桂中坳陷某地质调查井漏失处理技术探讨

兰志勤

摘要：桂中坳陷作为南方海相非常规油气勘探重点地区备受重视，然而钻井中井漏普遍，严重影响井下施工安全，制约了该地区非常规油气勘探开发进程。本文以桂中坳陷某地质调查井为研究对象，重新分析认识了桂中坳陷地层岩性特点，系统阐述了某地质调查井井漏特征及堵漏难点。在此基础上，探讨了井漏预防措施及现场堵漏技术应用效果，以期为类似地区井漏复杂处理有所裨益。

关键词：井漏；碳酸盐岩；堵漏技术；钻井液；地质调查井

随着页岩气等非常规能源勘探程度加深，国内非常规油气资源勘探工作正全面展开，特别是在滇黔桂海相盆地。然而，在滇黔桂地区钻井施工作业中，井漏发生频繁，类型多，给安全生产带来不同程度的威胁和经济损失，严重制约了该地区的勘探开发速度及效率。因此，科学分析桂中坳陷某地质调查井石炭系井漏原因，有助于预防、治理该地区类似类型井漏，安全、快递、高效地完成钻井作业，取全取准各类页岩气勘探开发资料，提高勘探开发综合效益。

1.工区地层

桂中坳陷某地质调查井自上而下钻遇的地层有：第四系，上石炭统大埔组、下石炭统罗城组、寺门组和黄金组。其中，大埔组钻遇视厚212.2m，以灰白色白云岩，角砾白云岩为主；罗城组钻遇视厚227.3m，以灰白色-深灰色灰岩为主，夹泥页岩、炭质泥岩薄层，泥页岩裂隙易发生渗透性漏失，灰岩中常见大小不一的溶蚀洞穴，易发生恶性漏失；寺门组钻遇视厚150.1m，岩性以灰-深灰色灰岩与深灰色、灰黑色泥页岩、炭质泥岩互层为主，沉积相为台地相、滨海沼泽相，该段泥岩较为破碎疏松，易垮塌，同时由于地层压力系数较小，在使用高密度钻井液钻井时，易发生大的渗透陛漏失；已钻遇黄金组岩性以深灰色灰岩，夹泥岩薄层为主。由于该井靠近洛崖—融安大断裂，石炭系受断裂影响导致半充填孔隙及裂隙较多，多出现轻微渗透漏失。

2.漏失特征及堵漏难点

井漏是钻井过程中一种常见的井下復杂情况，一般指钻完井过程中钻井液、完井液等工作液漏失到地层中的现象。井漏的产生主要有三个必要条件：第一是井筒内工作液压力大于地层孔隙压力；第二是地层中存在漏失通道以及较大的容纳液体的空间；第三是漏失通道的开口尺寸要大于工作液固相颗粒粒径。井漏一般按漏失通道可分为裂隙型漏失、孔隙型漏失、溶洞型漏失以及复合型漏失；按漏失的原因可分为天然漏失和诱发漏失；按漏失程度可分为漏速小于10m³/h的微漏、漏速在10m³/h～20m³/h的小漏、漏速在20m³/h～50m³/h的中漏、漏速大于50m³/h的大漏和钻井液失返、不能建立循环的恶性井漏等五种。

该井寺门组以上地层，大埔组白云岩由于受断裂影响，角砾白云岩发育，微裂隙较多，钻进过程中容易微漏；罗城组灰岩裂隙较为发育，溶洞成团聚集分布，易大漏、恶性漏失，泥页岩薄层地层压力系数小，易压漏易垮塌。对于微裂隙漏失以及低压漏失层，可以采用降低钻井液密度，降低循环压力，提高钻井液粘度，增强钻井液的造壁性能，从而降低钻井液的漏失量，钻进可能漏失井段时可采取随钻加入堵漏剂等措施进行预防及堵漏。

对于裂隙、溶洞导致的漏失，采用颗粒桥塞堵漏、水泥堵漏，或者两者相结合的堵漏方式。桥塞堵漏是利用堵漏材料在漏失喉道内堆积、架桥，依靠形成的泥饼实现堵漏；水泥堵漏是利用速凝水泥对漏失喉道进行封堵，具有堵漏强度大、堵漏成功后持久性好的特点。若效果不理想或井内情况进一步复杂，则只有下人技术套管进行封隔。

在进入目的层段高压气层前，要对上部裸眼井段进行地层试压，以便在钻遇目的层后，为平衡地层压力，不得不提高钻井液密度，造成上部裸眼低压漏失层或相对低压层出现多层段井漏时，迅速确定漏失位置。钻进高压气层过程中，出现大规模井漏易诱发高压气层井喷，因此陕速处理漏失非常关键。

桂中坳陷某地质调查井漏失处理主要技术难点包括：

（1）该井设计井眼小，设计深度大，计划施工周期长。罗城组上部泥岩段及寺门组泥岩段破碎不稳定，易掉块垮塌，井壁稳定性差；发生井漏后，若未能快速有效堵漏，造成井内液柱压力下降，会严重影响井壁稳定性，有可能发生井内复杂情况及事故。（2）根据地震、地质等资料，同一井眼内高压层和低压层并存，压力系数差异大，地层中小裂隙非常发育，当用高密度钻井液打开设计目的层段时，容易诱发井漏，存在严重的安全隐患。（3）受场地限制，无法大规模储备足够的钻井液，配制高密度钻井液耗费时间长，在稳定地层段清水顶漏强钻是发生井漏后快速处理最有效的技术措施。

3.井漏预防技术措施

（1）在分析该区钻井、地质资料的基础上，考虑到桂中坳陷海相地层碳酸盐岩往往发育溶蚀孔洞和裂隙，为避免钻遇超大溶洞或裂隙（落差几米到十几米），在井场选址后，首先采用可控源音频大地电磁测深法对钻台近地表进行勘查，根据地下裂缝、溶洞和暗河的发育情况进行安全性评估，在确定钻台位置的时候尽量避开超大裂隙、溶洞和暗河。

（2）根据已有类似地区钻井、录井、测井等资料，结合区域地质及地震资料，对该井钻探过程中可能出现的漏失层段进行预测，做好堵漏准备工作，了解附近地区快速有效的堵漏配方，设计合适的井身结构。综合上述因素，本井施工设计三开备四开的井身结构，对小中漏失采取提高钻井液粘度、颗粒桥塞堵漏、水泥堵漏的方式，对大规模恶性漏失采取下套管隔离，同时预留一级套管作为备用，确保施工顺利进行。

（3）在进入高压层前，先做好裸眼井段地层承压试验，若地层承压差异大，则考虑下入技术套管隔离成两个压力系统。

（4）在进入目的层前的中、深井段，发生孔隙性渗漏、溶洞（或裂隙）性漏失及诱导裂隙性漏失，首选降低钻井液排量试循环观察；降排量井漏不缓解或缓解不明显，静置堵漏2h左右，试循环观察；若静置堵漏无效，则进行停钻桥浆堵漏。

（5）钻进过程中，钻井液密度应尽可能取设计下限，做到近平衡钻进。如遇油气层需加重钻井液密度时，应通过关井求压方式，确定合适的钻井液密度，防止因盲目加大钻井液密度而压漏地层。起下钻时控制好下钻速度，开泵要平稳，避免下钻过快造成激动压力过大等。

（6）加强坐岗记录和录井地质观察，以便第一时间预测、发现井漏，及时采取处理措施。

4.井漏处理技术应用

实际施工过程中，桂中坳陷某地质调查井在钻遇的各地层均出现不同程度的井漏，为该地区典型的井漏代表井。其中大埔组、寺门组、黄金组地层漏失次数多，漏失量小，堵漏时间短；罗城组发育溶洞、裂隙，钻遇3次恶性漏失，井漏处理时间长，处理难度大。根据漏失程度的不同，主要有三种处理措施：

（1）当发生微漏时（漏速小于10m³/h），这种漏失一般是由于微裂隙、微孔隙导致，采用随钻堵漏、静止堵漏的方式，降低钻井液排量或在钻井液中加入随钻堵漏剂堵漏，让带有堵漏剂的钻井液进入漏失层，堵塞微裂隙微孔隙等漏失通道，达到堵漏的目的。

该井在钻至井深983.43m（黄金组）时发生微漏，漏失钻井液13m³漏速4m³/h～7m³/h，在鉆井液中加入随钻堵漏剂后关井憋压静止堵漏，堵漏成功。

（2）当发生小漏时（漏速小于20m³/h），该种漏失一般发生在泥岩或有微裂隙的灰岩中，实钻中采用桥浆堵漏、水泥堵漏，即在钻井液中加入桥接堵漏材料，根据现场情况进行合理配比，通过在漏失通道架桥从而把漏失程度降低，转化为微漏堵漏，如遇复杂情况可进一步用水泥封堵进行堵漏。

该井在钻至井深438.03m～439.30m（罗城组）时发生漏失，漏失钻井液21m³漏速14m³/h～16m³/h，泵入浓度21%堵漏桥浆，1h后发现堵漏效果不明显；后使用堵漏剂、锯末等堵漏，用水泥封固（水泥400kg），成功封堵漏失层。

（3）当漏速大于20m³/h或钻井液失返时，这类井漏多出现在钻遇溶洞或裂隙中，该种漏失堵漏难度大，采用颗粒桥塞堵漏、水泥堵漏、膨胀堵漏剂堵漏等多种堵漏方式交叉结合，原则上为通过架桥将大漏失改造成小漏失，常会多次堵漏。在常规堵漏方式均无效的情况下，可考虑下人膨胀套管或技术套管隔离。

该井在钻至井深451.06m～452.21m（罗城组）时，岩芯上见多处5cm×15cm小溶洞，钻井液只进不出，井口失返。第一次使用桥浆堵漏剂、锯末等材料实施堵漏，井口持续失返；第二次在钻井液中按配比加入桥浆堵漏剂，面仔皮，花生壳，大理石，锯末等材料，随后用水泥封固（水泥400kg），侯凝48h后，冲开封固段，钻井液全漏；第三次在水泥浆中加入面仔皮，花生米、大理石等材料泵入井内（水泥500kg），侯凝48h后，冲开封固段，井口仍失返。在多次长时间堵漏措施无效情况下，井内上部泥岩段掉块严重，为避免造成井内问题复杂化，决定采用清水顶漏强钻，96h后确认钻穿易漏层段，下人技术套管至559.20m，确保了工程安全及钻进效率。

5.结论与认识

（1）桂中坳陷碳酸盐岩地层井漏频繁、漏失层位多，以微裂隙、裂隙、溶洞漏失为主；尤以罗城组漏失最为复杂，漏失量大，漏失点多，针对恶性漏失，采用强钻方式是一种周期短、成本低的解决方案，强钻作业有一定风险性，应注意施工安全。（2）对于一般的渗透性漏失，可采取工程措施、静止堵漏、随钻堵漏、桥浆堵漏、水泥堵漏或复合堵漏的方式。（3）根据地层压力情况，合理进行钻井设计，井身结构要有备用方案，钻井施工中，应根据实际情况以完成地质目的为前提，及时调整井身结构。（4）提高新技术在施工过程中应用，如充气或泡沫防漏技术，从而实现在根本上解决漏失问题。