一种准确计算钻具刺漏位置的新方法

田彦强

（宁夏回族自治区煤炭地质局，宁夏 银川 750011）

1 概述

随着钻井技术的迅猛发展，深井、超深井、大位移井、水平井、丛式定向井等井深大、井眼轨迹复杂的井型越来越多，钻井工程施工难度也逐步增大，钻具在井下的受力状态也变得十分复杂，同时受到拉伸、压缩、弯曲、扭转等变载荷作用和受钻井液腐蚀、井壁摩擦、井下温度、泵压力等影响，井下钻具薄弱部位极易发生刺漏（刺漏钻具一般为钻杆）[1]。当判定为钻具刺漏后，通常的做法是立即停钻，起钻逐根钻杆仔细检查。这样既消耗时间又耗费人力，而且有时因钻具刺漏点小，刺漏部位附着岩屑、泥皮等杂物影响，一趟钻找不出来刺漏点，导致来回起下钻查找，造成很大的经济损失。如果找不到继续下钻施工会埋下很大的安全隐患。本文通过作者在钻井队工作多年施工经验，当钻具刺漏后，利用在井口投放有色软质塑料片循环钻井液测塑料片周迟到时间计算刺漏点位置的方法[2-4]，查找漏点，都能够快速准确找到刺漏点位置，上下误差在20m 左右。

2 钻具刺漏的正确判断

在钻井施工中，地面以下钻具工作状态即看不见又摸不到，当钻具发生刺漏后地面最直接的反应就是泵压下降[5]，但是导致泵压下降的原因有很多，如何判断是钻具刺漏，这就要操作人员逐项排查。

导致泵压下降的原因分析与判断。

（1）钻头喷嘴掉落会导致泵压下降。如果是钻头喷嘴掉落，泵压会突然下降，但下降的幅度不会很大，且稳定在一定数值上，不会再继续下降，泵压下降的同时井底有轻微扒车现象。

（2）钻遇地层漏失会导致泵压下降。如果是钻遇地层漏失，根据漏失量大小，泵压下降的程度不一样，根据上返泥浆量就能判断是否是漏失地层导致泵压下降。

（3）井内涌水或补充新钻井液会导致泵压下降。在钻进过程中，钻遇含水层，如果含水层的压力大于井筒液柱压力，清水就会涌到井筒内，钻井液性能发生变化，导致泵压下降。或是在钻进过程中，泥浆管理员补充新浆，也会导致泵压下降。当泵压下降时，要求泥浆管理员要及时测验泥浆的性能指标，排除钻井液性能变化导致泵压下降的因素。

（4）柴油机转速下降会导致泵压下降。在施工过程中倒换柴油机或柴油机油门松动，使柴油机转速有所下降，会导致泵压下降，司钻发现泵压下降后要及时与柴油机司机沟通，了解情况，排除柴油机转速下降的原因。

（5）钻具断裂会导致泵压下降。钻具断裂后泵压下降比较明显，上提钻具悬重下降比较明显，且无进尺。

以上五种泵压下降的原因都排除了，那就可以断定是钻具刺漏的原因导致泵压下降。钻具刺漏最明显的特征是在钻进过程中泵压会逐渐下降。如果井下有动力钻具，机械钻速也会变慢[6-7]。

3 投放有色塑料片测定迟到时间计算刺漏点位置的方法

3.1 测定有色塑料片周循环迟到时间的方法

在正常钻进施工中，选择一段合适的井深（一般1000m左右）将此井深设定为标志井深，在接单根时向钻具内投放一种颜色的软质塑料片（100片左右），塑料片的大小为1cm2左右，开泵正常钻进，中间不能停泵，测定塑料片一个循环周的迟到时间，将此时间设定为标志时间，用来验证理论计算的迟到时间（由于井眼井径扩大率的不均匀，泥浆性能的差异、设备、地面管汇等原因，导致理论计算的塑料片上返迟到时间与实际测得的迟到时间有一定的误差）。当确定钻具发生刺漏后,将另一种颜色的塑料片投入钻具内,开泵正常循环，部分塑料片就会从钻具刺漏点返出，在钻井液出口处仔细观察，记录最早返上来的塑料片周循环时间。用标志时间与标志井深的比等于钻具刺漏后测得的塑料片周循环时间与刺漏井深的比，就可以准确计算刺漏点位置。

3.2 刺漏点计算方法

式中：T测——正常钻进过程中在井深H测的深度在钻具内投放有色塑料片测得周循环迟到时间；

T漏测——钻具在井深H漏测的位置刺漏投放有色塑料片测得的周循环迟到时间。

计算出H漏测后就确定了井内刺漏点的位置，在起钻检查钻具时,可以按照正常的起钻速度,起到计算的刺漏位置上部20～30m 时,再放慢速度,仔细检查钻具,通常可以很快地发现刺漏点。此方法适用于同一区块同一钻机施工相同井眼尺寸，相似钻具结构的任何一口井。不用每口井都在正常钻进过程中实测周循环时间。此计算方法在同一口井，钻具多次刺漏时，用上一次刺漏钻具测得的迟到时间计算下一次刺漏钻具的位置会更加准确。

4 案例应用

以苏120-88-xx井(定向井)中的使用为例进行说明。该井设计井深为3960m，井身结构为：一开采用311mm 钻头，塔式钻具组合，钻进至400m，下入244.5mm套管；二开钻进至井深3960m完钻，定向点在井深900m，采用216mm钻头，“四合一”钻具组合，下入139.7mm 套管完井。该井在施工工程中共刺漏钻杆5次,钻具刺漏均发生在井深2000m以后的井段。

2011 年9 月26 日施工至井深1021.91m，接单根时在钻杆内投入蓝色塑料片正常钻进测得标志周循环时间为19.8min（此周循环时间与相邻井苏120-97-87井在井深1027m实测的时间基本一致）。

2011年10月3 日钻进至井深2320.26m时，司钻发现泵压由13.4MPa下降至12.3MPa，随停钻检查，经过排查判断为钻具刺漏，立即进行钻杆内投放红色塑料片测周循环时间为23.4min，通过式（2）计算确定刺漏点在井深1207m 左右。起钻检查，在第123 根钻杆母接头台肩以下30cm处发现刺漏点（钻杆编号为96），实际刺漏点井深为1190.6m。刺漏点如图1所示。

图1 编号96号钻具刺漏位置

2011 年10 月5 日 钻进至井 深2450m 时，泵压从13.7MPa 下降至11.9MPa,立即进行钻杆内投放紫色塑料片测周循环时间为6.3min，通过公式计算确定侧漏点井深为325m左右，起钻检查，在井口以下第33根钻杆母接头下33cm 处刺漏（钻杆编号为205），实际刺漏点井深为334m，刺漏点如图2所示。

图2 编号205号钻具刺漏位置

之后施工至井深2763m、3117m、3486m 分别刺漏一根钻杆，都能运用这种方法准确计算出刺漏点的位置。

5 运用此方法的注意事项

（1）同一区块同一钻机运用其它井测得的塑料片周循环标志时间时，要注意表层套管的深度是否相同，井身结构是否相同，泥浆性能是否相同，泥浆泵的排量是否相同。不建议使用不同区块的标志时间。

（2）在开泵循环测塑料片周循环时间时，尤其在井深超过3000m，需要的时间较长，容易将漏点刺的大一些，但是不会影响井内钻具安全。在起钻遇阻时注意不能强拉硬提。

（3）同一口井，多次刺漏钻具时，标志时间采用上次刺漏钻杆时测得的周循环时间，计算刺漏点位置更准确。

（4）同一口井，采用不同颜色的塑料片测周循环时间，以防泥浆出口处观察人员判断不清是否是本次投入的塑料片。

（5）测定塑料片标志时间时泥浆泵的排量，与测定钻杆刺漏时塑料片周循环时间的泥浆泵排量相同。

6 结论

在钻具内投放有色塑料片测周循环时间对比计算钻具刺漏位置的方法，精度高、效率高、成本低,是一种简单有效安全经济的查漏方法。本单位多年来在石油天然气钻井施工发生钻具刺漏均采用此方法计算漏点位置，成功率达到95%以上，至今无钻具刺断事故发生，建议推广使用。