流體壓力小于鉆井液液柱壓力,井筒內存在正壓差;井筒中漏失通道的開口尺寸大于鉆井液中固相顆粒的尺寸。井漏的類型主要有三種類型:滲透型漏失,裂縫型漏失和孔洞型漏失。

 

按漏失通道形成的原因可分為兩大類:一類是人為造成的漏失,是由于井眼壓力高于地層破裂壓力時,在井眼周圍地層中誘發出裂縫導致井漏:油田注水開發后,形成的地層孔隙壓力的分布與原始狀態不同,出現縱向上的壓力系統紊亂;由于注水開發,地層破裂壓力發生變化,高低壓相間存在;施工措施不當:在加重鉆井液時控制不好,使密度過高,壓漏了裸眼井段中抗壓強度薄弱地層(一般是套管鞋以下第1個砂層);下鉆或接單根時,下放速度過快,造成過高激動壓力,壓漏鉆頭以下的地層;鉆井液粘切過高、開泵過猛;快速鉆進時排量跟不上,巖屑濃度過大使鉆頭附近地層漏失;井中有砂橋、井壁坍塌堵塞環空壓漏地層。另一類是自然通道,即在沉積過程中、地下水溶蝕過程中、構造活動過程中形成的。一般來說,泥頁巖發生漏失的可能性較小,但其中一些較硬脆古老地層的泥頁巖,受地殼運動而形成裂縫、風化作用形成溶孔或其它層間疏松而形成漏失通道也會發生井漏;對于淺部未膠結或膠結差的未成巖的砂礫巖,由于未膠結或膠結差,孔隙度大,孔隙連通性好,鉆進這類地層極易發生漏失,對于中、高滲透砂礫巖,孔隙是其主要漏失通道,在鉆井液密度高時即可能發生漏失;而對于深部井段經成巖作用的低孔、低滲砂礫巖來講,一般不易發生井漏;碳酸鹽巖主要是由方解石和白云石等碳酸鹽礦物組成的沉積巖,石灰巖和白云巖是碳酸鹽巖的主要巖石類型,其內部由于成巖作用、構造運動作用和風化所形成的溶孔、溶洞、裂縫構成了碳酸鹽巖的主要漏失通道,其井漏發生的次數大大高于孔隙砂礫巖地層,而且漏失量大,漏失速度快。

 

2. 鉆井施工中井漏的發現與判斷

及時發現井漏直接有效的辦法就是坐崗觀察,通過對循環罐液面的定時監測,隨時掌握鉆井液量的變化。除此之外井漏同時會產生一些其它的現象,可以通過這些現象來幫助判斷漏失原因,如因液柱壓力不平衡而造成的井漏,往往是泵壓下降,鉆井液進多出少,或只進不返,甚至環空液面下降;因操作不當造成的,往往是泵壓上升鉆井液進多出少,或只進不返,但環空液面不下降,停泵后鉆柱內有回壓,活動鉆具時除正常摩擦阻力外,沒有額外的阻力;因井塌或砂橋堵塞環空而造成的井漏,則泵壓上升,鉆井液進多出少或只進不返,停泵時有回壓,活動鉆具時有阻力而且阻力隨著漏失的增大而增加。

 

3. 鉆井施工中的井漏預防

對于鉆井施工中的井漏,應加大預付力度,收集全面、準確的地質資料,加強管理避免人為因素造成的不良影響,以此來預測井漏幾率大的井段和地層,并科學、合理地制定應急預案。

鉆井遇到疏松表層時要應用鉆井液。在表層套管下入深度達到合理值時,需確保固井質量來提升鉆井施工的成功率。孔隙壓力梯度和破裂壓力梯度是設計套管和井身結構的重要依據,在設計前就需要準確了解此類數據,與此同時,要避免噴漏并存可能的地層出現在相同裸眼井段內。如果沒有高壓層,可將鉆井液密度調低,加強鉆井液固孔工作,防止鉆井液濃度出現自然增長;為將漏失可能降到低,在鉆遇高滲透地層時,可將鉆井液的黏度和切力提升來降低漏失量,提升造壁作用。高壓地層鉆進的過程中要保證不漏不噴,就需要將鉆井液密度調整到合理值來實現前進過程中的近平衡。如果是易漏地層的鉆進,要合理、適當的控制接單根和起下時的下放速度、鉆速、泵壓以及排量等參數,防止因過高的激動壓力導致地層壓漏。如果鉆進過程中出現輕微漏失,則應及時將排量和泵壓調低,并要同時關注鉆頭泥包想象,要兩者兼顧。

 

4. 井漏事故的處理

滲透型漏失事故通常并不會失去循環且為較小的漏速,可采取以下方法:靜止堵漏,將鉆頭提升到安全位置,等候一定時間,如果井口液面能維持穩定則能繼續鉆進;在較小漏失量的情況下可保持鉆進動作,將漏層鉆透后通過鉆屑實現堵漏;對鉆井液密度進行調整,通過低密度、高黏度、高切力來應對漏失;可將云母、石灰粉等纖維質物質以及小顆粒加入鉆井液來堵漏。裂縫性漏失會因為實際情況的不同而有著不同的漏速,且差距很大,對此類型漏失處理時要從鉆井實際出發制定合理的方法和措施,常用的措施包括以下幾個方面:

靜止堵漏;將谷殼、鋸末等材料加入到鉆井液中來堵漏;將高濃度堵漏材料加入鉆井液后進行斷塞處理,實現堵漏;如果在油氣層產生裂縫型漏失,可通過石灰乳鉆井液來短暫封堵油油氣層裂縫。在大裂縫和大溶洞的空洞型漏失情況下,堵漏主要是選取合適類別和尺寸的充填物,配合堵漏劑來實現堵漏,將稻草樹枝、粗砂、碎石以及水泥球等物投入到井底,得到超過溶洞頂部或高于裂縫的巨大骨架,在將堵漏劑注入其中,是骨架得到填充而形成新地層,以此實現堵漏。

 

隨著鉆井技術的不斷發展,堵漏技術也在不斷的發展,然而任何井的防漏堵漏工作的成功不僅僅取決于堵漏技術,很大程度上取決于人對地層的了解程度、對漏層的準確判斷以及對堵漏技術的準確應用。這是由于井下地質情況的復雜性、不確定性決定的,都有其適用范圍。此堵漏工作的關鍵是要收集好施工井的區域地質資料、準確判斷漏失層及漏失性質,同時選擇合理的堵漏技術,制定出詳實可行的施工工藝,只有這樣才能確保堵漏作業的成功實施。

 

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