井漏分析PPT课件

.,1,井漏的定义井漏的分类漏失的影响因素堵漏的材料桥接堵漏材料的作用原理井漏的预防井漏的处理,井漏,.,2,井漏,井漏的定义：在钻井过程中（钻进、固井、测试或修井等各种井下作业）泥浆、水泥浆或其它工作液漏失到地层中的现象。井漏的三个必要条件：一、对地层有正压差，井筒内的工作压力大于地层孔隙、裂缝或溶洞中液体的压力（即地层孔隙压力）二、地层中存在各种漏失通道及较大的足够容纳液体的空间。三、漏失通道的开口尺寸应大于井筒工作液中固相的粒径。,.,3,一、井漏的分类：,漏速是最直观、最易测、最能被人们接受的参数，按漏速分类可粗略地了解漏失的严重程度。按漏速可将漏失分为五级。,.,4,井漏的分类：,按漏失通道可将漏失分为四类：1、裂缝性漏失2、孔隙性漏失3、孔隙裂缝性漏失4、溶洞性漏失漏失通道分两大类：自然漏失通道和人为漏失通道。人为漏失通道是一种诱导裂缝，包括两个方面。其一由于外力（如井筒液柱压力）大于地层岩石破裂压力造成岩石破裂形成的诱导裂缝。其二由于外力造成地层闭合裂缝的开启形成的诱导裂缝。自然漏失通道又分为五类：裂缝型、孔隙型、洞穴型、孔隙裂缝型、洞穴裂缝型。后两种是前三种的交叉。以下简单介绍前三种类型,.,5,A、裂缝型,裂缝在地层中的分布和发育是不均匀的，其形状可以是直线的，也可以是曲线的、波浪型的，其表面可以是光滑的，可以是粗糙的。裂缝长度可以从几米到几十米。裂缝在地层中可能以张开状态存在，亦可能以闭合状态存在，地层中张开裂缝的开度大小可以反应裂缝规模。依据裂缝的开度将裂缝分为不同的类别。见下表：,.,6,裂逢类型分类表：,.,7,B、孔隙型,孔隙型漏失通道是以孔隙为基础，由喉道连接而成的不规则的孔隙体系。其结构类型的划分见下表：,.,8,1、砂、砾岩孔隙型,砂、砾岩孔隙的基本类型有四种：粒间孔、溶蚀孔、微孔隙和裂隙。喉道是两个颗粒间连通的狭窄部分或者两个较大空间之间的收缩部分。每一条喉道可以连通两个孔隙，而每一个孔隙至少可以和三条以上的喉道相连接。常见的孔隙喉道有四种：、喉道仅仅是孔隙的缩小部分。、喉道断面是可变收缩部分。、片状或弯片状喉道。、管束状喉道。,.,9,2、碳酸盐孔隙型,孔隙类型分两大类：原生孔隙和次生孔隙。喉道的大小和分布有四种类型：、反阶梯型，平均孔喉直径为0.010.09um、单峰细歪度型，平均孔喉直径为0.091um、单峰粗歪度型，平均孔喉直径为110um、多峰型，平均孔喉直径为420um,.,10,C、洞穴型,洞穴形状不规则，其大小长宽不等。空间形态主要有四种：1、廊道型：洞穴长度宽度，都有一个延伸方向比较稳定的主通道。2、厅堂型：洞穴长度宽度，洞壁很少有溶蚀形态，上部常呈参差齿状，洞顶比较平整。3、倾斜型：洞穴长度宽度，洞顶向里倾斜，洞口向外形成喇叭型，断面常呈三角形。4、迷宫型：洞穴呈网状交织分布，没有一个明显得主通道，也没有固定的延伸方向，各通道部规则交汇分叉，互相连通，还有斜向洞穴上下交替发育，构成一个复杂的洞穴系统。洞口、洞壁和洞顶的形状极不规则。,.,11,二、漏失的影响因素,钻井过程中出现井漏有两种情况。其一：地层存在天然漏失通道，井筒内泥浆作用在井壁上的动压力超过地层漏失压力。其二：井筒内泥浆作用在井壁上的动压力大于地层破裂压力，泥浆压裂地层形成新的漏失通道。地层漏失压力是指井筒内泥浆进入地层漏失通道所需的最低压力。其值等于地层孔隙压力与泥浆在漏失通道中流动时的压力损耗之和。地层漏失压力的大小与以下因素有关：,.,12,影响地层漏失压力大小的有关因素：,1、地层孔隙压力的大小。地层漏失压力随地层孔隙压力的降低而降低。2、地层天然漏失通道的大小、形态和漏层厚度。3、泥浆的流变性能。泥浆进入地层的流动阻力随泥浆的粘度、动切力的增大而增高，漏失压力亦随之增高。4、地层漏失通道中流体的流变性。泥浆进入地层的流动阻力随地层流体粘度增高而增大。5、漏失层井壁地层内、外泥饼的质量。泥饼越致密，质量越好，漏失阻力亦越大。,.,13,三、堵漏的材料,堵漏材料是钻井工程防漏堵漏过程中必不可少的物质基础。依据其作用机理可将常用的堵漏材料分为六类，即桥接堵漏材料、高失水堵漏材料、暂堵材料、化学堵漏材料、无机胶凝堵漏材料和软（硬）塞类堵漏材料。下面简单地介绍我们常用的桥接堵漏材料和暂堵材料中的单向压力封闭剂。A、桥接堵漏材料桥接堵漏材料按其形状可分三大类：颗粒状材料、纤维状材料和片状材料。,.,14,A、桥接堵漏材料,颗粒状材料：常用的有核桃壳、焦炭粒、碎塑料粒、硅藻土、珍珠岩、石灰石、沥青等。它们在堵漏过程中卡住漏失通道的“喉道”，起“架桥”作用，因此又称为“架桥剂”。纤维状材料：来源于植物、动物、矿物以及一系列合成纤维。如锯末、各种树木粉末、棉纤维、皮革粉、亚麻纤维、花生壳、棉籽壳、石棉粉、废棕绳等。它们在堵漏过程中起悬浮作用，在形成的堵塞中纵横交错、相互拉扯，因此又称为“悬浮拉筋剂”。片状材料：云母片、稻壳、玻璃纸、鱼鳞等。它们在堵漏过程中主要起填塞作用，因此又称为“填塞剂”。,.,15,桥接堵漏材料的作用原理,桥接堵漏材料在封堵漏失层的过程中属机械堵塞，其作用机理包括以下几个方面：1、挂组“架桥”作用2、堵塞和嵌入作用3、渗透作用4、在滤饼中的“拉筋”作用5、膨胀堵塞作用6、“卡喉”作用,.,16,挂组“架桥”作用作为“架桥剂”的颗粒状桥接堵漏材料，在通过地层中漏失通道时，能在其凹凸不平的粗造表面及狭窄部位产生挂阻并“架桥”。所谓“架桥”，不仅仅指的是颗粒材料“单板”式的“架桥”，多数情况下是多颗粒材料相互支撑，相互依托的堆砌式“架桥”。由于颗粒状材料质材硬，力臂短、应力分散，因此一旦“架桥”，就具有相当强的抗压能力，在其它材料的配合作用下，能有效地封堵漏层。,桥接堵漏材料的作用原理,.,17,堵塞和嵌入作用在“架桥”作用形成以后，仅仅形成了封堵漏失通道的基本骨架，漏失通道由大变小，由小变微，但还没有彻底消除漏失通道的相互连通。这时，堵漏泥浆中的纤维状的纤维状材料、片状材料和细颗粒材料，在压差地作用下对“架桥”中的微小孔道和地层中的原有小裂缝进行嵌入和堵塞，从而完全消除井漏，达到堵漏的目的。,桥接堵漏材料的作用原理,.,18,渗透作用堵漏泥浆中的桥接材料，具有增大泥浆高压失水的作用，形成较厚的滤饼。这些泥饼在压差的作用下，被挤入地层裂缝，形成楔塞，增强堵漏效果。膨胀堵塞作用桥接堵漏材料大部分属于木质纤维类物质，这些材料在水或水基泥浆的浸泡下，具有一定的吸水膨胀性。因此，当桥接堵漏材料被挤进地层裂缝形成“桥堵垫层”后，受到地层中液体的浸泡膨胀，可增加“桥堵垫层”的封堵能力。,桥接堵漏材料的作用原理,.,19,在滤饼中的“拉筋”作用堵漏泥浆在压差作用下形成滤饼填塞时，各类堵漏材料，尤其是纤维状和片状材料被夹在滤饼之中起到了强有力的“拉筋”作用，同时大大地加强了楔塞的机械强度。这样，由基本“桥架”和填塞物以及含有“拉筋”材料的滤饼共同在漏失通道中形成塞状的堵塞垫层，这种垫层在漏层中的移动十分困难，从而达到堵漏的目的。,桥接堵漏材料的作用原理,.,20,“卡喉”作用地层中的孔隙、裂缝其形状不一，它们互相交错、延伸。对每一条漏失通道来说，始终有最窄小的部分即“喉道”，在此“架桥”就是我们所说的“卡喉”作用，桥塞堵漏剂材料就是针对这些“喉道”部位发挥架桥、堵塞、嵌入等作用来形成机械堵塞，从而达到消除井漏的目的。,桥接堵漏材料的作用原理,.,21,颗粒状材料：必须具有足够的抗压、抗张和抗剪切的强度才能承受由压差引起的弯曲应力和纵向应力。还必须具有足够的硬度，以防止其改变几何形态而降低堵漏效果。一般认为：颗粒状材料的最佳粒径为地层漏失通道开口的三分之一，那么漏失通道很容易被封堵。纤维状材料和片状材料：必须具有足够的强度，才能填塞住颗粒状材料的缝隙，而且必须具有足够的弹性和塑性，才能变形封堵大部分缝隙的有效流动面积。,对桥塞堵漏剂材料的主要功能要求,.,22,从上可以看出：单一材料的封堵能力往往是很有限的，坚硬的颗粒状材料和易弯曲的纤维状和片状材料的复合物才能提供最佳的封堵特性。颗粒状、片状和纤维状堵漏材料之比一般为521或者632，其中片状和纤维状材料在堵漏泥浆中的加量不要超过5，否则将大量吸水使泥浆变稠，导致泵送困难。单一材料的加量在5时，已较大限度的发挥其堵塞能力。,对桥塞堵漏剂材料的主要功能要求,.,23,单向压力封闭剂是一种新型堵漏剂，主要用来封堵砂岩、砾石层、破碎煤层、石灰岩等类地层的孔喉和微裂缝。单向压力封闭剂是采用短棉绒纤维或将某种木质纤维经化学处理和机械加工而制成的自由流动粉末，密度约为0.3g/cm3，表面可被水所润湿，但不溶于水。单向压力封闭剂在正压差的作用下面，能有效地封堵地层中孔喉核微裂缝，在负压差的作用下，能自动解堵。,B、单向压力封闭剂,.,24,泥浆中加入单向压力封闭剂，当井筒内泥浆的液柱压力大于地层压力时，在压差作用下，泥浆中的胶体颗粒和单向压力封闭剂进入地层，单向压力封闭剂的纤维物质在孔喉或微裂缝中架桥形成垫层，泥浆中的胶体颗粒在垫层上形成滤饼，封堵地层中孔喉或微裂缝，使其失去渗透性，阻止泥浆向地层渗漏。当降低井筒内液柱压力，形成负压差，在地层压力的作用下，地层中的流体将单向压力封闭剂和胶体粒子推出孔喉和微裂缝，自动解堵，失去封堵作用。,单向压力封闭剂的封堵机理,.,25,单向压力封闭剂堵漏是有方向性的。因而，在使用单向压力封闭剂堵漏后，要防止起钻产生抽吸，再次引起井漏。其封堵效果与纤维种类、形状、粒度分布、可塑性和空间等因素关系密切。不规则的纤维结构便于形成较好的骨架结构，适当的大中小粒度分布比单一的粗纤维封堵要快，具有适当的可塑性的颗粒比刚性颗粒形成的骨架结构好，具有空间结构而又带有可塑性的纤维物质是较好的堵漏和防漏物质。单向压力封闭剂的尺寸必须与漏层孔喉或微裂缝的尺寸相匹配。它既可以单独使用，也可以与其它堵漏剂复配使用，进一步提高堵漏效果。,单向压力封闭剂的特点,.,26,单向压力封闭剂封堵效果试验：,.,27,四、井漏的预防,.,28,五、井漏的处理,井漏是钻井工程中常见的井下复杂情况之一，为了更好地堵住漏层，处理井漏时应注意以下几点：1、分析井漏发生的原因，确定漏层的位置、类型及漏失程度。2、在钻井中发生井漏，如果条件许可，尽可能强钻一段，确保漏层完全钻穿，以免重复处理同样的问题。3、堵漏泥浆的配制必须按要求保质保量。4、施工时如果能起钻，应尽可能采用光钻杆，下至漏层的底部。5、施工过程中要不停地活动钻具，避免卡钻。6、采用桥塞剂堵漏，要卸掉循环管线及泵中的滤清器、筛网，以免堵塞憋泵。7、憋压试漏时要缓慢进行，压力一般不能超过3MPa，避免造成新的诱导裂缝。8、施工完成后，各种资料收集齐全、准确。,.,29,对由于诱导裂缝产生的井下漏失，通常采取得措施有以下几方面：、降低泥浆密度。降低泥浆密度时应降低泵排量，循环观察，不漏时再逐渐地提高泵排量至正常值，同时应维持泥浆的各项性能。、钻进浅层中胶结差的砂层、砾石层或中深井段渗透性好的砂层时，发生井漏，可提高泥浆的粘度、切力，通过增大泥浆进入漏层的流动阻力来制止。也可配制高般土含量的稠浆，挤入地层。、深井钻进中井漏，在保证井壁稳定和携带岩屑的,五、井漏的处理,.,30,五、井漏的处理,前提下，降低泥浆的粘度、切力来减低环空压降和下钻时激动压力来制止井漏。、对于井垮划眼时，泵压高憋漏地层，应降低泵排量。由于钻进速度过快、环空钻屑浓度过高引起的井漏，在可能的条件下，增加泵排量或控制钻速。、泥浆粘度较高或静止时间长的深井，一次下到底，开泵过猛产生的井漏，应立即起钻静止，然后分段下钻循环，并控制泵压，防止再次井漏。、对由于加重不均匀而发生的井漏，应立即起钻静止，再次下钻到底加重时控制加重速度。,.,31,五、井漏的处理,对于存在自然漏失通道的井漏应采取堵漏的方法。桥接材料堵漏法有挤压法和循环法。1、挤压法、尽可能照准漏层。、根据漏失情况配制堵漏泥浆。堵漏泥浆量为覆盖全部漏层再加1025m3。、确定漏失层段，将光钻杆或带大水眼的钻头的钻具下至漏层顶部10300米的位置，泵入堵漏泥浆。在条件许可时最好关井挤压，环空压力最好控制在25MPa，不可超过井口和地层的