陕北黄土层井漏的预防及处理

2011-08-15高万旗包安军

科技传播 2011年5期

高万旗，包安军

中原石油勘探局钻井三公司，河南郑州 450001

1 井漏的原因及堵漏原理

泥浆在漏失通道受到四个力的作用，即泥浆柱静压力Pw﹑泥浆流动时对井壁的侧压力Pa﹑地层孔隙中水的压力Po﹑漏失通道对泥浆流动的阻力PL。

井漏的前提是井壁有漏失通道且漏失通道相互贯通，其次是钻井压力（ Pw + Pa ）大于地层系统压力（Po + PL），即△P=（ Pw+ Pa ）-（Po + PL）＞0。静压力Pw﹑侧压力Pa﹑流动阻力PL是变化的可以调整的，唯独地层压力Po是固定不变的。

堵漏原理：1）用导管或者堵漏泥浆隔离或封闭漏失通道；2）减少漏失通道的断面尺寸；3）降低钻井-地层系统中的压差；4）调整泥浆的流变性能。

2 井漏的预防

首先钻前制定防漏计划和准备工作，例如储备足够的堵漏材料（导管﹑水泥﹑钠土﹑石灰石﹑黄土﹑纤维素﹑纯碱﹑锯末﹑高粘堵漏剂等等）。其次，采取合理的钻井工艺，泥浆采用低固相土浆，配方：2%～3%钠膨润土+0.2%KPAM+0.2%NH4-HPAN+0.05%NaOH，粘度：40s，密度：＜1.04g/cm3，PH 7-8；钻黄土层控制排量小于14 L/s；合理控制起下钻速度，避免压裂地层造成井漏。最后，一旦发生井漏，应准确判断漏失层位，漏失性质及漏失量，确定堵漏方案，实施堵漏。

3 堵漏措施

3.1 导管封隔法堵漏

用小排量（8-12l/s）钻进，钻到第一个漏层后，再坚持强行钻进10m，要求排量（20-24l/s）,起钻准备下导管。设计下深为第一个漏层以下10m的稳定底层。导管的加工方法：在导管底部0.3m处用废旧封井器钢圈或者φ10mm铁丝焊2层，作为水泥托环，该环有两个作用：导管下入过程中能对井壁裂缝起推压作用，减小缝宽或者封堵裂缝；能有效承托水泥浆，使导管和黄土间隙之间形成有效的水泥环。导管之间必须焊接牢固，下入过程中遇阻可以通过上下活动和用钻铤下压的方式，将其下到预定的深度。在导管口焊一个简易的循环头。通过循环头将导管底部循环冲洗通畅，结合将导管上下活动，确保导管底部环空通畅，再泵入3-4方水泥浆，替浆到导管内水泥浆面高度大于第一个漏层的高度3m～5m，静止半小时后，将导管再下压到不再下行为止，静止10h，导管外用土浆夯填结实。另一种方法是在导管底部焊一托环，在其下部导管上缠上干海带用铁丝固定，下到预定的深度，环空填水泥浆。通过下导管如果封固住第一次钻进的漏失层后，下一开钻具组合，钻水泥塞和导管以下50m采用低转速，小排量，高粘切泥浆钻进。

3.2 堵漏材料堵漏

黄土层堵漏材料有很多种，井漏后应本着取材方便﹑经济快速有效的原则，结合口井实际选择合适的材料及配方。以下是几种比较成功的堵漏措施。

方案1：起钻后从井口倒入2～3倍第一个漏层开始到井底这段容积的石灰粉混合堵漏浆。配方：石灰粉500kg +黄土300kg +复合堵漏剂500kg+高粘25kg +石棉绒200kg +棕绳10kg（切成2cm～3cm，再揉成丝）+清水2m3～3m3。在地面混合均匀成糊状后再倒入井内。下钻转动1h左右，尽量不开泵。起钻静止5h，下钻到底后采用小排量，高坂含量﹑高粘切泥浆钻进。针对裸眼段长，可以从底部用稠塞隔开分段堵漏。

方案2：如果漏层较深，不容易引起次生环保污染的前提下，采用小排量（12L/s）﹑高粘切泥浆，强行钻进（钻进中岩屑在钻具机械碰击作用下可以起到充填封堵漏失通道作用），钻完黄土层后进入稳定地层10m，配制堵漏泥浆，配方：原浆+单封5%+复合3%+随钻3%+高粘1袋，堵浆量为第一个漏层到井底这段井眼容积1倍，静止8h，不漏则下钻恢复钻进，要求再继续钻进前面50m采用小排量（12L/s），高粘切高坂土含量泥浆钻进。

方案3：采用水泥浆堵漏，要求水泥浆中适当加入膨化剂，水泥浆量要足够大，确保水泥浆面高于第一个漏层15m～20m。候凝12h以上，不漏再恢复钻进。

方案4：采用智能凝胶堵漏剂ZND-2堵漏，配方：0.5-1.2%ZND-2+H2O，条件：浅井﹑温度低（50℃以内）﹑压力（差）小﹑强度不大，但粘度高。一般情况下， ZND-2加量为0.8%就可以了，视现场情况而定。

方案5：用瞬间固化剂封堵。发现井口不返浆，再强行钻进1m，接着起钻，准备堵漏。材料：1m3清水，1吨瞬间固化剂，二者比例为1：1。工具：3个半截机油桶（50升），3根木棍。分成3个班，每班4个人，一个人往桶里加水40kg，一个人往桶里加固化剂40kg，一个负责快速搅拌（1min～2min），一个人负责往井里倒，全部时间控制在10min以内。30min后就可以下钻正常钻进。穿过漏层若干米后，原漏层再次发生漏失的处理办法：在漏层下1m处架桥，加1t瞬间固化剂即可快速堵住。

方案6：用黄土﹑锯末﹑高粘堵漏剂堵漏，将1吨黄土，0.5t锯末和0.1t高粘堵漏剂拌匀后用铣子加到井内（不可太猛，以免架桥），井外配5m3高粘度泥浆即5m3清水加2袋高粘堵漏剂，下钻用小泵量钻进，很快就能堵住。注意：为避免再次发生漏失，最好把排污泵放在泥浆池里，开泵，让井内返出的黄土﹑锯末不沉淀，继续参与循环。