深井钻井漏层位置确定方法及技术展望

2015-04-08侯建平文斌

四川水泥 2015年9期

关键词：测量法深井井筒

侯建平，文斌

（1.西安石油大学石油工程学院，陕西西安 710065 2.延长油田股份有限公司子长采油厂，陕西西安 710075）

深井钻井漏层位置确定方法及技术展望

侯建平1,2，文斌1

（1.西安石油大学石油工程学院，陕西西安 710065 2.延长油田股份有限公司子长采油厂，陕西西安 710075）

井漏是油气钻井过程常见的复杂，井漏给钻井作业带来极大困难，严重影响钻井进度，造成巨大的经济损失。深井超深井钻井中，地层厚度大，层系多而复杂，找准漏层位置是处理井漏的关键。通过广泛调研，总结了几种深井漏层位置的新技术，并分析了未来漏层位置确定技术的发展趋势。

深井井漏漏层位置

目前国内钻井现场常用的漏层位置确定的方法有：①直接观察分析法，主要是通过观测钻屑和岩心、观察钻进情况及观测钻井液变化，更大程度上是凭经验来估算井漏层位；②环空摩阻法，钻进时发生井漏，立压将下降，立压下降值的大小会取决于漏层位置和漏失量，依据漏失量及立压变化值，可通过摩阻计算来初略判断漏层位置；③动液压法，先正循环测出泥浆出口流量和漏失量，再反循环洗井，改变注入量直到漏失量和出口流量等于正循环时的流量，则可计算漏层位置。通常是根据经验判断漏层位置，或以上简单的几种方法判断漏层位置，其准确性得不到保证，降低了堵漏成功率，导致我国目前井漏损失居高不下。

1 井漏原因

井漏发生必须满足三个条件，其一，是钻井液与地层之间处于正压差状态，即井筒液柱压力大于地层孔隙压力，则才能够把钻井液压入漏失通道；其二，是地层中具有漏失通道或与通道相连的开放性空间，如孔隙、裂缝、溶洞等，那么井筒液体才会流入地层，获得存储空间；其三，是井筒工作液中固相的粒径应大于漏失通道的开口尺寸。

2 漏层位置确定

国外确定漏层位置大多采用仪器测试法，如放射性示踪仪、涡流测试仪、声波测试仪、井温测试仪等。归纳几种主要漏层位置确定方法如下。

2.1 放射性示踪剂测量法

放射性示踪法测试原理是通过在钻井液中添加示踪剂，并计算其在井筒循环管路中循环一周所需时间，以此表征钻井液循环一周的时间。钻井过程中发生井漏，因为部分钻井液会漏入地层，致使漏层位置上部的钻井液环空返减小，返出泥浆井口的时间增加。如果井漏发生前后，我们分别用示踪剂测得钻井液循环一周的时间为t1和t2，t1和t2之间存在一个时间差，该时间差即为由于井漏致使环空钻井液返出井口的推迟时间。利用该时间差及钻井液进出口流量数据，即可得出漏层位置。

2.2 井温测量法

井温测量法的原理是利用了井筒内钻井液受地温的影响将形成一定的温度梯度的特性。如果钻遇漏失层，漏层上部井筒内具有一定温度的钻井液会进入到漏层，而下部井筒钻井液仍将保持较高的温度。将地面温度较低的钻井液泵入井筒后，立即测量井温，其钻井液液柱的地温梯度曲线将出现异常，异常处即为漏层位置。

2.3 转子流量计法

转子流量计法的原理是利用漏层处钻井液的漏失使得转子转速增快，通过监测流量计的流量增大，来判断漏层位置。小型转子流量计通常采用单根电缆下入井筒，测得不同井深位置的流量变化情况，流量突然变大处即为漏层位置。

2.4 热电阻法

有一种电阻测量仪为了确定漏层位置专门设计的，其是由电子仪、两个电极、液体储罐及扶正弹簧等结构组成。仪器下端装有记录式的电阻温度计，采用电缆把电阻测量仪下入到可疑漏层位置，通过特殊注射器将储罐内的液体注入钻井液，该储罐液体的电阻非常大。如果漏层处于仪器下方，注入的高电阻液体将随钻井液下行，连续通过两个电极，电极即向地面装置发送信号；若漏层处于仪器上方，注入钻井液内的高电阻液体则不能到达电极位置，地面也接收不到信号。

2.5 传感器测量法

传感器是由中空金属圆筒构成，其底口截面积小于顶口截面积，金属圆筒的一侧开一个的窗孔，上面镶装着氯丁橡胶薄膜，薄膜上安有一个可在 2个固定电极之间前后活动的电极。如果薄膜两侧压力发生变化，电路中电位也将随之发生变化，从中测得钻井液的流量。如果仪器处于漏失点以上，地面装置读值正常；如果仪器处于漏失点，则液体不通过传感器，地面则无信号显示。将仪器在井筒内缓慢下移，直到信号显示从全流量降到无流量为止，该处即为漏失点。

3 发展趋势

采用仪器测试方法来确定漏层位置需专业化人员队伍而且通常成本较高，国内目前仍尚无成熟的漏层位置测试相应仪器。随着油田开发技术的不断发展，处理井漏的要求不断提高，那么对井漏测试仪器的需求会变大。一方面，将从目前只能通过单一指标如压力、温度等确定漏层位置甚至经验方法，发展到能够多个指标检测仪器，即多功能检测是未来发展主方向。另一方面，提高仪器设备的材料和组成要求也是未来漏层位置确定技术发展的一大方向。此外，当前国内外大多确定漏层位置的仪器均采用电缆式为井下仪器提供能量，电缆线量大，检测费用高，尤其是深井超深井，远离基地的海洋、沙漠地带、山区，其费用更加昂贵。所以，无电缆式井下测量仪是另一大趋势。总而言之，需加快仪器测试研发与专业化人员队伍建设，以满足防漏堵漏的技术要求。在仪器测试过程研发中，需相应地加强与仪器测试配套软件的开发，并基于施工现场案例和地层模拟实验等，建立有关井漏的强大数据库，通过测试仪器和数据库支持，直接确定漏层位置及漏失类型，并给出有效的堵漏工艺措施，从而提高钻探和钻井施工的效率。