井漏的防止和堵漏措施.doc

井漏的防止和堵漏措施一、防漏1二、漏层的判断3三、常规堵漏方法与堵漏浆液41.观察法42.降低钻井液密度法53.降低钻井液流动磨阻法54.高粘切钻井液堵漏法65.清水强钻解除井漏法66.低密度钻井液强钻进法77.投料、注塞法78.胶凝坂土堵漏浆89.水泥浆910.桥接堵漏浆液11一、 防漏钻井过程中，井漏是最普遍最常见而损失严重的一个突出问题。治理井漏，首先应重在防漏，只有有效地表防漏才能最大限度地减少甚至避免堵漏，而真正有效的防漏主要是防止诱发性井漏。防漏至关重要的内容在于控制好井内液柱压力，而引起井内液柱压力过高的因素很多，他不仅取决于钻井液密度井身结构工程参数和钻井操作，而且还取决于钻井液的性能特别是流变性能。1设计采用合理的井身结构。根据地层状况和气水显示情况以及地层压力系数变化和漏失情况，考虑到钻井手段和目的，设计采用合理的套管程序，以达到最大限度地封隔破碎裂缝发育洞穴性地层和活跃性气水层和高低过渡带以免钻井时低压地层产生高压差的目的。2根据预告的地层压力，设计合理的钻井液密度，并结合实钻情况，及时合理地调控维持钻井液密度，实现近平衡钻井，从而尽可能降低钻井液液柱压力。对于无气的低压层段最好选用水或聚合物钻井液，钻进中搞好固控以控制钻井液密度的相对稳定。3优控钻井液流变性能。在保证井眼良好净化的前提下，应尽可能调低钻井液的粘度切力特别是静切力，从而最大限度地降低环空循环当量密度和减轻压力激动。防止诱发性井漏弱凝胶钻井液显得尤为重要。一般情况下，不论钻井液密度高低，漏斗粘度3050秒，初切15pa，终切小于2.512.5pa，动切力小于10 pa。4气层钻进易发生井喷和井漏，防喷和压井工作是防止井漏的重要环节，应搞好液面监测严密控制钻井液密度，起钻严格按规程灌满钻井液，尽平衡钻进等防止井喷。一旦发生井喷需要压井，也应严格控制压井液密度，防止井漏发生。5严格钻井操作避免过高的压力激动。特别是易漏层段和气层钻进中，选用合理的排量，避免过高的环空返速，控制起下钻速度，平稳操作，下钻到底后应先转动钻具515min破坏钻井液结构后再缓慢地开泵，超深井段必要时可分段低排量低泵压循环。6避免环空障碍。维持优良的钻井液防塌性、防卡性、流变性和失水造壁性，以保证井壁的稳定、井眼的净化和有效的环空水力值，从而避免环空泥环、砂桥、钻头泥包等引起的阻卡造成的井漏。7钻进已知的裂缝发育、破碎地层的易漏层段和预计漏层前，在钻井液中加入堵漏材料（桥塞剂、单封剂、PCC、DTR堵剂等）24%以防漏。8高密度钻井液钻进气层、易漏层段，维护处理加重时要严格坚持“连续、均匀、稳定”的原则，以免局部钻井液密度过高而压漏地层。处理泥浆时，井内泥浆密度拨动不大于0.03g/cm3。9应尽可能地避免上裸眼井段试压。若不能避免，应采用阶梯性钻井液密度的方法循环加重方法井下封隔器隔离试压等方法进行试压。尽量避免井内地层薄弱处，在试压时井漏。二、 漏层的判断1观察钻进反应判断法：通过钻时、泵压、出口泥浆量，岩屑的变化分析而判断漏层位置。钻进中钻速明显加快、泵压降低、出口泥浆量减少、返出岩屑少而裂缝发育，漏层一般在井底；钻进中当时发生井漏而漏速转大，漏层一定在井底井底之蛙而且可能钻遇天然裂缝或洞穴。2电测法：1）测井温。井漏层段一般都存在流体，温度变化转大，可利用井温变化曲线判断；2）测电阻率法。井漏层段存在流体，而各种流体与地层岩石的电阻差异转大；3）转子流量法。井漏时下入一个安在单根电缆上的小型转子流量计，并从上到下测出各井深位置的流量变化。流量记录突然增大处就是漏层。3回声仪法。测试井内钻井液密度液面深度，推算出地层压力，从而为确定漏层和堵漏方法提供依据。4分段循环法。对于长裸眼井漏、漏层位置不清时，采用等量法分段循环并注水泥塞封隔漏层。5浮筒探液面法：视待测井深，用一根足够长的钓鱼线，一端系一个具有一定重量的空瓶（瓶口封严），下入空井内，当密封瓶接触液面时手感悬重会明显下降，重复23次，确认悬重变化明显并在同一井深时，即可上收小瓶，求得回收的线长，即为静液面井深，从而推算出地层压力确定出漏层。此法受可测井深限制。6综合判断法：对于长裸眼漏层位置不清时，可通过对裸眼井段的压力系统分析及压力系数情况、钻时资料、气水显示层位岩性变化情况和起下钻阻卡情况等进行综合了解分析。如果钻时变化转大，起下钻转阻卡固定位置且压力系数又相对转低，很可能是漏失层段。三、 常规堵漏方法与堵漏浆液任何一种堵漏方法和堵漏剂并不能对所有的井漏均能有效，它们因漏失层位、漏失强度、漏失通道类型和走向形状等不同而堵漏效果各异，因此，应正确地合理选择堵漏方法、堵漏剂。1. 观察法原理：钻井液通常是具有触变性的液体（除水和无固相外），利用静止增稠从而增大 钻井液在地层通道中的流动阻力以止漏。同时，除无固相以外的钻井液是一种多级多相分散的胶质悬浮体系，静止后在一定压差作用下，其中的钻屑和坂土颗粒（以及加重剂）进入漏失通道并形成坚实泥饼以止漏。施工要点：将钻具起至安全位置，静止824小时后缓慢开泵，小排量循环观察，不漏可恢复钻进。适用范围：对付漏失小于5m3/h的渗透性地层漏失和微裂缝漏失十分有效；对付漏速不很大，井较浅的水平裂缝漏失（H小于1200m）；适用于深部诱发性的垂直裂缝漏失（如起下钻过猛、开泵泵压过高造成的深部漏失）。特点：方法简单、方便、经济见效快，但对于大裂缝和破碎性地层及洞穴类地层的漏失无效。安全注意事项：防卡、防喷、起钻中按规程灌满泥浆；气层段静止观察时严格注意溢流情况。2. 降低钻井液密度法原理：降低钻井液密度能有效地减少甚至完全消除过高的压差以平衡地层孔隙压力。施工要点：首先根据漏失性质，综合考虑裸眼井段各层压力和显示情况，确定安全的最低钻井液密度；根据地层压力确定降密度方案及加入量。在对其它性能影响不大时，加水降低密度最有效且经济，加入稀浓度的处理剂液，可降低密度且能保持原有性能，降低密度幅度不大时也可用优质轻钻井液。加柴油但用量受限且不大经济。经确定的方案及加量在一个循环周以上连续、均匀“细水长流”地加入以达到均匀地降低钻井液密度到要求；低泵压小排量地循环观察，不漏再逐渐将泵压、排量提高到钻进要求，仍不漏即可恢复正常钻进。适用范围：适用于压差引起的渗透、孔隙性漏失，但降低钻井液密度的幅度受到裸眼段高压层压力的限制。特点：方法简便、见效快、经济，但受一定条件（油气水显示和超低地层压力等）限制。注意事项：防喷、防塌、防降低密度不均匀和过猛；储备足够的高密度钻井液、石粉及堵漏材料。3. 降低钻井液流动磨阻法原理：钻井液流动惯性和钻井液与井壁流动摩擦将会产生一定的正压作用力，即钻井液循环压耗。降低循环压耗也可止漏。施工要点：在保证钻井液携带、悬浮固相能力的前提下，尽可能地调低钻井液的粘度和切力，以改善流变性能（原钻井液粘切高时）；可混入适量减阻剂，以提高钻井液的润滑性，降低摩阻；调整时要均匀处理，小排量循环。使用范围：仅适用于漏速、漏失量较小的渗透性漏失。注意事项：调整流变性不能过猛以防止携砂和悬浮不良造成沉砂等卡钻，同时应保持其它性能符合设计要求。4. 高粘切钻井液堵漏法原理：向漏层替挤高粘切钻井液段塞或让其自然漏进地层使其在漏失通道中形成具有一定胶凝强度的“堵塞”从而达到解除井漏的目的。施工要点：地面配制好坂土含量815%的高粘切钻井液3050方，保持一定的可泵性，然后将其替入到漏层段以完全能封完为准，立即将钻具起到安全位置，自然静侯或关挤。适用范围：对付漏层清楚的小型漏失，有时对中等程度的浅层漏失也有效。特点：风险小、经济简便，但不适合对付大漏。堵漏强度低，乘压能力弱。注意事项：保持钻具及水眼的畅通，顶替过程中注意活动钻具，注意防卡。5. 清水强钻解除井漏法原理：在堵漏无效或已知只能用清水钻过的层段，用清水快速穿过负压地层以便于下套管封隔。施工要点：强钻进段必须无气层和易坍塌层；地面应具有足够的水源准备；地面准备100方左右的高粘切钻井液（比重1.051.10g/cm3，T 80100s）；强钻中应保持足够的排量防沉砂卡钻、防断钻具，接单根动作应快，经常活动钻具；起钻前应注入高粘切钻井液1525方冲砂垫底；强行钻完漏层段并下套管封隔。适用范围：适用于堵漏无效严重井漏的无气层段和已知的负压严重漏失井段。特点：损失小、见效快、简便，但因易沉砂卡钻而有一定的风险性，并受到地面水源的限制。注意事项：防喷、沉砂卡钻、防塌、防断钻具。6. 低密度钻井液强钻进法原理：用低密度钻井液强行钻穿严重井漏堵漏无效的异常高压层段以解除井漏。施工要点：依平衡强钻裸眼井段相对最高地层孔隙压力，确定轻钻井液的密度；按确定的密度准备足够的钻井液（一般150200方），仅要求悬浮稳定性和一定的失水造壁性能；强钻中要求严格工程参数和钻井操作。适用范围：仅适用于裸眼内存在低压气层而严重漏失堵漏无效而且清水不能强钻的井，且强钻井段不太长。特点：相对于反复堵漏而言，经济高效简单易行注意事项：防喷、防卡、防断钻具、防塌和防无谓损耗钻井液。7. 投料、注塞法原理：空井投入大量填料（如石块、砖块、干粘土、泥球或尼龙带、重晶石和石灰石等堵塞料）以尽快建立井壁漏失隔墙，为实施其他堵漏方法打下基础以解除井漏。施工要点：首先确认漏层是大裂缝、溶洞或大孔穴后，向空井中投入填料，下带尖钻头的钻具拨挤，然后进行其它方法的堵漏；投入填料应根据漏失强度等预测漏层形状，通道大小等进行分析加以选择，最好是先投石块类硬料再跟投泥球、干粘土类较软料或重重晶石等细颗粒硬塞；重晶石塞配方按清水：CMC：重晶石粉=100：0.10.2：200250，石灰石塞配方按清水：CMC： CaCO3=100：0.1：150200，配制数量要足以建立固体塞，配制时要连续搅拌，浆体不能静止。适用范围：适用于漏速大于100m3/h到有进无出的大裂缝、溶洞、大孔穴地层并且用其它方法无法建立隔墙的特大漏失井。重晶石塞、石灰石塞主要用于喷、漏并存井起分隔作用，以便于压井，堵漏分步作业。特点：对于特大漏失井建立隔墙确实效果显著，多用于大尺寸上部井段。注意事项：防止钻具拨挤时卡钻。8. 胶凝坂土堵漏浆配方：1）石灰乳坂土浆-比重1.35g/cm3左右的生石灰浆：坂土原浆（坂土：水=1：56）=3：11：3；2）石灰水玻璃坂土浆-比重1.35g/cm3左右的生石灰浆：含水玻璃25%的比重1.101.12g/cm3坂土原浆（清水+1520%坂土+25%水玻璃）=3：11：4 。3）石灰高聚合物坂土浆-清水：坂土：生石灰：PHP（最好PAM）=100：1015：2：0.010.1。堵漏原理：利用石灰、水玻璃、高聚物与坂土粒子形成胶凝特性，特别是进入井下后一定温度作用下形成的胶凝物强度要增加，从而堵塞漏失通道。稠化时间与浆液密度：稠化时间以保证从地面到漏层的注入过程中必要的可泵送性为准，浆液密度应接近钻井液密度（特别是气层段）。注入量：要能完全覆盖漏失层段并附加510m3。施工要点：首先根据漏失速度大小和漏层段长度以确定配制量；按配方配制需要量的浆液，配制时应注意灰浆不宜存放过久，与坂土原浆或含水玻璃的坂土浆或高聚合物坂土浆混合时必须观察胶凝程度，不宜胶凝程度，而且要即配即用；光钻杆下到漏层底部，低排量泵泵入浆液并顶入漏失层段，立即起钻至安全井段，静侯48小时（注入过程中要保证低转速转动钻具而且连续注替）。适用范围：适用于微漏中漏且漏层清楚的裂缝性浅层漏失，不适用于活跃水层和存在过高压力气层漏失井。堵塞强度低、承压弱、不具备永久性。注意事项：防地面丧失流动性和泵送性、防止粘卡、防配石灰浆时烧伤人。9. 水泥浆配方：1）水泥原浆-油井水泥：水=100：5060（视井温稠化时间决定加催缓凝剂与否或其用量。2）快干水泥浆-100%油井水泥+5060%清水+35%CaCL2（或加615%水玻璃或23%硫酸铝。3）胶质快干水泥浆-比重1.701.80g/cm3的水泥原浆与水玻璃坂土浆（清水：坂土：水玻璃=100：1520：2050）按1：1左右的比例与漏层混合，其最佳配比最好以小型试验确定。4）胶质水泥浆-油井水泥+6070%水+24%坂土+调稠剂5）柴油水泥浆-柴油：工业凡士林：水泥=100：0.10.2：200500，即配即用，不宜久存。堵漏原理：水泥浆泵送到井下漏层中，一定时间后，水泥浆将从新形成具有相当强度的固状体，而与地层胶结连为一体，从而填塞了井下漏失通道以达到解除井漏的目的。加有CaCL2水玻璃等催凝剂的快干水泥浆或胶质快干水泥浆凝固更快、时间更强强度更大堵塞效果更好。而柴油水泥浆不遇水难以凝固当它与活动水接触后即水置换柴油从而水泥浆凝固建立堵塞隔墙。稠化时间：以保证整个堵漏施工过程安全的时间而定初凝时间。浆液密度：原则上堵塞水泥浆应偏低为好，但为保证水泥浆凝固后的强度，提高地层承压能力，通常水泥原浆和快干水泥浆的密度1.801.85g/cm3，而胶质快干水泥浆和柴油水泥浆的密度以配方所具有的密度为准。加量及注入量：一般推荐816吨油井水泥，注入量应按2/3的水泥浆注入漏层并余2.24.4方在井内形成水泥塞计算。施工要点：1）根据漏层深度和井温，漏失特征选择响应的水泥浆类型；2）准确计算水泥浆量和初凝时间（其中初凝时间既不能远大于水泥堵漏作业的施工时间造成水泥浆完全漏入地层孔道深处，也不能太短而提高固结造成“钢筋水泥”，应与施工完时间基本吻合），并通过小型试验确定所选水泥浆的配方，现场施工前必须复查试验，一般情况下选稠化时间是施工时间加12小时；3）下光钻杆到漏层顶部，用压裂车配打水泥浆（或快干水泥胶、胶质快干水泥浆）或泵送柴油水泥浆，准确顶替水泥浆到要求位置，迅速将钻具起到 位置（有条件的最好再循环一周钻井液以清除可能出现的水泥环），而后静侯和蹩压或关井候凝824小时；配打水泥浆、快干水泥浆或胶质快干水泥浆或泵送柴油水泥浆前均应注入隔离液。施工方法：1）平衡法：注入泥浆后，井筒液柱压力大于漏层压力，使水泥浆量2/33/4进入漏层，随后液柱压力与漏层压力相平衡，其中要求钻杆内水泥浆面高出环空水泥浆面100200米，以保证起钻后水泥凝固强度好、无夹心。该法适用于漏失层性质单一，并有一定液面的情况；2）蹩压法：在水泥浆不易进入漏层，采用平衡法不见效时，可进行加压把水泥浆蹩进漏层，促成堵漏。a循环加压-注完水泥后，起钻到水泥塞以上，循环钻井液利用循环泵压把水泥浆挤入漏层，一般以58Mpa的泵压为宜；b直接加压-在注入水泥浆至顶部位置后立即关封井器蹩压，把水泥浆直接挤入漏层，并立即起钻静候，此法风险较大，仅适用于水泥净浆。c间接加压-钻具起到安全井段（最好是水泥浆面）后，关井挤入水泥浆入地层，此法安全，适用于上述泥浆类型。3) 卡喉法-适用于漏速大、压力低、连通性好的地层，就是让注入的水泥浆在漏层孔道的狭窄处凝固，避免全部漏入地层通道，多限于浅层表层漏失。适用范围：适用于单层漏速20m3/h到完全不返的水平漏层和深部诱导裂缝的部分到完全漏失井，其中快干水泥浆、胶质快干水泥浆和水泥原浆（或加入缓凝剂）不适合水层堵漏，而且前两种仅限于浅部到地表漏失的堵漏，柴油水泥浆适用于堵水层漏失。成功率：水泥浆堵漏成功率不太高，一般平均仅28%左右，而且风险性较大，但较经济。注意事项：防蹩泵、防实心铁杆、防卡钻。10. 桥接堵漏浆液配方要点：1）桥浆浓度的确定：如果仅以配浆密度而言，桥浆浓度选择可参照下表，但具体选择时还应综合考虑漏速、漏量、漏层压力、液面深度和漏层段长、漏层形状等因素加以选择，一般范围是520%，对漏速大、裂缝大或孔隙大的井漏，应用大粒度、长纤维、大片状的桥堵料配成高浓度浆液。反之，则用中小粒度、短纤维、小片状的桥接剂配成低浓度浆液。基浆密度与堵漏剂加量关系基浆密度（g/cm3）堵漏剂加量（重量体积比，%）1.101.506201.501.804151.802.30282)桥接剂级配：桥接剂可分为三类-硬质果壳（核桃壳等）薄片状材料（云母、碎塑料片等）、纤维状材料（锯末、甘蔗、棉子壳等）。桥接剂级配比例的合理选择对于提高堵漏成功率至关重要，通常搭配比例是粒状：片状：纤维状=15：12：0.51，现场具体搭配比例可参照下表桥接剂现场搭配比例漏速（m3/h）配 比小于2核桃壳（712目）：锯末或甘蔗（小于6目）=25：23：12210核桃壳（712目）：云母（小于6目）：锯末（或甘蔗渣小于6目）：棉籽壳=510：25：13：131030核桃壳（512目）：云母（小于6目）：锯末：棉籽壳=612：35：23：23060核桃壳（49目）：云母：锯末：棉籽壳=814：35：23：23大于60核桃壳（49目）：云母：锯末：棉籽壳=1016：46：24：243）基浆及性能：基浆通常选定钻井井浆，有时用含坂土8%左右左右的新浆，基浆性粘度和切力要适当，不能太低也不能过高以防桥接剂漂浮和下沉以及桥浆丧失可泵性，通常漏斗粘度以3050s。桥堵原理：当桥浆泵至井下漏层后，整个桥浆的多功能作用及工程措施的配合作用，使堵漏材料在漏经地层时进行挂阻架桥、堵塞嵌入、拉筋、渗滤成厚泥饼填塞，加之整个体系的高粘切阻力在井下漏层通道窄小部位卡喉以及静侯中材料吸水膨胀，从而形成具有一定强度的绵密堵塞以解除井漏。桥浆密度、配制量和注入量：1） 桥浆密度应近于钻进的井浆密度；2） 配制量应以漏速大小，漏失通道形状和段长以及井眼尺寸等综合分析确定，通常范围是2050m3;3） 注入量以能全部覆盖漏层段并附加210m3为宜，通常是1025m3。桥堵施工要点：1）“循环法”堵漏工艺a、往钻井液中加入一定级配的桥接剂38%，不超过8%；b、边钻边堵时，必须采用大水眼钻头；c、含桥接剂的钻井液应有一定的可泵性；d、严防卡钻e停用固控设备防除掉桥塞剂。此法适用于漏层刚钻井，还未暴露完全的井段；钻遇渗透性的或小裂缝的多漏失层段；漏层位置不清楚的漏失井段；井口无加压装置的漏失井。2）“挤压法”堵漏工艺a、根据井漏情况综合分析，确定好桥浆浓度、级配和配制数量。b、在地面配浆罐连续搅拌条件下，最好通过加重漏斗以纤维状-颗粒状-片状顺序配够要求的桥浆、防漂浮、沉淀和不可泵。c、确定准漏失层段，将带大水眼钻头的钻具下到漏层顶部30300m位置，立即泵入即配好的桥浆到漏失层段，在井下条件允许时最好直接关井挤压，控制压力在0.55Mpa内，直到井下能维持压力1030分钟后，泄压开井，起钻到安全井段加压静置43小时，此法适合于漏速小、井筒易满，不宜压差粘卡井；井漏严重、井筒不易满且易粘卡的井，应起钻到安全井段，关井挤压，如不能承压泄压静侯8小时以上，如能承压应控压0.55Mpa静候8小时以上。d、桥浆进入地层的量应为注入量的2/3到全部，如果桥浆不易进入漏层，为防“封门”，必须采取上述挤压方式进行间隙法挤压，即间隔1030分钟挤压一次。e、对于漏层不清的井，可采取注较大量的桥浆进行全部覆盖可能的漏失层段，然后关井挤压堵漏。f、挤压法施工时，应坚持“通、替、拨、挤、静、准、补、试”作业程序要求。“通”保证井眼、钻具、地面管线通；“替”连续不断、一次性替入，防“夹心”；“拨”钻具下放到漏层位置转动和上下活动以分散“封门”的桥浆；“挤”循环渐进逐步提高压力，尽可能将桥浆挤进漏层，挤压应考虑到整个井筒地层的承牙能力，一般而言，刚开始时挤压力不得超过5 Mpa；“静”静候或加压静候一定时间（一般8h）以让堵塞充分牢固强化；“准”钻具下深准、计量、替量准；“补”不能一次性成功的井应采取“补”措施，方法有改变桥浆配方、其它堵漏方法等进行第二次作业；“试”恢复钻进前应对漏层试压，可用泥浆泵循环和替入相当密度的钻井液循环试压，达到要求即可钻进。桥堵浆适用范围：适用范围广，浅井到超深井、负压异常高压地层的渗透漏大漏均能适应。堵活动水层漏失，效果下降。特点：配方灵活，简单易行，覆盖面广，施工方便、安全，风险小，经济见效快，效益好，对环境和钻井液无化学污染。因此，1桥接堵漏应用普遍，成功率高，平均成功率65%。注意事