钻井液漏失的预防及堵漏方法(油田化学调研作业)

油田化学

钻井液漏失的预防及堵漏方法

学院：石油工程

班级：石工******班

任课老师：******

姓名：****

学号：**********

钻井液漏失的预防及堵漏方法

随着油气勘探开发的深入,钻井过程中遇到的地层越来越复杂,在钻进压力衰竭地层、破碎或弱胶结地层、裂缝发育地层及多套压力层系等时,井漏问题非常突出。由井漏诱发的井壁失稳、坍塌、井喷等问题是长期以来油气勘探开发过程中的世界性难题,是制约勘探开发速度的主要技术瓶颈;同时井漏造成钻井液损失巨大,而在储层发生的漏失对储层的伤害更是难以估量。

1.钻井液的漏失

在钻进过程中，井眼内钻井液大量流入地层的现象称为钻井液的漏失。

井漏是钻井过程中常见的井下复杂情况之一,它耗费钻井时间,损失泥浆,可能引起卡钻、井喷、井塌等一系列复杂情况,甚至导致井眼报废,造成重大经济损失。

1.1井漏的原因

井漏主要是由于钻井液液柱压力大于地层孔隙压力或破裂压力造成的。其主要原因有：

1.地层因素：天然裂缝、溶洞、高渗透低压地层；

2.钻井工艺措施不当引起的漏失：钻井工艺措施不当发生的漏失，主要发

生在上部地层环空堵塞，造成环空憋压引起漏失；开泵过猛、下钻速度

过快、加重过猛造成井漏；

3.井身结构不合理，中间套管下深不够。或不下中间套管致使高低压地层

处于同一裸眼井段，造成井漏。

1.2井漏的分类

根据漏失地层的特点，钻井液的漏失分为三类：

1.渗透性漏失

有高渗透的砂岩底层或砾岩地层引起的钻井液的漏失称为渗透性漏失（见图1-1a）。

特点：漏失速率不高，表现为钻井液池的液面缓慢下降；

2.裂缝性漏失

由裂缝性地层引起钻井液的漏失称为裂缝性漏失（见图2-1b）。引起钻井液漏失的裂缝包括灰岩和砂岩地层中天然存在的裂缝和由钻井液压力将灰岩和砂岩地层压开所形成的裂缝。

特点：漏失速率较快，表现为钻井液池的液面迅速下降；

3.溶洞性漏失

由溶洞性地层引起钻井液的漏失称为溶洞性漏失（见图3-1c）。

特点：一般只出现在灰岩地层，漏失速度很快，钻井液有进无出。

另外，根据钻井液漏失速度还可分为：微漏、小漏、中漏、大漏、严重漏失五种类型；如果按漏失地层通道分类则可分为：自然漏失通道和人为漏失通道。

1.3井漏的危害

井漏对油气勘探、钻井和开发作业所带来的危害,可以归纳为:

1.井漏延误钻井作业时间,延长钻井周期;

2.井漏直接造成巨大的物资损失;

3.储层漏失会损害产能;

4.干扰地质录井工作;

5.井漏干扰泥浆性能的正常维护处理;

6.井漏会引起井下复杂情况等。

图4-1 钻井液漏失的类型

（a）渗透性漏失；（b）裂缝性漏失；（c）溶洞性漏失

2.钻井液漏失的预防

在钻井过程中对付井漏应坚持预防为主的原则，主要包括合理的井身结构设计、降低井筒内钻井液激动压力、提高地层承压能力。从钻井液技术上采取的措施：

1.选用合理的钻井液密度与类型，实现近平衡钻井

1)对于孔隙压力较低的井，首先考虑选用低固相聚合物钻井液、水包油钻

井液、油包水钻井液、充气钻井液、泡沫钻井液或空气钻井。在选择钻

井液类型时，除了考虑钻井液密度能满足所钻井段防止井漏的最小安全

密度外，还要考虑其流变性。对于压力低、大井眼井段，应适当提高钻

井液的粘切；而对于深井压力较高的小井眼井段，应降低钻井液的粘切。

2)当井身结构确定后，为防止井漏的发生，应使钻井液液柱压力低于裸眼

井段地层的破裂压力或漏失压力，而且能平衡地层孔隙压力。

2.降低钻井液环空压耗

钻井过程中钻井液可采取以下措施来降低环空压耗。

1)在保证携带钻屑的前提下，尽可能降低钻井液粘度。

2)降低钻井液中的无用固相含量和含砂量。

3)降低钻井液滤失量，提高泥饼质量，防止因井壁泥饼较厚引起环空间隙

较小，导致环空压耗增大。

4)钻井液加重时，应控制加重速度，并且加量均匀。要求每循环周钻井液

密度提高幅度不超过0.02g/cm3。

3.减小压力激动，避免造成人为裂缝漏失

1)开泵要平稳，要遵守先单泵后双泵的原则；

2)当钻井液粘度、切力较大或井深时，为了减小开泵泵压，可以考虑分段

循环钻井液，开泵前要注意先旋转钻具；

3)下钻速度要平稳，尤其是下钻末尾，速度要慢。

4.提高地层承压能力

地层的漏失主要取决于地层的特性，通过人为的方法提高地层的承压能力，

封堵漏失孔道，从而达到防漏的目的。通常采用以下三种方法来提高地层承压能力。

1)调整钻井液性能：对于轻微渗透性漏失，进入漏层前，适当提高钻井液

粘度、切力防漏可收到一定的效果。

2)在钻井液中加入堵漏材料随钻堵漏：对于孔隙型或孔隙—裂缝性漏失，

进入漏层前，在钻井液中加入堵漏材料，在压差作用下，堵漏剂进入漏

失通道，提高地层的承压能力，达到防漏的目的。根据漏失性质、漏层

孔吼直径、裂缝开口尺寸选用堵漏剂的种类和加量。

3)先期堵漏：当井身结构无法改变，而下部地层孔隙压力超过上部地层破

裂压力时，进入高压层前，必须按下部高压层的孔隙压力确定的钻井液

密度，这样导致上部地层漏失，为了防止上部地层漏失而引起的井涌、

井喷等复杂情况发生，在进人高压层之前，应进行先期堵漏，提高上部

地层承压能力。

先期堵漏程序:

①钻进下部高压层前试压，求出上部漏失层破裂压力。

②若地层破裂压力低于钻进下部高压层的当量循环密度，必须进行堵漏，堵

漏方法及材料应根据地层特性加以选择。堵漏钻井液注入井中后，井口加

压将堵漏浆挤入地层中。静止48h，然后下钻分段循环到井底。

③起钻至漏层以上安全位置或套管内，采用井口加压的方式试漏，检查堵漏

效果，当试漏钻井液当量密度大于下部地层钻井液用密度时，方可加重钻

开下部高压层。

3.钻井液堵漏材料及防漏堵漏技术

近年来国内外进行了大量钻井液堵漏材料及防漏堵漏技术方面的研究工作,并取得了较好的应用。

3.1堵漏材料

地层堵漏使用的材料称为堵漏材料。目前采用的堵漏材料类型有：

1.桥接堵漏材料：桥接堵漏材料包括各类形状不同、大小各异的单一惰性

材料及级配而成的复合材料,具有操作简单、取材方便、不影响钻井液流

变性等特点,可减少由孔隙和裂缝造成的部分漏失和失返漏失。在国内以

果壳、云母、纤维及它们复配的形式为主,各种廉价化工副产品、废弃化

工原料也作桥堵材料。其作用原理包括挂阻架桥、堵塞和嵌入、渗滤、

拉筋、膨胀堵塞、卡喉等作用。

2.高滤失堵漏材料：该材料由渗滤性材料、纤维状材料、硅藻土、多孔惰

性材料、助滤剂、增强剂等复合而成,适用于处理渗漏、部分漏失及少量

漏失。该材料进入漏失层后,在压差作用下迅速滤失,固相聚集变稠形成

滤饼,继而压实堵塞漏失通道,形成高渗透性微孔结构堵塞,钻井液在堵

塞面上迅速滤失形成光滑平整的泥饼,严密封堵漏失通道。

3.柔弹性堵漏材料：柔弹性材料具有较好的弹性、一定的可变形性、韧性

和化学稳定性。在扩张填充和内部挤紧压实双重作用下,自适应封堵不同

形状和尺寸的孔隙或裂缝。

4.聚合物凝胶堵漏材料：聚合物凝胶堵漏材料有以下特点:能防止裂缝的压

力传播和诱导扩展;固相含量低,不受漏失通道限制,通过挤压变形进入

孔隙或裂缝;有强黏滞阻力和抗剪切稀释能力;与惰性桥堵剂复配效果好;