甘陕工区钻井防漏堵漏技术分析与建议

2013-05-16洪卫东

钻探工程 2013年3期

洪卫东

(中石化华北石油工程有限公司录井公司，河南郑州450042)

0 引言

甘陕工区自上至下发育6套漏失性地层(见表1)，区域上90%的井会发生不同程度的漏失，30%的井会发生失返性漏失，5%的井会发生恶性失返性漏失，井漏是钻井施工过程中常见的井下复杂和事故。井漏频发，防漏堵漏已成为影响2012年华北公司甘陕增储上产会战提速提效的主要问题。

表1 甘陕工区地层漏失情况

综合分析，导致井漏的3大因素主要是存在漏失压差，存在漏失通道，存在漏失空间。常见的漏失类型主要有渗透型漏失、裂缝型漏失、裂隙复合型漏失3类，自然裂缝和裂隙复合型漏失占井漏的90%以上。作业现场通常采取处理井漏的方法主要有调整钻井液性能、随钻堵漏、桥浆堵漏、水泥浆堵漏及清水强钻等，其中随钻堵漏、静止堵漏和桥浆堵漏比较常用。

当井漏发生后，必须对漏失位置、压力、通道和漏失严重程度等进行正确地分析判断，才能正确地选择堵漏材料，确定相应的堵漏方案，从而确保快速、高效、经济地完成堵漏作业，提高堵漏效果。

1 影响堵漏效果的主要因素

甘陕工区恶性井漏频繁，2012年度仅大型失返性井漏就高达93井次。其中HH12P29、HH12P30、HH37P77等典型的恶性井漏更是处理周期长，处理效果差，人力、物力、财力消耗大，直接经济损失高达几千万。特别是在处理井漏问题上还存在一些技术“瓶颈”，直接影响堵漏一次成功率。

1.1 漏层位置不确定性的影响

漏层位置的不确定性直接影响堵漏效果，找准漏层，正确判断漏层性质是实施堵漏工艺技术的前提条件。现场漏层判断的主要方法有观察法、综合分析法、水动力学分析法等，但这些理论的实际操作和计算繁琐复杂，还不能完全满足现场的实际需要，现有方法和设备还不能完全解决漏层位置的确定问题。特别是长祼眼段、多漏失层的判断更加困难，作业现场多数凭借经验，结合现有技术手段推断漏失层。

1.2 漏失压力不确定性的影响

漏失压力是影响堵漏工艺的关键参数，漏失压力的不确定性直接影响堵漏工艺的实施效果。由于地层压力的预测结果的可靠性差，这无疑给漏失压力的确定增添了困难。

1.3 漏失通道不确定性的影响

漏失通道的开口尺寸是选择堵漏材料的关键参数，漏失通道不确定性直接影响堵漏材料的正确选择。现阶段现场主要依据漏速判断漏失通道的张开程度，与实际情况误差很大，无法准确判断漏失层的孔、缝大小及有效漏失面积等与漏失通道相关的参数。

2 堵漏过程中存在的问题

发生井漏后往往易就事论事，常见的做法是：调整钻井液性能或钻井施工参数→向钻井液中加堵漏材料→专门配堵漏浆→增大堵漏材料的颗粒直径或复配比例、浓度→或采用其它的堵漏方法。由于影响漏失的“漏失压差、通道、空间”三大影响参数不清，导致堵漏作业带有一定的盲目性，堵漏成功率低、作业时间长、经济损失大。

2.1 堵漏作业的盲目性问题

漏失后，未对漏失位置、漏失压力、漏失通道等情况进行准确评估，往往采取经验做法，选用小、中、大颗粒的堵漏材料或他们的复合材料，按不同级配、浓度配桥浆试堵，作业带有一定的盲目性。如果桥堵失败，就选用别的堵漏材料和堵漏方法，这样不仅消耗大量的人力、物力、财力，还会影响堵漏效果，甚至导致井壁垮塌、卡钻等复杂情况。

2.2 储层的伤害问题

要使堵漏隔离环带具有一定的承压能力，堵漏材料必须进入漏失通道一定深度，形成的堵漏隔离环带要有一定强度或承压能力，防止钻进、起下钻、固井等作业过程中再次出现井漏。堵漏既要保证堵住漏失层避免再次发生井漏，也要考虑堵漏隔离环带对储层流体流动通道的破坏。选择如核桃壳、锯末等惰性、可酸溶性的低伤害堵漏材料保护储层。

2.3 防漏工艺技术的局限性问题

只有弄清漏失位置、漏失压力、漏失通道等基本情况，才可以有针对性地开展有效防漏堵漏，减小堵漏作业的难度，提高堵漏作业的成功率。现有的防漏措施主要还是调整钻井液的密度和粘切、控制起下钻速度和泵排量等工程参数，以及进行随钻堵漏，对于裂缝、裂缝复合型等恶性井漏，这些措施远远不能达到防漏堵漏的目的。

3 漏失原因分析与应对措施

甘陕工区经常钻遇漏失层主要有第四系黄土层，白垩系罗汉洞组、洛河组，侏罗系延安组及三叠延长组等地层，第四系黄土塬地层存在暗沟、裂缝及破碎胶结面，白垩、侏罗、三叠基岩发育垂直或水平裂隙及破碎带等是发生大型或恶性失返性漏失的先决条件。

3.1 漏失原因

3.1.1 漏失层地质特性

第四系黄土塬垂直节理发育，部分区域存在暗沟、裂缝等漏失通道，易发生井漏，甚至失返。底部砂砾层胶结差，易发生失返性漏失;罗汉洞组砂岩粒度较粗，单层厚度大，较疏松，成岩性差，易发生渗漏及裂隙性漏失;洛河组砂岩发育，成岩性差，渗透性好，砂体厚度大，属大孔高渗砂岩，常发育垂直或水平裂隙，易发生渗漏及裂隙性漏失;直罗组砂质岩发育，单层厚度大，粒度较粗，易发生渗漏和裂隙性漏失;延安组泥岩与砂岩略等厚互层，夹多层煤，砂岩欠发育，易发生渗漏和裂隙性漏失;延长组成岩性好，砂岩较致密，破碎条带上易发生裂隙性漏失。

3.1.2 导致漏失的原因分析

渗透性砂岩层段发育，渗透性漏失层段长;存在区域性裂隙发育带，漏层裂隙发育，连通性好，失返性漏失层段多;压力系统复杂，漏层承压能力低(一般2 MPa左右);地层水活跃，影响堵漏作业的桥接充填与胶结。

3.2 应对措施

甘陕工区防漏堵漏坚持预防为主、防堵结合，以随钻堵漏、桥浆静堵为主，随钻堵漏是防止恶性、失返性漏失的重要措施。

3.2.1 第四系漏失的应对措施

结合第四系黄土塬垂直节理发育，存在暗沟、裂缝等漏失通道等地质特性，多属大裂缝、大孔洞型的部分或失返性漏失。一开配制高粘泥浆，控速钻进，以降低环空当量密度及压漏黄土层的几率。部分漏失时，可先进行短起或上下提拉糊井壁，然后加入部分桥堵材料堵漏;失返时，可配高浓桥堵漏浆堵漏或从井口直接加入桥堵材料等。

黄土层底部与基岩接触带属孔隙、裂隙相互穿插共存的混合地层。交界面漏失时，可采用复合桥堵憋挤堵漏。

3.2.2 罗汉洞、洛河及直罗组漏失的应对措施

罗汉洞、洛河及直罗组砂岩厚度大，成岩性差，孔隙相对发育、渗透性极强。在一定的压差下，砂体普遍存在孔隙性渗漏(一般2～20 m3/h)到大漏。部分漏失时，可先采取随钻堵漏或复配桥浆静堵;失返时，可先静止或复配桥浆静堵、桥浆+水泥复合堵漏等堵漏措施。

3.2.3 延安、延长组目的层漏失的应对措施

延安、延长组目的层的破碎条带上承压性裂隙发育，地层的承压能力差，易发生部分甚至失返性漏失，特别是垂直裂隙型漏失是最难处理一种。部分漏失时，可复配桥浆静堵;失返时，可采取复配桥浆静堵、桥浆+水泥等堵漏措施。

3.3 堵漏工艺

针对漏失层段长，裂隙发育，地层水活跃，漏层承压能力低及漏层部分或充分暴露等问题，不同层段，不同漏失采取不同堵漏工艺技术措施。处理井漏的基本思路：一是封堵漏失通道，即堵漏;二是消除或降低井筒与漏层之间存在的正压差;三是提高钻井液在漏失通道中的流动阻力。

3.3.1 渗漏或部分漏失，多采取随钻堵漏工艺技术

对小于5 m3/h的渗漏，加增粘类材料提高泥浆粘度(一般5～10 s)即可堵漏;对5～10 m3/h小漏，在加增粘剂的基础上，再加5%的惰性材料(如锯末、棉纤维、石棉粉等)，漏失也会很快堵住;对大于10 m3/h漏失，在加增粘剂和惰性材料的基础上混入岩屑堵漏效果也较好;对泥岩段小漏，可静止利用粘土遇水膨胀封堵裂缝，也可达到堵漏的效果。

3.3.2 漏失量大的裂隙性漏失或有进无出的失返性漏失，多采用桥浆堵漏工艺技术

对小裂缝30～60 m3/h的大漏，可采用混合惰性材料堵漏，复配不同比例或浓度的大、中、小颗粒及纤维、片状惰性填充材料进行5～8 h的桥浆静堵;对大漏和失返性漏失，可用混合惰性材料复配膨胀剂静止6～10 h的憋压堵漏。

3.3.3 桥浆堵漏无法应对的失返性漏失，多采用桥浆+触变水泥复合堵漏等其他堵漏工艺技术

对裂缝、孔洞以及严重亏空型的失返性漏失，特别长裸眼段及漏储同层的失返性漏失，可用低密度膨胀型高强度桥浆堵漏;对地层水不活跃，漏层不超过2000 m的失返性漏失，也可用石灰石粉、水泥静止憋压堵漏;对地层水活动强烈，漏层不大于1000 m的失返性漏失，也可采用瞬间堵漏剂和油井水泥堵漏。

4 甘陕工区堵漏施工案例

4.1 HH12P29井堵漏情况

HH12P29井二开钻进期间共钻遇2套漏层，先后进行了13次桥接堵漏、注水泥堵漏。三开钻进期间共钻遇2套漏层，先后进行了26次桥接堵漏、注水泥堵漏。由于漏失通道开口尺寸、漏失压力等漏层参数不确定，堵漏材料、堵漏方案的选择性差，导致堵漏施工难度大，堵漏成功率低，累计漏失5300方，堵漏误工20天。

4.2 HH12P30井堵漏情况

HH12P30井二开钻进期间共钻遇9套漏层，先后进行了38次桥接堵漏、膨胀桥堵塞堵漏、注水泥堵漏以及三者相结合方式的堵漏。由于长祼眼段，连续性裂缝群，加上漏失通道开口尺寸、漏失压力等漏层参数不确定，堵漏材料、堵漏方案的选择性差等问题，导致堵漏施工难度大，堵漏成功率低，累计漏失上万方，堵漏误工54.52天。

4.3 HH37P77井堵漏情况

HH37P77井二开钻进期间共钻遇8套漏层，先后进行了29次桥接堵漏、注水泥堵漏、膨胀桥堵塞堵漏、凝胶+桥堵等。三开钻进期间共钻遇1套漏层，先后进行了13次桥接堵漏、注水泥堵漏。由于漏失通道开口尺寸、漏失压力等漏层参数不确定，堵漏材料、堵漏方案的选择性差，导致堵漏施工难度大，堵漏成功率低，累计漏失3923 m3，堵漏误工42.27天。