苏北沙埝地区井漏现状与防治对策分析

孙 振，宋碧涛，窦正道，贾利春，刘景涛

（1.江苏油田分公司石油工程技术研究院，江苏扬州225009；2.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京102249；3.西北油田分公司工程技术研究院，新疆乌鲁木齐830000）

苏北沙埝地区井漏现状与防治对策分析

孙 振*1，宋碧涛1，窦正道1，贾利春2，刘景涛3

（1.江苏油田分公司石油工程技术研究院，江苏扬州225009；2.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京102249；3.西北油田分公司工程技术研究院，新疆乌鲁木齐830000）

江苏油田地层破碎，断裂层众多，辉绿岩、玄武岩等火成岩在各区块分布较广，极易井漏，特别是沙埝等区块的辉绿岩地层和断层漏失，以及沙埝地区上部盐城组的砂砾岩渗漏，给钻井施工带来严重影响，造成了较大的经济损失。通过研究分析沙埝地区井漏现状及漏失成因，可知沙埝地区上部地层主要以砂砾岩渗漏为主，下部地层则以裂缝性漏失以及断层导致漏失等为主，探讨该地区井漏防治的对策，对上部渗漏可采用高性能的钻井液实施随钻堵漏，对于下部地层，在漏失不严重的情况下，可考虑采取桥接堵漏和随钻堵漏，严重的则采取水泥堵漏和波纹管堵漏，现场应用效果显著，为后续井漏防治提供借鉴。

沙埝地区；渗漏；裂缝性漏失；随钻堵漏

1 概述

井漏是一种在钻井过程中钻井液、水泥浆或其他工作液漏入地层孔隙空间的现象。它是在钻井、固井或修井等各种井下作业过程中，各种工作液在压差的作用下，流入地层的一种井下复杂情况[1-2]。

井漏主要有3种类型：渗透型漏失、裂缝型漏失和孔洞型漏失[3]。此外，对于一些处于开发中后期、压力亏空的老油区，也会导致漏失的出现。井漏既提高了钻井开发成本，又浪费大量钻井时间，影响测井、录井效果，而且常引起井涌、卡钻、井塌等一系列事故，是钻井工程中最普遍最常见的技术难题之一。

江苏油田地层破碎，断裂层众多，变质岩（辉绿岩）、玄武岩在各区块分布较广，井漏频发。江苏油田自1990～2005年发生井漏的112口井有过统计，共发生205次，累积漏失钻井液21400m3，井漏复杂时间10474h，合436.4d。此外，由井漏还导致大量的井塌、卡钻等事故，给钻井生产造成了巨大的经济损失[4]。尤其是沙埝等区块的辉绿岩地层和断层，给钻井带来严重的影响。

因此，通过研究分析沙埝地区井漏现状及漏失成因，探讨沙埝地区井漏防治的对策，并结合现场实例分析堵漏效果，为后续井漏防治提供借鉴。

2 沙埝地区井漏现状分析

苏北沙埝区块是江苏油田一个主要的易漏失区块，漏失层主要分布于戴南组、阜宁组，为辉绿岩裂缝漏失，漏速从3m3/h到失返；漏失量大，单井漏失量最高达1322m3(沙19-11井)，多为钻进中的突发生性漏失。另外，沙19断块在盐城组也发生砂砾岩渗漏和玄武岩裂缝漏失，并且漏失井段分布较长（井深700～1900m），长达1000多米[5]。沙埝地区发育地层概况如表1所示。

在对沙埝地区从1994年以来的32口发生漏失的井进行统计时发现，共发生了49次井漏，包括砂砾岩渗漏13次，辉绿岩、玄武岩裂缝漏失34次，断层漏失2次。这其中上部地层的盐城组主要以砂砾岩渗漏为主，下部地层的戴南组、阜宁组则以裂缝性漏失以及断层导致漏失等为主（见图1）。

对于砂砾岩、砂岩等粗颗粒的未胶结或胶结较差的渗透性良好的地层，钻井液在井内压差的作用下漏入岩层孔隙，但一般漏失量较小，漏速较慢，在10m3/h以内。这种漏失一旦发生，可一直持续到钻井液中固体颗粒将地层孔隙封堵住，否则将一直进行下去。

表1 沙埝区块地质分层简表

图1 沙埝地区井漏统计图

对于辉绿岩、玄武岩等孔隙和裂缝发育的地层，裂缝为主要漏失通道，漏失发生突然，漏速视裂缝大小而定，裂缝性漏失通常的漏速一般在20～100m3/h不等。沙埝地区漏失层厚度一般在100～150m左右，堵漏难度大（见图2）。

图2 井漏类型示意图

另外，该区块注水井多，且经过多次的酸化压裂作业，使得地层进一步破碎，钻井遇到这些地层时更容易发生井漏。而且井下压力系统紊乱。钻调整井时，为平衡地层高压钻井液密度相应提高，增大了井内液柱压力与易漏地层的正压差，钻进中易出现上漏下溢等复杂情况，给钻井防漏堵漏工作带来极大挑战[5]。

3 沙埝地区井漏防治对策

由于井漏的诸多危害，因此，在钻井等施工作业中对付井漏首先要做好预防工作。

在设计一口井之前，要掌握准确的地质资料，结合三压力剖面，对复杂地层进行预判。优化工程设计，设计合理的井身结构，初步判别漏失层后，在保证安全的情况下尽可能将漏失层与高压层封隔；确定安全密度窗口，优选钻井液的类型、密度、粘度、性能参数，尽可能降低钻井液动压力。根据已有的钻井施工防漏堵漏操作和应用情况，分析出该地区不同地层的井漏防治对策如下。

3.1 砂砾岩渗漏

沙埝地区上部主要是盐城组的砂砾岩渗透性漏失，可以采用高性能的随钻堵漏钻井液，对已知漏失层段实施随钻堵漏，在漏失发生的最初阶段进行阻止，防止钻井液大量进入易漏地层，保证井眼物化环境不发生显著改变，保持井眼稳定，并采用相应的材料强化井壁，井漏自然消失。常用方法为：

（1）钻遇漏失层位前，在钻井液中添加堵漏材料（砂砾岩渗漏以细颗粒为主，裂缝性漏失为中细颗粒）进行随钻堵漏；从图3可以看出，堵漏颗粒的粒径分布对形成致密、高效的封堵体起着至关重要的作用。

（2）在钻穿漏失层后，憋压挤堵一段时间，保证堵漏材料在漏失通道内形成足够强度的堵漏桥塞。

（3）确保漏失层承压能力符合下部钻进要求后，开动振动筛，筛除堵漏材料，恢复正常钻进。

这里以沙68井上部发生渗漏后的处理措施为实例，简单介绍下处理沙埝地区渗透性漏失的常规防治措施。因为该井漏失速度较小，故处理方法较简单，见表2。

3.2 火成岩裂缝性漏失

沙埝地区下部漏层主要是戴南组、阜宁组的辉绿岩、玄武岩裂缝漏失。对于不严重的裂缝性漏失通常可采用桥接堵漏法进行处理，即将堵漏材料按一定比例配置成堵漏浆使固体颗粒堵塞裂缝、孔隙通道，通过挤压变形堵塞刚性颗粒、纤维和片状堵漏剂封堵后所剩下的孔隙达到堵漏的目的。一般用堵漏物堵塞，根据漏速不同，可注入锯末粉、棉籽壳、核桃壳、谷壳、水泥浆及石灰乳等[6-7]。

表2 沙68井漏处理措施

图3 堵漏颗粒粒径对堵漏的效果

此外，随钻堵漏技术对于漏失量不大的裂缝性漏失同样有较好的效果，以沙埝地区另一口井沙25平1发生漏失后的处理措施为例。

该井在钻进过程中出现2次井漏。在上部盐城组（Ny）井深780m，钻遇辉绿岩，发生裂缝漏失，漏速24m3/h，先期采用CaCO3+土粉+MV-CMC+MMCA堵漏，后改为CaCO3+橡胶粒子+复堵Ⅱ型提高堵漏效果。整个堵漏期间，降低排量及API失水，密度由1.08g/cm3提高到1.14g/cm3，防止井壁垮塌，粘度由40s提高至48s，提高携岩能力。漏速降低，直至堵漏结束，未出现大的漏失，共漏失20m3；在下部戴南组（Ed）井深2100～2102m，发生辉绿岩裂缝漏失，漏速30m3/h，先期采用KD-23，后为复堵Ⅱ型+混合堵漏剂+锯末+ MMCA。整个堵漏期间，降低排量及API失水，提密度提粘度。一直随钻堵漏钻进至2259.65m，钻穿辉绿岩，地层稳定后，调整泥浆性能，然后换PDC钻头正常钻进，随钻堵漏钻进结束，共漏失26m3。堵漏效果较为理想。

由上述现场实例应用可知，针对沙埝地区井漏的特征，采用合理的随钻堵漏技术可取得良好的堵漏效果，既节省了大量施工成本，也提高了钻井时效。

3.3 恶性失返性漏失

对于一些大的裂缝性漏失或是断层漏失，钻井液失返，常规桥接堵漏方法和随钻堵漏技术难以取得好的效果，则需要采取更有效的方法。下面2种方法，在沙埝地区的多口井中使用过，并取得较好效果。

（1）水泥堵漏，其施工步骤为：

①确定灌浆之前，首先摸清复杂地层的类型、特点，如破碎程度、孔隙、裂隙或溶隙的大小延伸范围以及与其地层的联系；含水情况（水位）及复杂地层的厚度位置等。仔细分析是坍塌、漏水的程度以便确定灌注的深度，水泥浆的用量及灌注方法。

②选用水泥品种，检查水泥质量，确定水泥配方。减水剂、促凝早强剂、速凝剂，生产中常根据各种需要而在用水泥进行护孔或堵漏作业时有选择地添加它们。

③选取水泥浆灌注方法。主要有水泵灌注法、灌注灌注法、干料投入法等方法。

以沙埝地区钻探的沙7-21井漏处理措施概况为例。

该井在钻至2116.37m时发现油气侵，溢流速度为40m3/h，钻井液量增加20m3。密度由1.17g/cm3最低降至0.98g/cm3，粘度由64s升至82s。注入加重浆80m3（密度1.50）后地层即有进无出，分析原因可能有：①1810～1890m之间的断层承受不了加重浆的液柱压力而诱发裂缝性井漏；②产层（2116.37m）因压差过大而诱导裂缝漏失；③辉绿岩地层承压能力差，产生诱导裂缝性漏失。在密度提至1.39g/cm3时再次发生漏失，漏速为100m3/h，计漏失80m3。现场分别在1811.5m、1982m、1781.85m三次注水泥封堵，前两次没有成功，第三次成功，漏失539m3。常规堵漏无法凑效，注水泥效果较好。

（2）波纹管堵漏。对于一些漏层比较单一、明确，地层稳固，段长通常在数米至几十米之间的层段，常规方法堵漏不能取得良好效果时，则可以考虑使用膨胀波纹管对其进行封隔，彻底解决井漏问题。

其技术思路是先强行钻穿漏层，下入塑性变形量大的金属管柱到预定井段，利用水力或机械力使其产生永久塑性变形而将其内径扩大到需要的尺寸，从而达到增大套管，实现节省井眼尺寸、封隔复杂层段[8]并能满足下步钻井和后续开采施工的目的。

2011年12月初正在沙埝地区钻进的沙20-70井发生严重漏失，漏失钻井液1044.5m3，消耗各类钻井液材料200t。施工技术人员经过认真分析井下情况，采用Ø215.9mm膨胀波纹管堵漏技术方案。下入58.3m膨胀波纹管，整个施工过程中的扩眼、膨胀管串下入、液压和机械膨胀等均顺利实施，用时3d，就彻底解决了这一严重井漏问题。由此可见，膨胀管堵漏技术在江苏油田有着良好的应用前景。图4为波纹膨胀管管件图。

图4 波纹膨胀管管件

除了上面介绍到的防漏堵漏措施外，重点在钻井施工中做好井漏的预防措施，规范操作，杜绝人为的操作失误而导致井漏复杂或事故的发生。优化钻井参数，谨慎处理漏层段操作，如在易漏的地层中钻进，要降低排量和泵压，起下钻和接单根时要控制好速度，避免产生过大的激动压力压漏地层。发现微小漏失时要降低排量[6]。强化坐岗，在易漏地层钻进密切关注井口返浆和泥浆罐液面变化情况，尽可能在第一时间发现井漏，为随后的堵漏工作赢得时间。

4 结论与认识

（1）统计发现沙埝地区漏失层位上部主要以砂砾岩渗漏为主，下部地层则以裂缝性漏失以及断层漏失等为主；

（2）处理井漏应以预防为主，针对漏失地层特点制定合理的防漏堵漏预案；

（3）针对沙埝区块漏失的特点，采取随钻堵漏时，在漏失发生的最初阶段进行堵漏，防止钻井液大量进入易漏地层，并采用相应的堵漏材料强化井壁，努力提高地层承压能力；

（4）钻井施工中做好井漏预防，规范操作，强化坐岗，避免人为地操作失误而导致井漏复杂或事故的发生。

[1]中国石油天然气集团公司人事服务中心.石油钻井工(下册) [M].山东:石油大学出版社,2004：76-77.

[2]张顺世,赵国梅，等.油南1井井漏及对策探讨[J].西部探矿工程,2000（6）:62-63.

[3]刘桂君.浅谈钻井施工中的井漏问题[J].内蒙古石油化工, 2009（3）:21-22.

[4]宋碧涛,刘亚，等.江苏油田堵漏试验评价技术研究及其应用[J].小型油气藏,2007,12(1):50-53.

[5]何竹梅,宋碧涛，等.SN油田随钻堵漏钻井液技术的研究与应用[J].油田化学,2008,25(3):199-203.

[6]王书峰.井漏的预防和处理[J].科技信息,2012（35）:459.

[7]刘德新.洛河组防漏堵漏技术措施[J].西部探矿工程,2009（11）:90-91.

[8]李娟.可膨胀波纹管技术在钻井工程中的应用[J].西部探矿工程,2006（11）:175-177.

TE28

A

1004-5716(2015)05-0027-04

2014-04-25

2014-05-22

孙振（1984-），男（汉族），江苏徐州人，助理工程师，现从事钻井设计研究工作。