邵 方

（中原石油工程有限公司鉆井三公司，河南 濮陽(yáng) 457001）

隨著我國(guó)鉆井工程不斷發(fā)展，針對(duì)鉆井工程中常見(jiàn)的井漏問(wèn)題，已經(jīng)采用較為完善的防漏堵漏工藝?，F(xiàn)階段石油鉆井工程要求日益嚴(yán)格，需要進(jìn)一步提高防漏堵漏工藝水平，在面對(duì)石油鉆井工程中井漏問(wèn)題時(shí)，可以快速制定防漏堵漏施工方案，將井漏問(wèn)題造成的影響控制在最小范圍內(nèi)，從而保證石油鉆井工程質(zhì)量，避免石油資源浪費(fèi)。

1 石油鉆井工程中防漏堵漏工藝

1.1 防漏堵漏工藝運(yùn)用的重要性分析

鉆機(jī)在石油開(kāi)采作業(yè)中因速度、自身性能等因素影響，極易出現(xiàn)井液滲漏問(wèn)題，嚴(yán)重影響后續(xù)石油開(kāi)采工作進(jìn)程，甚至導(dǎo)致石油資源浪費(fèi)。針對(duì)這一現(xiàn)狀，為有效提高石油鉆井工程質(zhì)量，需要采用防漏堵漏工藝技術(shù)，其不僅可以預(yù)防井漏問(wèn)題，降低井漏問(wèn)題發(fā)生概率，還能夠通過(guò)堵漏技術(shù)，對(duì)已發(fā)生的漏層進(jìn)行堵漏作業(yè)，從而將井漏影響控制在最小范圍內(nèi)，進(jìn)而不耽誤工程施工與石油開(kāi)采工作。

1.2 防漏堵漏工藝要點(diǎn)

石油鉆井工程中鉆井速度不宜過(guò)快與過(guò)慢，最佳鉆井速度應(yīng)控制在50s左右。

在實(shí)際石油鉆井工程中不能始終保持同一開(kāi)泵速度，因?yàn)殂@井深度較深，在鉆井過(guò)程中會(huì)鉆穿不同地層且會(huì)面臨砂橋與井塔下地質(zhì)情況，該系列地質(zhì)對(duì)開(kāi)泵速度的要求差異較大，因此如果一直維持同樣的開(kāi)泵速度，將會(huì)加重井漏問(wèn)題，基于此，為確保鉆井效率以及預(yù)防井漏問(wèn)題，應(yīng)在實(shí)際施工中根據(jù)地質(zhì)條件合理控制開(kāi)泵速度。

當(dāng)石油鉆井工程施工中出現(xiàn)井漏問(wèn)題時(shí)，為保證鉆井排量有序循環(huán)，應(yīng)在井漏發(fā)生時(shí)合理調(diào)控開(kāi)泵，從而將井漏問(wèn)題控制在可控范圍內(nèi)，避免井漏問(wèn)題加重，進(jìn)而排除泥漿。

2 石油鉆井工程防漏堵漏案例分析

以某鉆井工程為例，濮156井設(shè)計(jì)井深3680m，直井。于2019年5月11日一開(kāi)，φ444.5mm×304m。5月19日二開(kāi)，φ311.2mm×2370m。6月3日三開(kāi)。6月4日三開(kāi)鉆至2831m，短起下，短起期間上提困難，開(kāi)泵倒劃時(shí)首次發(fā)生漏失，地層沙二下，巖性：紫紅色泥巖、淺棕色粉砂巖。而后多次采取靜止堵漏、隨鉆堵漏、橋堵、自適應(yīng)堵漏、ZYSD堵漏等堵漏方法，于6月29日19:00恢復(fù)鉆進(jìn)，鉆至井深3192.72m以后不再漏失，地層沙三上，巖性灰色泥巖、淺灰色粉砂巖。

井漏過(guò)程。第一次井漏發(fā)生于6月4日，井深2431m處。因鉆頭上提困難且反漿減少證明出現(xiàn)井漏，該次井漏漏失鉆井液20m3，累計(jì)漏失鉆井液20m3。第二次井漏發(fā)生于6月6日，井深2327m處，該次井漏漏失鉆井液5m3，累計(jì)漏失鉆井液25m3。

堵漏作業(yè)。第一次對(duì)2650-2760產(chǎn)層段開(kāi)展橋堵作業(yè)，首先在6月7日靜堵期間配置濃度15%堵漏漿25m3（隨鉆堵漏劑2t、承壓堵漏劑2t、坂土2t），并于13:00下鉆至2788.90m，打堵漏漿20m3，頂替21m3，頂替期間返漿減少，漏失鉆井液6m3，1h后作業(yè)完成起鉆，3h后短起至2314m，靜止堵漏并關(guān)閉電泵井。其次在6月8日驗(yàn)證漏失開(kāi)泵驗(yàn)漏07:00套管內(nèi)單凡爾開(kāi)泵灌漿，灌漿8.3m3灌滿(mǎn)，停泵后2min內(nèi)液面下降1m，然后液面穩(wěn)定。1、2、3凡爾依次開(kāi)泵，循環(huán)不漏失。09:00由2314m下鉆，11:00下鉆至2763m遇阻，開(kāi)泵循環(huán)沖劃，13:00沖劃眼至2817m，失返，漏失密度1.30g/cm3鉆井液9m3。最后于6月9日開(kāi)展第二次橋堵承壓堵漏作業(yè)，選擇鉆具φ215.9mmPDC鉆頭+φ158mm無(wú)磁鉆鋌+φ158mm鉆鋌×2根+φ127mm加重鉆桿×15根+φ127mm鉆桿，09:00下鉆至套管鞋，灌漿11.4m3灌滿(mǎn)，采用φ160缸套1、2、3凡爾開(kāi)泵循環(huán)不漏失，繼續(xù)下鉆，11:30下鉆至2550m，單、雙凡爾循環(huán)不漏，三凡爾循環(huán)漏失密度1.28g/cm3鉆井液15m3，起鉆準(zhǔn)備進(jìn)行第二次堵漏作業(yè)。在確定鉆井適合第二次堵漏作業(yè)后于22:00下鉆2740m，打堵漏漿20m3，替漿21m3，23:00關(guān)井承壓堵漏，具體流程見(jiàn)圖1。

圖 1 堵漏作業(yè)

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。1）出現(xiàn)漏失現(xiàn)象，起鉆上提鉆具困難。2）應(yīng)綜合考慮井漏預(yù)防與井壁穩(wěn)定，在保證井壁穩(wěn)定的前提下，盡量減小鉆井液密度。3）遇大段鹽膏層需要較高密度穩(wěn)定井壁，控制鉆井液密度。4）在提高密度受到限制的情況，向鉆井液中加入2.5%KCL和5%白瀝青。5）任何工況下開(kāi)泵要平穩(wěn)操作，1、2、3凡爾依次開(kāi)啟，每次掛合不低于3次，至泵壓正常后循環(huán)不低于10min方可增加排量。6）發(fā)生較嚴(yán)重的井漏，建議采用橋漿堵漏不超過(guò)兩次。

3 石油鉆井工程防漏堵漏工藝的運(yùn)用

3.1 泥漿施工過(guò)程技術(shù)

石油鉆井工程是一項(xiàng)十分煩瑣且施工環(huán)節(jié)復(fù)雜的大型鉆井工程，井漏是其常見(jiàn)問(wèn)題。井漏是指鉆井過(guò)程中，井筒內(nèi)鉆井液或其他介質(zhì)（固井水泥漿等）漏入地層孔隙、裂縫等空間的現(xiàn)象，如果井漏問(wèn)題無(wú)法被及時(shí)有效解決，將會(huì)導(dǎo)致井漏問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，最終導(dǎo)致井塌、卡鉆、井噴等安全事故。

基于此，為有效預(yù)防與解決石油鉆井工程中出現(xiàn)的井漏問(wèn)題，應(yīng)采取防漏堵漏工藝技術(shù)。以某井漏案例為例，該鉆井工程鉆程至566m時(shí)發(fā)生井漏，主要表現(xiàn)為只進(jìn)不出，無(wú)法觀察到液面，井壓由8MPa下滑到5MPa，泥漿量減少11m，地層巖性為砂巖。井漏前泥漿性能參數(shù)如下。（密度）：1.11g/cm；FV（漏斗黏度）：40mPa·s；FL（失水）：5mL；PV（塑性黏度）：13mPa·s；YP（屈服值）：6。

針對(duì)該案例，可以采用泥漿施工過(guò)程技術(shù)。在泥漿施工過(guò)程技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中的主要材料為泥漿，而泥漿的黏度與水、水泥等建材質(zhì)量有關(guān)，應(yīng)采購(gòu)高質(zhì)量水泥，嚴(yán)格檢測(cè)施工過(guò)程中所使用的水是否為清潔可飲用水，進(jìn)而避免強(qiáng)堿、強(qiáng)酸、受污染的水混入水泥材料中，進(jìn)而影響泥漿質(zhì)量。最后通過(guò)浴水化等技術(shù)確保泥漿黏度小于50mPa·s。此外，如果在實(shí)際施工是泥漿狀態(tài)不佳，可以在泥漿中添加新的泥漿，從而確保泥漿性。

具體實(shí)施：一開(kāi)井眼323mm，井深200m以下，泥漿體系為聚合物鉆井液體系，采用M一47井泥漿30m、清水30m，加入搬土1000kg、純堿300kg、PF—PAC500kg及FA367300kg，此后泥漿黏度為36Pa·s，密度1.06g/cm，濾失量8mL，泥餅0.5mm，含砂0.3%，塑性黏度8mPa·s。該鉆井工程一開(kāi)底層為地巖，基于地層特性易發(fā)生嚴(yán)重的糊篩問(wèn)題，因此，在此現(xiàn)狀下，為確保鉆井質(zhì)量，應(yīng)開(kāi)啟所有固控設(shè)備。二開(kāi)井眼為244mm，井深1000m，泥漿體系為聚合物鉆井液體系。鉆水泥塞時(shí)加入NaCO200kg處理Ca污染，然后力口COP—LFL500kg、NPAN400kg、PF—PAC300kg及FA367500kg，目的是提高聚合物鉆井液的抑制性，控制好泥巖造漿，其中泥漿性能：黏度38Pa·s、密度1.17g/cm、濾失量5mL、泥餅0.5mm、靜切力1Pa/5Pa、酸堿度數(shù)值為9、含砂0.3%、塑性黏度6mPa·s、動(dòng)切力2Pa。三開(kāi)井眼168mm，井深2250m，泥漿體系為聚合物鉆井液體系，泥漿性能參數(shù)：黏度38S、濾失量4.0mL、泥餅0.5mm、靜切力2Pa/5Pa、pH值8、含砂0.3%、塑性黏度6mPa·s以及動(dòng)切力7Pa。具體性能參數(shù)見(jiàn)表1。三開(kāi)時(shí)出現(xiàn)井漏，對(duì)其開(kāi)展堵漏作業(yè)，選擇φ215.9mmPDC鉆頭+φ172直螺桿+φ158mm無(wú)磁鉆鋌+φ206mm扶正器+φ158mm鉆鋌×2根+φ127mm加重鉆桿×15根+φ127mm鉆桿，1.40（g/cm3）密度、66（Pa·s）黏度、0.2（%）含砂、0.4（mm）泥餅、pH值9、2/7切力井液，2%坂土+1t自適應(yīng)ZYZD堵漏劑+2t單封+0.1t珍珠棉+1t隨鉆堵漏SD堵漏漿，于當(dāng)天19:30開(kāi)始下鉆，20日02:00下鉆至井深2008m，下鉆期間不返漿，單凡爾頂泵不返漿，漏失13.3m3。打堵漏漿堵漏，至4:00單凡爾打1.35g/cm3堵漏漿18m3，替入1.40g/cm3鉆井液25m3，期間均未返漿。5:30短起至套管內(nèi)，靜止堵漏，具體流程見(jiàn)圖2。

表 1 井分段鉆井液性能參數(shù)

值得注意的是，由于石油鉆井工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件影響，泥漿性能會(huì)遭受一定程度影響，因此，為充分發(fā)揮泥漿價(jià)值效用，在施工時(shí)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況制定施工方案。例如，針對(duì)易發(fā)生泥漿攜巖現(xiàn)象的地質(zhì)，應(yīng)管控泥漿黏度；針對(duì)滲透性強(qiáng)的地質(zhì)，應(yīng)開(kāi)展泥漿控制工藝；針對(duì)砂礫巖地質(zhì)，應(yīng)調(diào)整砂石黏度參數(shù)。

3.2 防漏技術(shù)

首先，由于石油資源位于地下，確定石油資源儲(chǔ)存位置是開(kāi)展井漏防漏工作的基礎(chǔ)，因此，為提高防漏工作質(zhì)量，應(yīng)在石油鉆井工程中對(duì)施工地點(diǎn)的地質(zhì)條件進(jìn)行全方位調(diào)查，根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)制定科學(xué)、合理的防漏措施。除此之外，基于石油鉆井工程施工主體為專(zhuān)業(yè)工作人員，因此，為進(jìn)一步確保鉆井工程質(zhì)量以及防漏技術(shù)施工成效，應(yīng)強(qiáng)化施工人員專(zhuān)業(yè)能力，進(jìn)而更好地開(kāi)展鉆井與防漏工作。

其次，應(yīng)對(duì)鉆井深度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)并降低泥漿激動(dòng)壓力。鉆井深度與底層孔隙壓力、破裂壓力、漏失壓力的剖面相關(guān)，基于此，為確保鉆井深度，需要結(jié)合上述三個(gè)層面內(nèi)容分析井下地質(zhì)特征。同時(shí)，在防漏作業(yè)中應(yīng)通過(guò)調(diào)整水泥型號(hào)與密度確保鉆井過(guò)程的壓力平衡。常用水泥按照構(gòu)成材料可劃分為硅酸鹽水泥（P.I）、普通硅酸鹽水泥（P.O）、礦渣硅酸鹽水泥（P.S）、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（P.P）、粉煤灰硅酸鹽水泥（P.F）、復(fù)合硅酸鹽水泥（P.C）。

具體工藝流程如下：井深3680m，三開(kāi)至2831m發(fā)生井漏，時(shí)間為6月10日，截至19:00共灌入密度1.30g/cm3鉆井液5.5m3，配置堵漏劑（2%坂土漿+4t自適應(yīng)ZYZD堵漏劑+1t隨鉆SD，加重至1.27g/cm3）。21：00下鉆至2740m，采用鉆井院自適應(yīng)堵漏材料進(jìn)行堵漏作業(yè)。至22:30打密度1.27g/cm3自適應(yīng)堵漏漿18m3，頂替密度1.30g/cm3替漿21m3，期間均不漏失。短期準(zhǔn)備進(jìn)行承壓，11日00:00起鉆至2300m，開(kāi)始承壓堵漏，共憋擠4.3m3，最高壓力3.3MPa，壓力穩(wěn)不住。等壓力歸零后開(kāi)回水、開(kāi)封井器，自03:00開(kāi)始靜止堵漏，具體流程見(jiàn)圖3。

圖 3 堵漏作業(yè)

3.3 堵漏技術(shù)

以某石油鉆井工程為例，礦井深度為1208m，表層的套管下深110m，當(dāng)進(jìn)行二次鉆井時(shí)礦井深度會(huì)下深到480m，這時(shí)會(huì)發(fā)生20m/h的滲漏問(wèn)題，如果繼續(xù)鉆井，當(dāng)?shù)V井深度達(dá)到850m時(shí)，會(huì)長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，導(dǎo)致泥漿堆積，此時(shí)需要進(jìn)行鉆水泥但極易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，因此需要使用爆破技術(shù)進(jìn)行松動(dòng)，并采取擴(kuò)眼、套管封堵漏層，整個(gè)過(guò)程持續(xù)35d左右，所造成的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失可達(dá)50萬(wàn)元。所以在石油鉆井工程中應(yīng)開(kāi)展防漏技術(shù)，在根源上杜絕井漏事故的發(fā)生：1）控制鉆井深度與速度，當(dāng)井漏速度在3m/h左右時(shí)，須立刻確定滲漏位置，使鉆頭快速穿過(guò)漏層到達(dá)漏層底部并保證鉆頭停止位置與漏層底部呈垂直水平方向，隨后緩慢勻速將堵漏劑注入滲漏位置，確保漏層底部均堵漏完成后迅速將鉆頭拔出并關(guān)閉鉆井。當(dāng)井漏速度在3m/h~5m/h時(shí)，為避免加重井漏現(xiàn)象，在進(jìn)行堵漏時(shí)，可以采取間歇式注漿方法，每次向漏層底部注入3m堵漏漿，直至漏層底部堵漏完成。2）每根立柱下方的時(shí)間應(yīng)該控制在45s~60s。3）泵時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)奶嵘@具，當(dāng)返出的泥漿正常后再使用鉆進(jìn)排量循環(huán)。4）在起鉆的過(guò)程中一定要進(jìn)行灌漿，進(jìn)而避免出現(xiàn)井塔和漏層反吐現(xiàn)象。

常用堵漏工藝技術(shù)包括高效承壓劑復(fù)合堵漏技術(shù)、高效承壓復(fù)合堵漏技術(shù)與水泥相結(jié)合工藝技術(shù)、物理法隨鉆防漏堵漏技術(shù)、復(fù)合化學(xué)凝膠堵漏技術(shù)，學(xué)者將主要探討高效承壓劑復(fù)合堵漏技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。在實(shí)際高效承壓劑復(fù)合堵漏技術(shù)施工中，應(yīng)根據(jù)井漏實(shí)際情況，合理制定堵漏工藝，具體情況見(jiàn)表2。

表 2 高效承壓劑復(fù)合堵漏參數(shù)

在完成堵漏作業(yè)后，為檢測(cè)堵漏是否成功，應(yīng)在堵漏6h后開(kāi)始大排量循環(huán)作業(yè)，并觀察漏層底部在大排量循環(huán)作業(yè)后是否存在漏點(diǎn)，進(jìn)而檢測(cè)堵漏質(zhì)量以及判斷是否需要進(jìn)行二次堵漏。值得注意的是，在高效承壓劑復(fù)合堵漏技術(shù)施工中，為有效提高堵漏成功概率，應(yīng)在堵漏作業(yè)中實(shí)時(shí)觀測(cè)立管與套管的壓力變化，從而維持立管與套管壓力穩(wěn)定，保證堵漏質(zhì)量。

為進(jìn)一步保證堵漏效果，還可以采用化學(xué)凝膠與DF-1材料?；瘜W(xué)凝膠的化學(xué)形態(tài)較為良好，不僅可以隨意改變形狀，還能夠控制成型時(shí)間，從而確保堵漏質(zhì)量。而DF-1材料在復(fù)合化學(xué)凝膠堵漏工藝中的主要作用是激發(fā)化學(xué)凝膠性能，確?；瘜W(xué)凝膠能夠發(fā)揮最大價(jià)值效用。在DF-1材料使用中，最好將該材料的濃度控制在2%以下，以防止DF-1材料影響凝膠化學(xué)屬性。例如當(dāng)井漏問(wèn)題還可以控制時(shí)，應(yīng)在堵漏作業(yè)中緩慢起鉆，進(jìn)而確保堵漏質(zhì)量，此外還能夠?qū)ζ洳捎媚酀{或添加鋸末等材料進(jìn)行復(fù)堵，在復(fù)堵施工中應(yīng)采用憋壓方式。

此外，還應(yīng)選用高效承壓復(fù)合堵漏技術(shù)與水泥相結(jié)合的工藝技術(shù)，從而在大矢量情況下通過(guò)清水盲鉆的方式完成堵漏作業(yè)。具體工藝如下：將鉆頭快速下鉆到漏層處，并首先用水泥封堵漏點(diǎn)，其次再用高效承壓劑進(jìn)行再次封堵，從而在水泥漿與高效承壓劑雙層作用下封堵漏層底部。與此同時(shí)，如果在下鉆過(guò)程中，鉆穿到表層套管內(nèi)部，需要立即采用大量清水清洗鉆具，直至水泥漿固化后打開(kāi)鉆水泥塞。值得注意的是，采用高效承壓復(fù)合堵漏技術(shù)與水泥相結(jié)合工藝技術(shù)進(jìn)行堵漏作業(yè)時(shí)，為確保堵漏質(zhì)量需要準(zhǔn)備充足的清水。如果鉆到砂礫巖層出現(xiàn)井漏問(wèn)題，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，該種井漏程度往往較輕，因此采用物理法隨鉆防漏堵漏就可以完成堵漏作業(yè)。具體工藝如下：超低滲透率泥層的強(qiáng)度與封閉性較高，對(duì)鉆井液具有良好的封堵效果，因此，在實(shí)際操作中應(yīng)讓水流在井眼內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)水流，從而在旋轉(zhuǎn)水流作用下產(chǎn)生超低滲透率泥層，進(jìn)而利用超低滲透率泥層對(duì)漏層進(jìn)行封堵。

當(dāng)井漏問(wèn)題還可以控制時(shí)，應(yīng)在堵漏作業(yè)中緩慢起鉆，確保堵漏質(zhì)量，與此同時(shí)，還要實(shí)時(shí)觀察具體情況，如果現(xiàn)場(chǎng)井漏問(wèn)題較為嚴(yán)重，則應(yīng)快速起鉆，從而根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用40m左右橋接堵漏泥漿量進(jìn)行堵漏，在保證堵漏效果的同時(shí)，確保鉆具不會(huì)受到損壞。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，石油是國(guó)現(xiàn)代建設(shè)的主要資源，其開(kāi)采工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，為確保石油開(kāi)采工程質(zhì)量，工程人員需要不斷完善開(kāi)采技術(shù)。防漏堵漏技術(shù)作為預(yù)防與治理石油鉆井工程井漏問(wèn)題的主要工藝，在實(shí)際運(yùn)用中可以采用高效承壓劑復(fù)合堵漏技術(shù)、高效承壓復(fù)合堵漏技術(shù)與水泥相結(jié)合工藝技術(shù)、物理法隨鉆防漏堵漏技術(shù)、復(fù)合化學(xué)凝膠堵漏技術(shù)有效防治井漏問(wèn)題，從而進(jìn)一步提高石油鉆井工程質(zhì)量，確保石油資源開(kāi)采效率。