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中图分类号:D722 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)19-0278-01
钻进过程中泥浆或水泥浆漏入地层的现象称为钻孔漏失。钻孔漏失会给钻进工作带来许多不利,但在石油钻中它往往有是发现油、气层的预兆。发现钻孔漏失,应先进行测试,取得漏层资料后再确定堵漏技术措施。
一、钻孔漏失原因解析
1、渗透性漏失
渗透性漏失多发生在粗颗粒的为胶结或胶结较差的渗透性良好的砂岩和砂砾岩中,这种漏失主要是孔内压力不平衡造成的,即泥浆的当量循环密度超过了地层压力系数,使泥浆漏入地层。渗透性漏失一般漏失量较小,漏失速度较慢。这种漏失一旦发生,可一直持续到泥浆中固体颗粒被地层孔隙阻挡住,泥浆在地层孔隙中逐渐形成泥饼才会停止,否则将一直进行下去。
2、天然裂缝、溶洞性漏失
钻进过程中遇到天然裂缝和溶洞时,尽管泥浆液柱压力很低,也会发生漏失。同样,钻进断层、不整合地层和地层破碎带也会发生不同程度的钻孔漏失。裂隙性漏失的特点是漏失泥浆数量多,漏失速度很快,通常只能用封堵剂或下入技术套管来解决。
3、地层被压裂造成的钻孔漏失
钻孔内压力过大,地层会被压出裂缝,造成钻孔漏失。当钻孔内压力与地层压力的压差超过地层的抗张强度和钻孔周围的挤压应力时,地层就会被压出裂缝。钻进过程中多是由于泥浆流变参数不合适,钻进工艺措施或操作不当造成地层压裂而出现漏失。
二、钻孔漏失的判断
1、从岩层结构判断
因为在钻探中,初次漏失往往发生在孔底。发现漏失后,首先应对钻探取上的岩心进行分析,观察接近孔底的岩心 是否有松散、裂隙、节理发育或溶蚀等情况,完整程度如何。若没有岩心情况下,也可以联系检查孔资料、水文地质情况,搞清楚靠近孔底这一层位的岩性,是否是含水层、漏失层和破碎带等。
2、从钻进过程中判断
如果在钻进过程中突然出现漏失,并伴有钻速突然加快或钻具坠落,则应考虑是否遇到了破碎带、大裂隙或大溶洞。
3、从孔内水位判断
当在不含水地层中发生孔底漏失时,则孔内没有稳定水位,即所谓全孔漏失。当在含水的漏失层中发生孔底漏失,稳定水位与地下水位一致。而在孔壁产生漏失时,若漏失层为非含水层,则稳定水位将在漏失层之下;若漏失层为含水层,则稳定水位可能在漏失层之上,也可能在漏失层中,根据动水位与稳定水位可以大致判断漏失量。
三、漏失层位的确定
1、现场简便测定法
(1)止水测定法利用橡皮胶囊充水把孔内漏失层隔开,来测得漏失层的顶部。
(2)隔离压力试验法用逐孔段开泵检查压力变化的办法来判断漏失层底部。
2、井温测定法
利用地温梯度的突然变化,以电测井温的办法来确定漏失位置。在正常条件下,孔内水的温度总是随孔深增加而逐渐变大的。当有漏失层存在时,往孔内泵入泥浆后,由于泥浆漏入地层,而使漏失层处的井温曲线突变。
3、钻孔测漏仪(钻孔流量计)
测漏仪可测定钻孔漏失的位置、厚度和漏失量相对大小。其井下部分就是一个涡轮流量计。常用的有LWJ-73井内涡轮流量计、JCL-1型钻孔测漏仪等。
四、常用堵漏浆液分类及使用
(一)水泥堵漏 :在水泥浆液确定时时,应考虑具有流动性好、易于泵送、凝结时间合理、早期强度和终凝强度高、保证能顺利进入岩层的微细裂隙。
(二)惰性材料堵漏:用不与冲洗介质发生化学作用的材料,以充填方式堵塞钻孔裂隙或漏失通道;可加在泥浆、水泥和化学浆液中。
1、堵漏工艺
1)循环堵漏对深孔、长漏失段、泥浆消耗大的钻孔,可把惰性材料加在泥浆中,以防漏和堵漏。
2)堵漏对漏失严重的孔段,孔内不返水,冲洗液供不应求时,可将堵漏泥浆泵送到漏失孔段,待沉淀2-5h,即可继续钻进。
3)孔口灌送对浅孔部位的严重漏失层,在需提高材料的浓度和粒度时,如采用泵送定有困难,可采用孔口灌注。
4)惰性材料堵漏丸将惰性材料掺合在粘土球中,制成堵漏丸。送到孔内漏失段,而后下外搅捣,使其挤到孔壁缝隙中,以封堵漏失层(最长用的)。
5)孔内分段堵漏
孔内某孔段漏失,不需全孔堵漏时,可使用胶囊封隔器。在孔内所需部位“架桥”,再用泵灌堵漏。
(三)常用化学浆液护壁堵漏
“氰凝”浆液堵漏与护壁:材料遇水以后能立即发生化学反应,产生CO2气体,使浆液发泡,发热膨胀,并最终生成一种不溶于水的有一定强度的泡沫凝胶体。
“氰凝”浆液的改性与灌注方法
常用的改性品种有:水溶性氰凝和氰凝-水泥浆。其中,前者的预聚体由过量的多异氰酸脂与水溶性聚醚聚合而成,后者是由氰的浆液加上一定量的水泥组成的浆液,它既有水泥浆液硬化后强度高的优点,又有氰凝浆液的优点。氰凝浆液的灌注属单液灌浆,常用的孔内灌注器有水压活塞式和机械活塞式两种。
钻进过程中泥浆或水泥浆漏入地层的现象称为钻孔漏失。钻孔漏失会给钻进工作带来许多不利,但在石油钻中它往往有是发现油、气层的预兆。发现钻孔漏失,应先进行测试,取得漏层资料后再确定堵漏技术措施。
一、钻孔漏失原因解析
1、渗透性漏失
渗透性漏失多发生在粗颗粒的为胶结或胶结较差的渗透性良好的砂岩和砂砾岩中,这种漏失主要是孔内压力不平衡造成的,即泥浆的当量循环密度超过了地层压力系数,使泥浆漏入地层。渗透性漏失一般漏失量较小,漏失速度较慢。这种漏失一旦发生,可一直持续到泥浆中固体颗粒被地层孔隙阻挡住,泥浆在地层孔隙中逐渐形成泥饼才会停止,否则将一直进行下去。
2、天然裂缝、溶洞性漏失
钻进过程中遇到天然裂缝和溶洞时,尽管泥浆液柱压力很低,也会发生漏失。同样,钻进断层、不整合地层和地层破碎带也会发生不同程度的钻孔漏失。裂隙性漏失的特点是漏失泥浆数量多,漏失速度很快,通常只能用封堵剂或下入技术套管来解决。
3、地层被压裂造成的钻孔漏失
钻孔内压力过大,地层会被压出裂缝,造成钻孔漏失。当钻孔内压力与地层压力的压差超过地层的抗张强度和钻孔周围的挤压应力时,地层就会被压出裂缝。钻进过程中多是由于泥浆流变参数不合适,钻进工艺措施或操作不当造成地层压裂而出现漏失。
二、钻孔漏失的判断
1、从岩层结构判断
因为在钻探中,初次漏失往往发生在孔底。发现漏失后,首先应对钻探取上的岩心进行分析,观察接近孔底的岩心 是否有松散、裂隙、节理发育或溶蚀等情况,完整程度如何。若没有岩心情况下,也可以联系检查孔资料、水文地质情况,搞清楚靠近孔底这一层位的岩性,是否是含水层、漏失层和破碎带等。
2、从钻进过程中判断
如果在钻进过程中突然出现漏失,并伴有钻速突然加快或钻具坠落,则应考虑是否遇到了破碎带、大裂隙或大溶洞。
3、从孔内水位判断
当在不含水地层中发生孔底漏失时,则孔内没有稳定水位,即所谓全孔漏失。当在含水的漏失层中发生孔底漏失,稳定水位与地下水位一致。而在孔壁产生漏失时,若漏失层为非含水层,则稳定水位将在漏失层之下;若漏失层为含水层,则稳定水位可能在漏失层之上,也可能在漏失层中,根据动水位与稳定水位可以大致判断漏失量。
三、漏失层位的确定
1、现场简便测定法
(1)止水测定法利用橡皮胶囊充水把孔内漏失层隔开,来测得漏失层的顶部。
(2)隔离压力试验法用逐孔段开泵检查压力变化的办法来判断漏失层底部。
2、井温测定法
利用地温梯度的突然变化,以电测井温的办法来确定漏失位置。在正常条件下,孔内水的温度总是随孔深增加而逐渐变大的。当有漏失层存在时,往孔内泵入泥浆后,由于泥浆漏入地层,而使漏失层处的井温曲线突变。
3、钻孔测漏仪(钻孔流量计)
测漏仪可测定钻孔漏失的位置、厚度和漏失量相对大小。其井下部分就是一个涡轮流量计。常用的有LWJ-73井内涡轮流量计、JCL-1型钻孔测漏仪等。
四、常用堵漏浆液分类及使用
(一)水泥堵漏 :在水泥浆液确定时时,应考虑具有流动性好、易于泵送、凝结时间合理、早期强度和终凝强度高、保证能顺利进入岩层的微细裂隙。
(二)惰性材料堵漏:用不与冲洗介质发生化学作用的材料,以充填方式堵塞钻孔裂隙或漏失通道;可加在泥浆、水泥和化学浆液中。
1、堵漏工艺
1)循环堵漏对深孔、长漏失段、泥浆消耗大的钻孔,可把惰性材料加在泥浆中,以防漏和堵漏。
2)堵漏对漏失严重的孔段,孔内不返水,冲洗液供不应求时,可将堵漏泥浆泵送到漏失孔段,待沉淀2-5h,即可继续钻进。
3)孔口灌送对浅孔部位的严重漏失层,在需提高材料的浓度和粒度时,如采用泵送定有困难,可采用孔口灌注。
4)惰性材料堵漏丸将惰性材料掺合在粘土球中,制成堵漏丸。送到孔内漏失段,而后下外搅捣,使其挤到孔壁缝隙中,以封堵漏失层(最长用的)。
5)孔内分段堵漏
孔内某孔段漏失,不需全孔堵漏时,可使用胶囊封隔器。在孔内所需部位“架桥”,再用泵灌堵漏。
(三)常用化学浆液护壁堵漏
“氰凝”浆液堵漏与护壁:材料遇水以后能立即发生化学反应,产生CO2气体,使浆液发泡,发热膨胀,并最终生成一种不溶于水的有一定强度的泡沫凝胶体。
“氰凝”浆液的改性与灌注方法
常用的改性品种有:水溶性氰凝和氰凝-水泥浆。其中,前者的预聚体由过量的多异氰酸脂与水溶性聚醚聚合而成,后者是由氰的浆液加上一定量的水泥组成的浆液,它既有水泥浆液硬化后强度高的优点,又有氰凝浆液的优点。氰凝浆液的灌注属单液灌浆,常用的孔内灌注器有水压活塞式和机械活塞式两种。