不同地质环境下钻井井漏原因分析与解决对策

杨佐州

摘 要：不同地层因地质成因不同，出现井漏的情况大不相同，因此采用的堵漏手法也存在很多不同之处，要按照具体情况分类对待。在处理井漏情况时，一定要考虑其它复杂情况可能同时发生的概率。由于不同区域岩性和地质成因存在很大差别，导致不同井型的钻井液在类型和药品配方等方面存在很大不同。有水基钻井液和油基钻井液的区别；有分散钻井液、聚合物钻井液以及油包水钻井液等多种更加具体的钻井液类型。漏失是所有钻井过程中都不愿意看到却又很难避免的问题，漏失量的大小会对钻井施工发生深远的影响。尤其是当发生大规模的井漏时，由于泥浆流失过多，势必造成泥浆材料消耗过大，同时容易引发井下出现压差卡钻、坍塌卡钻等复杂情况，甚至引起井涌、井喷等恶性事故。本文主要探讨施工堵漏工艺。通过不同地区的施工，分析处理井漏与钻井时效的关系，为钻井堵漏提供一定的参考价值。

关键词：钻井作业；钻井时效；钻井液；区域岩性；地质成因

井漏是钻井作业中经常遇到的复杂情况。除了少数特殊工艺井在局部地层施工时采用气体和泡沫替代钻井液外，绝大多数井型都是依靠液体钻井液实现钻井的功能。井漏的原因分地质因素和人为因素，地质因素不可避免，人为因素必须想办法加以克服。井漏与泥浆滤失性能存在很大的聯系，需要根据地质特征，确定合理的钻井液滤失量。在东营地区钻井，上部微漏的浅地层以快速钻进、迅速通过为主；下部含裂缝或溶洞的深地层以预防、封堵等措施加以解决。在川东北地区施工，上部陆相地层成功实施了空气钻井和泡沫钻井后，在转换泥浆的过程中，要做好润滑和封挤微裂缝工作。在充满喷、塌、卡、漏以及高含H2S气体等高风险区域施工时，需用套管有效封隔高压或易漏地层。堵漏时重点做好易漏地层的承压能力，同时做好工程和技术上的应急准备工作。

1 井漏发生的原因及漏失类型

1.1井漏的原因。各种岩性的地层中都有可能发生井漏，井漏按通道形成的原因主要有两种。一种是地质因素形成的自然通道，另一种是人为因素形成的漏失通道。自然通道存在于地层的孔隙、裂缝和溶洞中，是天然存在而无法避免的；人为因素是在施工的过程中，人为造成施加的外力大于地层岩石的破裂压力或者人为使天然闭合裂缝开启而形成新的裂缝，是施工过程中尽量要避免发生的情况。

1.2 漏失的类型。按漏失通道的形状，可以分成孔喉、裂缝、洞穴及混合型。

2 漏失与滤失的区别及联系

2.1 漏失与滤失的区别。井漏是指在钻井、固井、测试等各种井下作业中，工作液（包括钻井液、水泥浆、完井液及其它流体等）在压差作用下漏入地层的现象。钻井液漏失是钻井作业中的一种常见的井下复杂情况，应当尽可能予以控制。滤失是指在压力差作用下，钻井液中的自由水向井壁岩石的裂缝或孔隙中渗透，称为钻井液的滤失作用[1]。滤失量是钻井液正常的性能指标，它的大小，会对不同地层产生不同影响。滤失量要适当控制，根据岩石特点、井深、井深结构以及钻井液类型来确定。

2.2 漏失与滤失的联系。漏失同滤失有很大的联系，特别是在有漏失的地层，漏失和滤失是同时发生的。二者同为泥浆体系中液体的缺失，在微漏和小漏的情况下，如果泥饼致密、造壁性好，漏失速度会有所降低甚至会停止漏失。在漏失严重的情况下，受地层应力以及漏失通道的影响，光靠增强泥饼致密程度、降低泥浆滤失无法有效地控制漏失，有时反而会因为泥浆性能的大幅度变化，井壁上虚泥饼增厚，造成缩径、粘卡等复杂情况。在这种情况下，需要运用多种堵漏手段方能解决漏失的问题。

3 不同井型的泥浆漏失与堵漏方法

3.1 山东东营地区堵漏技术研究

东营地区上部地层岩性主要为棕红色泥岩、棕色泥岩、粗砂岩及含砾砂岩等，其岩性极易吸水膨胀，造成井眼缩径，引发卡钻、坍塌、漏失等复杂情况；下部地层岩性主要为大段灰绿色泥岩、褐灰色泥岩、黑褐色油页岩、白云岩以及粉砂岩等，其中泥页岩水敏性强，易垮塌及剥蚀掉块。在二开钻进自明化镇至馆陶组阶段，通常采用的处理方法是在振动筛出水管处加入聚丙烯酰胺稀胶液，将井内自然造浆产生的泥浆中的岩屑和土粉浆完全絮凝在循环池内，从而保持清水钻进，形成较高的机械钻速。只要保证井壁具有一定的稳定性、不会大面积垮塌造成沉砂卡钻，钻井液适度的漏失和较大的滤失都是可以允许的。在东营组地层清水转换泥浆后，加入3%～5%的防塌剂和降失水剂，是可以减少泥浆漏失和滤失，保证井眼稳定的。

3.2四川东部地区堵漏技术研究

3.2.1 空气或泡沫钻进井段泥浆转换技术。元坝地区陆相地层可钻性差，应用空气钻和泡沫钻井技术，可以获得常规钻井5～10倍的机械钻速，因此在元坝陆相地层能否成功实施空气和泡沫钻井，是该地区钻井提速的重要环节。在转换钻井液时，通常采用提起钻具后，用喷淋的方式浇入油基钻井液，造成井壁润湿反转效应，可有效控制泥页岩的水化分散，提高泥浆的抑制性，增强润滑性。在循环泥浆时，带有一定浓度的堵漏剂，可以封挤微裂缝，减小泥浆的漏失，增强井壁的稳定性。

3.2.2钻进中经常性漏失井型的泥浆处理。四川东部地区地质情况复杂，褶皱、断层较多，即使相邻井位都面临着很多不同，经常性会出现喷、塌、卡、漏等复杂情况，给施工带来很大不便。

3.3井塌和井漏相互交错地层的堵漏处理

A井在三开井段钻遇地层为下二叠系和石炭系地层，以灰岩和白云岩为主，岩性为生物碎屑岩，局部含有燧石结核及产蜓腕足类、珊瑚等破碎地层，地层胶结性差、岩性破碎。三开裸眼井段长，地层压力体系多，上部地层地应力高，下部地层地应力小，泥浆密度窗口窄。上部地层需要的泥浆密度高，否则无法给井壁提供足够的侧向力，保持井壁稳定。在地应力交互变化和钻具的碰撞刮擦下，极易产生掉块，造成钻井过程中钻具硬卡；下部地层需要的泥浆密度低，否则容易引起井漏，导致在钻井液和地层孔隙压力的压差作用下，将钻具紧压在井壁泥饼上而造成卡钻。解决问题的方法：1）提前下入三开套管。2）采用1.50 g/cm3及以上密度的钻井液，保证上部地层具有足够的压持效应，避免上部地层出现较多掉块而造成硬卡。3）采用1.46 g/cm3及以下密度的钻井液，保证施工时降低对井底的钻井液压力，避免发生井漏。

4 结论及建议

1）不同地层因地质成因不同，出现井漏的情况大不相同，因此采用的堵漏手法也存在很多不同之处，要按照具体情况分类对待。在处理井漏情况时，一定要考虑其它复杂情况可能同时发生的概率。以保障工程上的安全施工为第一原则，以能够掌控钻井技术措施和钻井液使用情况为基础。通过有效的手段处理井漏与钻井实效的关系，尽量降低钻井液浸泡坍塌井段的时间。2）针对地质构造复杂的地层，坚持以预防为主的原则，尽量避免人为因素造成的井漏。设计合理的井深结构，用套管封隔高压或易漏地层[6]。采取降低钻井液密度与地层接近，近平衡压力施工的方式，保持地层稳定。通过多种方式，提高地层的承压能力以及防漏层的厚度，减少后续作业过程中井漏的发生。

参考文献：

[1]鄂尔多斯盆地金鼎地区钻井井漏原因及堵漏措施分析[J]. 梁卫卫，党海龙，杨江，邓南涛，孙德瑞，崔鹏兴.当代化工. 2015（03）

[2]堵漏技术浅析[J]. 蒲军宏，张杰，张成，马金凯，王军.内蒙古石油化工. 2015（06）

[3]井漏分类及漏层位置确定方法的研究[J]. 谭建成.西部探矿工程. 2013（10）