井漏分类及漏层位置确定方法的研究.docx

井漏分类及漏层位置确定方法的研究谭建成*（中国地质科学院探矿工艺研究所，四川 成都 611734）摘 要：井漏是影响钻井作业安全最严重的复杂情况之一，井漏不仅给钻井工程带来极大困难，还影响油气资源的开发。因此弄清井漏原因和找准漏层位置，是制定防漏、堵漏技术措施，将井漏造成的 损失降低到最低程度的关键。通过广泛的资料调研，列出了各类井漏及其原因，总结了漏层位置的 确定方法。关键词：井漏；漏层位置；确定方法中图分类号：te28 文献标识码：a 文章编号：1004-5716(2013)10-0066-031概述长期以来，对井漏问题的处理方法1-4，人们已做了 很多研究并积累了丰富的经验，探索了防漏堵漏的多 种方法。但是在实践过程中仍存在以下问题：（1）漏层 位置判断准确性差，造成多次试探性堵漏施工，堵漏成 功率低，施工周期长；（2）防漏堵漏室内评价5 虽然重 要，但由于室内评价的局限性、滞后性，导致评价结果 不完善，对防漏堵漏剂的正确选择、新型防漏堵漏剂的 研制和开发产生了一定程度的影响；（3）由于防漏堵漏 材料的局限性，堵漏后地层的承压能力不高，在后续的 钻进过程中易导致重复漏失。以上问题的存在，严重影响了钻进生产的顺利进行，已不能满足防漏堵漏钻进施工的要求。因此，在大 力发展钻进新技术的同时，对漏失问题应加以高度重 视，通过机械、化学和物理等多学科交叉，深入研究漏 失机理和预防措施，开发新型的防漏堵漏剂，从而最大 限度地发挥钻进新技术的优势，克服各种不安全隐患， 对于完善和提高钻进技术水平和经济效益有着极其重 要的现实意义。2井漏原因及分类井漏产生必须具备 3 个必要条件，其一是钻井液与 地层之间存在正压差，即井筒液柱压力大于地层孔隙、 裂缝、溶洞中的液体压力（即地层孔隙压力），则有可能 把钻井液压入漏失通道；其二是地层中存在漏失通道 或与通道相连的开放性空间。例如地层存在某些可以 流入外来液体的各种通道如孔隙、裂缝等，那么外来液 体则有可能流入地层中，而构成一定数量的漏失；其三* 收稿日期：2013-01-29是此通道的开口尺寸应该大于外来工作液中固相的粒径。按井漏发生的原因可以将井漏分为渗透性漏失、 裂缝性漏失、溶洞性漏失和破裂性漏失4 大类。（1）渗透性漏失。这种类型的井漏多发生在浅井 段胶结疏松的砂、砾岩中。由于地层的渗透性较好，在 井内压差的作用下钻井液将会漏入岩层孔隙里，但泥 饼的形成会阻止或减弱其漏失的程度，因而渗透性漏 失的漏速不大，一般在10m3/h 以内。（2）裂缝性漏失6。钻进过程中钻遇的各种类型的 岩层均可能存在自然裂隙。在自然裂缝发育的地层中 钻进，容易发生不同程度的钻井液漏失。在破碎带地 层中钻进时，常会随着井下憋跳、钻速加快等现象的出 现而发生井漏，其漏速一般在20100m3/h 不等。（3）溶洞性漏失7- 8 。在某些石灰层地层中，经地 下水长期溶蚀而形成溶洞。当钻遇溶洞时，会发生钻 具放空，有时会达到 45m，随之循环失灵，钻井液只 进不出。漏速一般在 100m3/h 以上，井漏后往往会造成 井喷或井塌卡钻等事故，属于最严重的井漏。（4）破裂性漏失。此种漏失是由地层破裂引起，主 要发生在天然裂缝较少、渗透性较差的地层。漏失速 度变化范围较大，认为地层一旦破碎随即发生井漏。前 3 种漏失，其漏失压力可能远小于破裂压力；第 四种漏失，其漏失压力即破裂压力。3漏层位置确定方法处理井漏的关键在于确定漏层位置，因此，准确判 断漏层位置是堵漏技术中首先要解决的技术难题。国作者简介：谭建成（1955-），男（汉族），四川成都人，工程师，现从事探矿工程研究工作。2013 年第10 期西部探矿工程67外多采用仪器测试法确定漏层位置，如声波测试仪、涡流测试仪、放射性示踪仪、井温测试仪等9。采用仪器 测试方法确定漏层位置需专业化队伍而且成本高，国 内目前尚无成熟的漏层位置测试仪器。通常是根据经 验判断漏层位置，或采用试堵的方法判断漏层位置，其 准确性较差，影响了堵漏成功率，也是造成我国目前井 漏损失居高不下的主要原因之一。归纳几种主要漏层 位置确定方法如下。3.1 观察法（1）观察钻进情况。在钻开天然裂缝岩层段时，钻 井液通常会突然快速漏失，并伴有扭矩增大和憋跳现 象。若以前未曾发生过井漏，此现象便是井漏出现在 井底的可靠显示。当钻开孔洞、暗道或洞穴性岩石层段时，钻进情况 可能会从上述扭矩变化发展倒钻进放空而加不上钻压。在遇到上述现象的同时发生井漏，不管以前是否 有过井漏，漏层多半在井底。（2）观测岩芯、钻屑情况。岩芯资料室最直观反映 地下岩层特征的第一手资料，通过对岩芯的分析研究， 可以了解地层的倾角、接触关系、孔隙、裂缝、溶洞及断 层的发育情况。因为钻井漏失通常发生在含水层，特 别是含裂缝和溶洞的地层，所以应特别注意岩芯裂缝 的观察和描述。这项工作对及时发现漏失并间接了解 漏失通道的大致尺寸是很有帮助的。另一方面，还可 以通过钻屑颗粒的大小间接判断漏失通道尺寸。由于大多数钻井作业不取芯，所以对岩屑录井非常重视。井场通过对岩屑的观察和分析研究，可以获 得很多有关地层和油、气、水层方面的信息资料。例 如，可以根据岩屑的粒度组成来评价漏失通道的张开 值；在双目镜下挑出所有裂缝和溶洞充填物，用面积法 估计裂隙溶洞中岩屑占全部岩屑的比例，得出裂缝和 溶洞发育系数和张开系数。（3）观测钻井液变化情况。钻井液的性能在现场 主要指：密度、粘度、含砂量等，它们的变化通常能反映 井底的岩石性质。如果遇到含水层时，钻井液密度可 能下降；在砂、砾含水层中钻进时，可能钻井液含砂量 增加。因此，必须注意经常观测钻井液的性能变化，以 便及时采取防漏措施。3.2 环空摩阻法在钻进过程中，如果发生有进有出的井漏，泵如井 内的钻井液一部分漏入地层，一部分从漏层以上环空 反至地面，使漏层以上环空摩阻减小，立管压力也随之发生变化。在一定条件下，立管压力变化的大小取决于漏失量的大小和漏层位置。漏失量越大，立管压力 变化越大；漏层位置越深，立管压力变化亦越大。一旦 发生井漏后，测得钻井液循环系统进出口流量和立管 压力变化值，按一定的环空摩阻公式便可计算出漏层 位置。3.3 动液压法在正循环过程中，测出钻井液流出井口的流量和 相应的漏失量，然后进行反循环洗井。在反循环过程 中改变注入量，直至达到正循环过程中的漏失量，同时 测量此时流出井口的流量，按一定的计算公式可算出 漏层深度。3.4 放射性示踪剂测量法示踪法井漏位置的测试原理是在钻井液中加入示 踪剂，并测量它在循环管路中循环一周的时间，用以表 示钻井液循环一周的时间。在钻井过程中，当发生井 漏时，由于有部分钻井液漏入地层，使漏层以上环空钻 井液上返速度减小，返出井口的时间增长。若在井漏 发生前后，分别用示踪剂测得钻井液循环一周的时间， 其时间差即为由于井漏致使漏层以上环空钻井液上返 速度减小，返出井口推迟的一段时间。利用这个时间 差、钻井液进出口流量，便可求得漏层位置。3.5 井温测量法该方法的原理是钻井液在井内受地层温度的影响 形成一定的温度梯度。若钻遇漏失层，漏层上方井内 具有一定温度的钻井液漏入漏层，而下部钻井液保持 较高的温度。当地面温度较低的钻井液打入井内后， 立即进行井温测量，其钻井液液柱的地温梯度曲线就 会在漏失处出现异常。3.6 转子流量计法其原理是利用钻井液在漏层处的漏失使转子转速 加快，通过流量计的流量增大。小型转子流量计用单 根电缆下入井内，测出各井深位置的流量变化，流量突 然变大处即为漏失处。3.7 热电阻法用以确定漏层位置的普通电阻测量仪，由电子仪、 液体储罐、两个电极和扶正弹簧等组成。仪器下部装 记录式电阻温度计。用电缆将电阻测量仪下到可疑漏 层层位后，储罐内的液体通过特殊注射器注入钻井液， 这种液体的电阻很大。若漏层在仪器下方，注入的液 体将随泥浆下行，连续通过 2 个电极，电极即向地面发 送信号；若漏层在仪器的上方，注入泥浆内的高电阻液68西部探矿工程2013 年第10 期体就不能达到电极，地面也得不到信号。3.8传感器测量法传感器由中空金属圆筒构成，其顶口截面积大于 底口截面积，筒的一侧开一个镶装这氯丁橡胶薄膜的 窗孔，在薄膜上有一个电极，可在 2 个固定电极之间前 后活动。当薄膜两侧压力变化时，电路中电位也发生 变化，从中测出钻井液的流量。若仪器位于漏失点以 上时，地面读值正常，若仪器处于漏失点，则液体不通 过仪器，无信号显示。将仪器在井内慢慢移动，直到信 号显示由全流量降至无流量为止，此处即为漏失点。4总结处理井漏的关键在于确定漏层位置，因此，准确判 断漏层位置是堵漏技术中首先要解决的技术难题。目 前，国内尚无成熟的漏层位置测试仪器，通常是根据经 验判断漏层，或采取试堵的方法判断漏层位置，其准确 性较差，影响了堵漏成功率，也是造成我国目前井漏损 失居高不下的主要原因之一。因此，需加快仪器测试 研发和专业化队伍建设，以满足防漏堵漏的技术需 求。在仪器测试研发中，应加强与仪器测试相结合的 软件的开发，在地层模拟实验和施工现场案例等基础 上，建立一个有关漏层的强大数据资料库，通过测试仪器和数据库，直接确定漏失类型、漏层位置，并准确找到行之有效的堵漏技术工艺措施，从而提高钻探和钻 井施工效率。参考文献：1王燕，王平全，熊继友，等.物理法随钻防漏堵漏技术与钻井液研究现状j.断块油气田，2008，15（1）：93-94. 程仲，熊继有，程昆.随钻防漏堵漏技术机理的探讨j.钻采 工艺，2008，31（1）：36-39. 孙今声，张家栋，黄达全等.超低渗透钻井液防漏堵漏技术 研究与应用j.钻井液与完井液，2005，22（4）：21-23,26. 曾明昌，曾时用，毛建华.气井喷漏同存的处理技术研究j. 天然气，2005，25（6）：42-44.李德全，路克崇，顾秉松，等.q2-64 井表层防漏堵漏技术研 究与应用j.西部探矿工程，2011（10）:65-67. 李云贵.大段太古界地层防漏堵漏钻井液技术j.内蒙古石 油化工，2012（11）：99-100. 祝舟，张红星，赵岩民，等.处理钻进液漏失的独特方法j.西 部探矿工程，2003(10):50-52. 林辉.对严重复杂井漏处理及预防的探讨j.内蒙古石油化 工，2011(4):71-72. 吕开河.钻井工程中井漏预防与堵漏技术研究与应用d.中 国石油大学，2007.23456789（上接第65 页）（4）同心管分注管柱与其它分注管柱相比具有以下先进性：无需投捞作业，不发生测试费用；单层注水量准 确、直观。各层的注入量由地面控制和计量，所以各层的 注入量大、准确率高、不存在堵水嘴问题，对水质适应 性好。可以不动管柱对上下层进行酸洗处理。基础封隔器采用工作压差高、密封可靠的 y453可钻封隔器，可大大提高注水管柱使用寿命。4应用情况乌33、乌36 井区注水井多为定向井，井斜度在2640，造斜点在 520978m 间。实施了 16 口定向注水井 的细分层注水；采用同心管分注工艺实施定向井分注 2 口。分层注水量达到地质配注要求。水量调测和封隔 器验封等投捞作业顺利。乌 33 井区分注率达 100%。 井下分注井验封工作分注井均测试合格，达到地质分 注要求。井区分注效果。通过分层注水的实施，乌 33 井区部分注水井效果显著。对乌 33 井区早期分注的 6 口井测试吸水剖面，射开厚度 95.0m，吸水厚度 48.0m，厚度 动用程度为 50.5%，对比这 6 口井 2009 年上半年，厚度 动用程度为 44.2% ，上升 6.3%。实施分层注水后，井组 产液、产油量明细上升。5 经济及社会效益5.1 经济效益乌 33 井区 2008 年产吸剖面资料测试结果反映，