钻井液防漏堵漏技术研究

王金光 陈元鹏 李欣舒

摘要：在钻井作业中，经常会发生钻井液泄漏的问题，也是长期困扰钻井工程的一项难题。目前，常用的解决措施是提升地层承压能力。为了更好地解决钻井液泄漏问题，除了采用提升地层承压能力措施外，还应运用先进的堵漏技术，可有效降低钻井液泄漏率。本文围绕钻井液防漏堵漏技术展开了研究，旨在促进钻井行业良好发展。

关键词：钻井;钻井液泄漏;防漏堵漏技术

在石油开采作业中，首要工作是开展钻井作业，钻井质量决定着石油开采质量。在钻井时，经常会发生钻井液泄漏问题，较多专家、技术人员针对钻井液泄漏展开了深入研究，创建出多种防漏堵漏技术，以下内容先从地层环境与地层分析入手，总结出钻井液泄漏的类型，根据地层环境与地层、泄漏类型阐述出防漏堵漏措施，具体内容如下：

1 钻井液泄漏地层环境分析

钻井液泄漏问题的发生与地层环境相关，在钻井时，钻井液形成的液柱压力会遇到地层承压能力的抵抗，如果地层承压能力较低，钻井液液柱压力值过大，会导致井筒发生破裂，造成钻井液处于泄漏临界值。可见，地层承压能力偏低是引发泄漏的根本原因。因此，要防止发生钻井液泄漏，应强化地层承压能力。

2 泄漏地层分析

2.1 泄漏地层特征分析

如果钻井液发生泄漏，地层属于泄漏的主体。地层属于层状岩石，不同地层特点决定了不同的泄漏情况，地层的地质构造、岩石矿物构成、岩石力学性质等都会影响泄漏难易程度。地质构造能够改变地层原有状态，影响力度较大，主要表现在：构造运动会引发地层褶皱、断层，形成天然裂缝或者是破碎带，从而诱发泄漏问题，并且泄漏程度较为严重，不利于防控。另外，地表岩层会因长期暴露在外而受到风化作用而发生疏松、裂缝网络发育的现象，再经过地质的作用，风化后的岩层会产生下陷的过程，埋入地下后形成古潜山。如果在钻井作业在此类地层工作时，极易发生钻井液泄漏问题。

2.2 钻井液泄漏类型

钻井液泄漏类型可站在两个角度进行分类：裂缝成因、裂缝宽度，首先，裂缝成因。根据地层裂缝成因，可将钻井液泄漏分成压差性泄漏、压裂性泄漏、扩展性泄漏三种。压差性泄漏是因钻井液在地层裂缝处汇集后所产生的压力，将地层撕开。通道的横截面较大，还含有较大的溶洞系统规模。如果钻井液的液柱压力高于地层压力时，钻井液会延着地层产生的裂缝而发生泄漏;扩展性泄漏是地层存在的裂缝属于天然形成，如果钻井液压力处于地层可承受的范围内，钻井液不会发生规模较大的泄漏过程，若钻井液压力处于地層可承受的临界值，泄漏的钻井液会将裂缝打出通道，产生钻井液泄漏问题;压裂性泄漏可分为两种模式，一是地层结构完整，钻井液液柱压力显著高于地层承受值，地层发生破裂后产生裂缝空间，引发钻井液泄漏问题。二是地层结构存在微小缺陷，钻井液液柱压力过大并集中于缺陷处，形成较大的应力，引发地层破裂，进而造成钻井液泄漏。另外，还存在复合性钻井液泄漏，是由上述三种类型共同叠加后而形成的，并且也是实际钻井作业中经常发生的现象。其次，裂缝宽度。地层裂缝宽度是决定钻井液泄漏程度的重要因素，不同宽度引发的泄漏程度不同。如果裂缝宽度在2mm以下，钻井液含有的固体会堵实裂缝;若裂缝在2-8mm范围内，钻井液会产生较为明显的泄漏;裂缝的宽度在8mm以上，泄漏显著，导致钻井作业停止运行。

3 钻井液泄漏防控对策

3.1 提高地层承压能力

如果地层达到完整状态，即使较为薄弱也不会发生大规模泄漏的问题。技术人员应采取提高地层承压能力的措施排除泄漏风险，提高的关键点是提升地层破裂压力。如果钻井液液柱压力高于地层破裂压力时，地层会因受到挤压而产生裂缝，并引发泄漏。在实际操作中，经常应用封堵材料改善钻井液的构成，实现钻井液利用自身含有的固体修补井壁，降低地层压力，达到提高地层承压能力的目的，进而防止发生泄漏。在提升地层承压能力时，可以应用滤饼，主要是由优化后的钻井液、封堵材料组成。应用滤饼后能够有效保护井筒，还可以缓冲钻井液压力，降低钻井液压力对地层岩石的作用，达到强化地层承压能力的作用，有效防漏。

3.2 重建地层承压能力

地层存在天然裂缝属于正常自然现象，钻井液泄漏的发生多发于天然裂缝中，特别是扩展性泄漏与压差性泄漏。针对天然裂缝引发泄漏的问题，可采取控制地层压差与扩展性的措施避免泄漏，技术关键点在于提高地层泄漏压力。如果地层存在严重压裂，甚至发生渗漏裂缝，应运用人工介入重建地层承压能力的措施。在重建时，主要采用的是在钻井液内勾兑培漏材料，提升钻井液封培裂缝的能力。经此方法应用于重建中后，成功解决钻井液泄漏的问题，还可以降低地层破裂压力，提高地层承压能力。

3.3 应用先进的堵漏技术

3.3.1 静止堵漏技术

静止堵漏技术较为简单，只需将钻头提升到安全的位置后静止井眼，即可达到堵漏的效果。一般应用于地层因超压而引发的泄漏，消除压力后，裂缝会自动闭合，不再漏失钻井液，普遍应用于裂缝性泄漏中。

3.3.2 桥接堵漏技术

此技术是将适宜大小的坚果壳、蛭石放入冲洗液后，将冲洗液放入泄漏储层。储层孔隙孔道会产生网状架桥，利用具有光滑特点的材料可以进入各种孔内，应用植物纤维封堵孔隙，实现彻底封堵泄漏层的目的，普遍应用于孔隙与裂缝型的泄漏中。

3.3.3 暂堵技术

此技术利用的是暂堵材料的作用，将暂堵材料应用于储层后，能够达到封堵的效果，在储层进入投产后会自行解除。在钻井液泄漏措施中应用此技术，可对储层产生较小的损害，一般采用的是封堵剂具有易溶于酸液、油、水的特性。例如，PCC暂堵剂，属于易溶于酸液的酸溶性暂堵剂。在储层投产之前，井筒需进行酸洗作业，应用于作业时可以有效解除堵塞。

3.3.4 化学堵漏法

化学堵漏法具有较低的密度、较强的渗滤能力，可应用于微裂缝堵塞中，具有较好的效果，应用的化学堵漏法包括：PMN化学凝胶堵漏法、水解聚丙烯腈稠浆堵漏法等。PMN化学凝胶堵漏法的优势在于具有一定的弹性，能够粘附于岩石，可以对化学反应时间进行控制，有利于泵送，还可以在出钻具后处于成胶状态，防止与钻井液、地下水发生混合引发污染的问题。经实践应用后，堵塞强度较大。

结束语：

综上所述，钻井液防漏堵漏技术的应用是有效解决钻井液泄漏的重要措施，可根据不同的地层应用不同的堵漏技术，具有较好的效果。另外，科学技术的快速发展，更多先进的防漏堵漏技术被研发而出，钻井技术人员应实时掌握科技前沿，从而将先进的技术应用于防泄漏作业中，提高防泄漏能力。

参考文献：

[1] 贾丽莉，田陆飞，刘振，石运中，田磊.堵漏材料研究的进展[J].材料研究与应用，2011（01）

[2] 李文涛，邓英江，雷鑫宇.油田堵漏用二元复配树脂的室内研究[J].精细石油化工进展，2011（06）

[3] 孙杰文，邹洪岚，丁云宏.防硫堵漏随钻钻井液体系研究与应用[J].科技导报，2012（12）