井漏处理措施及案例分析.ppt

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1、井漏,钻井过程中经常发生井漏，轻微的漏失会使钻井工作中断，严重的漏失要耽误大量的生产时间，耗费大量的人力物力和财力，如井漏得不到及时处理，还会引起井塌、井喷和卡钻事故，导致部分井段或全井段的报废，所以及时的处理井漏恢复正常钻进是非常重要的工作。,第一节 井漏的原因和机理,凡是发生钻井液漏失的地层，必须具备下列条件：地层中有孔隙、裂缝或溶洞，使钻井液有通行的条件；地层孔隙中的流体压力小于钻井液液柱压力，在正压差的作用下，才能发生漏失；地层破裂压力小于钻井液液柱压力和环空压耗或激动压力之和，把地层压裂，产生漏失。形成这些漏失的原因，有些是天然的，即在沉积过程中、或地下水溶蚀过程中、或构造活动过程中

2、形成的，同一构造的相同层位在横向分布上具有相近的性质，这种漏失有两种类型。,渗透性漏失。这种漏失多发生在粗颗粒未胶结或胶结很差的地层，如粗砂岩、砾岩、含砾砂岩等地层。只要它的渗透率超过14x10-3um2，或者它的平均粒径大于钻井液中数量最多的大颗粒粒径的三倍时，在钻井液液柱压力大于地层孔隙压力时，就会发生漏失。天然裂缝、溶洞漏失。如石灰岩、白云岩的裂缝、溶洞及不整合侵蚀面、断层、地应力破碎带、火成岩侵人体等都有大量的裂缝和孔洞，在钻井液液柱压力大于地层压力时会发生漏失，而且漏失量大，漏失速度快。有些井漏的因素却是后天造成的，即人为的因素，这些因素有以下几种。因为油田注水开发之后，地层孔隙压力

3、的分布与原始状态完全不同，出现了纵向上压力系统的紊乱，上下相邻两个油层的孔隙压力可能相差很大，而且是高压、常压、欠压层相间存在，出现了多压力层系。在平面分布上，地层压力也起了很大变化，同一层位在不同区域的地层压力不同，没有规律可循。造成这些地层压力高低变化的原因是：(a)有的层只采不注或采多注少，能量补充不上，形成低压；,(b)有断层遮挡或是地层尖灭，注水井和采油井连通不起来，注入区形成高压，生产区形成低压；(c)不同层位的渗透性差别很大，在注水过程中，渗透性好的地层吸水量大，渗透性差的地层吸水量少，形成了不同的地层压力；(d)有的层注多采少，或只注不采，形成高压，而常压层则相对成为低压层；(

4、e)由于固井质量不好，管外串通，或封隔器不严，管内串通，或者油层套管发生了问题如断裂、破裂、漏失，不可能按人们的愿望达到分层配注的目的，该多注的注少了，该少注的注多了，该注的层位没有注进水，不该注的层位却注进了不少的水，于是人为的制造了不少的高压层，在此种区块钻调整井，为了防止井喷，不能不用高密度钻井液钻井，于是那些本来是常压的地层，也相对的变成低压层了，漏失的可能性增加了，而且这些井的漏失往往是多点的长井段的漏失，还可能是喷、漏交替发生。由于注水开发，地层破裂压力也发生了变化，从上而下各层的最低破裂压力梯度不同，其大小与埋藏深度无关，高低压相间存在。在同一层位，上中下各部位破裂压力不同。在平

5、面分布上，同一层位在平面上的不同位置破裂压力梯度也不同。造成地层破裂压力梯度下降的原因是：,(a)压裂、酸化等增产措施使地层裂缝增加；(b)由于注水清洗的结果，使地层胶结程度变差，孔隙度变大，不合理的注水又诱发了微细裂缝的产生；(c)由于生产油气使地层孔隙压力下降；(d)由于各区块各层位的注采程度并不均衡，导致地应力的发生、聚集与释放，产生了许多垂直裂纹。施工措施不当，造成了漏失。漏失与不漏失是相对而言的，有些地层有一定的承压能力，在正常情况下可能不漏，但因施工措施不当，使井底压力与地层压力的差值超过地层的抗张强度和井筒周围的挤压应力时，地层就会被压出裂缝，发生漏失，造成这种现象的原因有：(a

6、)在加重钻井液时，控制不好，使密度过高，压漏了裸眼井段中抗压强度最薄弱的地层，经验证明，最易压漏的地层是技术套管鞋以下的第一个砂层；(b)下钻或接单根时，下放速度过快，造成过高的激动压力，压漏钻头以下的地层，,(c)钻井液粘度、切力太高，开泵过猛，造成开泵时过高的激动压力，压漏钻头附近的地层；(d)快速钻进时，排量跟不上，岩屑浓度太大，钻铤外环空有大量岩屑沉淀，开泵过猛，压力过高，将钻头附近地层压漏；(e)钻头或扶正器泥包，不能及时清除，以致泵压升高，憋漏地层；(f)因各种原因，井内钻井液静止时间过长，触变性很大，下钻时又不分段循环，破坏钻井液的结构力，而是一通到底，开泵时憋漏地层；(g)井中

7、有砂桥，下钻时钻头进入砂桥，由于环空循环不畅，即使用小排量开泵，也会压漏地层，漏失层就在钻头所在位置；(h)井壁坍塌，堵塞外至，憋漏地层；井漏是很容易发现的，凡是因液柱压力不平衡而造成的井漏，往往是泵压下降，钻井液进多出少，或只进不返，甚至环空液面下降。凡是因操作不当而造成的井漏，往往是泵压上升，钻井液进多出少，或只进不返，但环空液面不下降，停泵后钻柱内有回压，但活动钻具时除正常摩擦阻力外，没有额外的阻力。,凡是因井塌或砂桥堵塞环空而造成的井漏，则泵压上升，钻井液进多出少，或只进不返，停泵时有回压，活动钻具时有阻力而且阻力随着漏失量的增大而增加。,第二节 漏失层位的判断 井漏后往往采取堵漏的办

8、法以恢复生产，但要堵漏必须首先了解漏层的位置，才能有的放矢，否则，便是盲人骑瞎马，夜半临深池。究竟如何判断漏失层位呢?以下给出一些判断的方法。一、钻井液密度没有增加时产生的漏失 如果钻井液性能没有发生什么变化，在正常钻进中发生了井漏，则漏失层即钻头刚钻达的位置。如果钻进中有放空现象，放空后即发生井漏，则漏失层即放空井段。下钻时如果钻头进入砂桥，或进入坍塌井段，开泵时泵压上升，地层憋漏，则漏层即在砂桥或坍塌井段。下钻时观察钻井液返出动态，每下一立柱，井内应返出与一柱钻具体积相同的钻井液量，但钻井液的返出与钻具的下人并不同时出现，有一个滞后时间，可能钻柱下完了，钻井液才开始从井口返出，钻具下人越深

9、，这个滞后时间越长，如果没有漏层，钻井液总是会返出来的。当钻具下人后，井口没有钻井液返出时，说明钻头已到达或穿过漏层，以此可以推算漏层的深度。,在原始状态下，漏层位置在平面上的分布往往是具有相似性，所以应分析邻井过去的钻井资料，横向对比该层在本井的深度，则此点发生漏失的可能性最大。如果在钻井过程中某层曾发生过漏失，以后在钻井过程中又发生了漏失，则该层应是首先考虑的敏感区。二、钻井液密度增加时产生的漏失 如在钻进时不发生漏失，而在加重钻井液时或替加重钻井液过程中发生了漏失，应分析本井已钻的地层剖面，那里有断层，那里有不整合面，那里有生物灰岩和火成岩侵人体，那里有高渗透的厚砂岩。一般来说，开放性的

10、断层和不整合面在钻进时就易发生漏失，待滤饼形成后，漏失的可能性减小了。而高渗透性的厚砂岩、生物灰岩、火成岩侵人体发生漏失的可能性最大，埋藏越浅，漏失的可能性越大。当然也有特殊情况，上部不漏下部漏，松软地层不漏而中硬地层漏这是因为脆性地层在地应力作用下容易形成裂缝，而这些裂缝中的矿物充填程度或油气水充填程度不饱满而容易形成漏失，而压实程度较小的具有塑性的地层反而不容易形成裂缝。如果在提高钻井液密度的过程中发生井漏，则漏失层可能在裸眼井段中的任意井段，但最有可能的是技术套管鞋以下的第一个砂岩层。，,如果一时确定不了，还可以采用其他方法进行测定。由于其所用工具和工艺流程比较复杂，在这里仅做简单介绍：

11、1螺旋流量计法；2井温测定法；3放射性测井法；4RFT测井法；5综合分析法；6钻井液电阻测定法；7声波测试法；8传感器测试法；9自动测漏装置；10封隔器测试法；11计算法；第三节 漏层压力的计算一、利用静液面的深度进行计算已知漏层井深Hl(m)，如井漏时液面在井口，则漏层压力P1(MPa)P1=0.01H1(66)如漏失后液面不在井口，则应用回声仪或钻具测出静液面至井口的距离Hs(m)，则漏层压力P1(MPa)P1=0.01(HlHs)(67)式中钻井液密度，gcrn3。二、利用井漏前后钻具悬重的变化进行计算设钻头井深为H(m)，井漏后漏层深度为H1(m)，静液面深度为H2(m)，钻具在空气中

12、每米重量为Gm(kgm)，钻具在钻井液中的浮力系数为Kf，则井漏以前，钻具悬重G1(kN)为：,G1=0.01KfGmH井漏后，钻具悬重G2(kN)为：G2=0.01KfGm(H1-H2)十GmH2 悬重变化为G，G二G2-Gl=0.01(1Kf)GmH2 因为，Kf=(S-M)/s，N 1Kf=ms 所以，H2=lOOsG(m Gm)如果漏层深度已知，则漏层压力(MPa)应为：Pl=0.01m(Hl-H2)(68)式中：m井内钻井液密度，gcm3；Ps钻具钢材密度，785gcm3。三、利用不同排量循环时的压差计算漏层压力用两种不同的排量Ol和Q2(QlQ2)进行循环，测量出口流量分别为Q3和

13、Q4，设：Ph漏层以上环空液柱压力，MPa；Paf排量为Ql时的环空摩阻，MPa；Paf排量为Q：时的环空摩阻，MPa；,Pff-排量为Ql时的漏层摩阻，MPa；pff-排量为Q2时的漏层摩阻，MPa；P1漏层压力MPa；Kaf环空摩阻系数；Kff漏层摩阻系数。漏层压力为：P1=Ph+Paf-Pff P1=Ph+Paf-Pff其中：Pff=Kff（Q1 Q3）2 Pff=Kff（Q3 Q4）2 Kff=PafH1(Q12-Q22)/(Q1-Q3)2-(Q2-Q4)2 第四节 井漏的预防 对付井漏应以预防为主，尽可能避免因人为的失误而引起的井漏，凡是能搜集到的资料都搜集齐全，凡是能做的工作都做到

14、井漏以前。根据地层孔隙压力梯厦和地层破裂压力梯度曲线，正确进行井身结构和套管程序设计。同一裸眼井段内，不允许有喷、漏并存的地层存在。,在疏松的表层中钻进，最好不用清水而用钻井液。表层套管要下到适当的深度，固井 质量要有保证，这是一口井的基础工作，千万不可忽视。在松软地层中钻进，钻速很快，钻井液排量跟不上，会使岩屑浓度过大，憋漏地层，应控制钻速，或者每打完一单根，划眼12次，延长钻井液携砂时间。在没有高压层存在的条件下，应尽量降低钻井液密度，认真搞好钻井液固控工作，防止钻井液密度自然增长。穿过高渗透地层时，应提高钻井液的粘度和切力，降低滤失量，加强造壁作用，减少漏失的可能。在钻开高压层时，应严格

15、控制钻井液密度，做到近平衡压力钻进，既不喷，又不漏。在易漏地层中钻进，排量要适当，泵压要适当，钻速要适当，起下钻、接单根时下放速度要适当，防止产生激动压力，压漏地层。发现有微小漏失时，应减小排量，降低泵压，同时应控制钻速，减少钻井液中的钻屑浓度，并防止钻头泥包，这是一个互相关联的问题，不能顾此失彼。如果发现钻头或扶正器泥包，应设法消除。,在易缩径地层中钻进时，应采用抑制性钻井液，防止井径缩小而增加环空流动阻力。如下部有高压层，而上部有低压层，又不可能用套管封隔时，在钻开高压层之前，应对裸眼井段进行破裂压力试验，找准漏失层位，先行堵漏，待承压能力达到预期值时，再钻 开高压层。在已开发区钻调整井，

16、可以调整地层压力，即降低高压层压力或提高低压层压力，降低高压层压力的方法是：停止注水；老井排液泄压；在高压区先打泄压井，对高压层排液泄压。提高低压层压力的方法是：加强低压层注水；停止采油井生产。对钻井液密度敏感性很高的油气层如石灰岩裂缝、溶洞，钻井液密度稍高则漏，稍低则喷，最好是不堵，应调整钻井液性能使钻井液液柱压力与地层压力达到平衡，把目的层钻穿，下套管完井。10、加重钻井液时应首先把基浆处理好，要加足够量的降失水剂，把滤失量降到8mL以下，粘度保持在20s以上，然后梯次增加钻井液密度，使易漏层井壁对钻井液液柱压力有一个逐渐适应的过程。11、使用高密度钻井液在小井眼中钻进时，在保证悬浮加重剂

17、的前提下，应尽可能降低钻井液的动切力和静切力，以减少环空流动阻力。,12、在钻井液结构性较强的情况下，下钻时应分段循环，破坏钻井液的胶凝结构。钻井液在井内静止时间较长时，胶凝结构增强，而且由于岩屑的下沉，局部井段岩屑浓度增加，下钻时也要分段循环。每次开泵都要先小排量后大排量，先低泵压后高泵压，同时转动钻具破坏钻井液结构力，防止把地层憋漏。13、如果没有高压层，而且又没有地层坍塌的可能，可以用泡沫钻井液、充气钻井液甚至空气进行钻井。14、在钻穿易漏失地层时，在钻井液中加入适当颗粒尺寸的堵漏剂如云母片、石棉粉、超细碳酸钙、暂堵剂等，一般加量为8-14kgm3，封堵细小裂缝和孔洞。15、如下钻过多，

18、开泵有困难，应起出部分钻具再开泵，特别是不能憋漏，如发现憋漏，要严格控制漏失量不能超过5m3，立即起过危险井段再开泵，如开不通，再起，再开，直至能顺利开泵循环为止，然后再分段下钻循环。16、下钻时不要在已知的漏层位置开泵。17、下钻时如发现连下三柱钻杆井口不返钻井液，应立即开泵循环。18、下钻遇阻，必须循环钻井液划眼。,19、起钻时如发现连起三柱钻杆环空液面不降，或钻杆内有反喷 现象，应立即开泵循环，待井下情况恢复正常后再起。20、起钻时井口应灌满钻井液，一则是为了防止溢流，二则是为了防止井塌，而井塌不仅会导致井漏，还会造成恶性卡钻。21、钻遇高压层发生溢流时，要按照防喷规程，进行合理的套压控

19、制，不能憋漏地层。第五节 井漏的处理 发现井漏以后，要根据井漏的不同情况，采取不同的办法进行处理。对于井下压力系统比较复杂地层结构比较复杂的井只能采取堵漏的办法进行处理，对于压力系统单一地层结构强度大的井可以采用降低井底压力的办法进行处理。一、小漏的处理方法 小漏指进多出少而未失去循环的渗透性漏失，遇到这种情况，应采取如下办法。停止钻进，上提钻头至一定高度，最好是进入技术套管，让下部钻井液静止几个小时，待井口液面不再下降时，再下钻恢复钻进。因为钻井液具有触变性，漏失到地层中的钻井液，随着静切力的增加，起到了封堵裂缝的作用。而且地层中的粘土遇水膨胀也可起封堵作用。,如漏失量不大，可继续钻进，穿过

20、漏层，利用钻屑堵漏，有可能在漏失一定钻井液量之后不再漏失；如果还继续漏失，可提起钻头至安全位置，静止堵漏。调整钻井液性能，降低密度，提高粘度和切力，以减少或停止漏失。在钻井液中加入小颗粒及纤维质物质如云母片、石棉灰、石灰粉、暂堵剂等堵漏材料，在漏失的过程中进行堵漏。二、大漏的处理方法 大漏时钻井液只进不出，遇到这种情况，如果裸眼井段很长，很可能会发生井塌，或在局部井段形成砂桥，在没有井喷危险的情况下，首先应考虑的是钻具的安全，此时应立即停钻停泵，上提钻头至技术套管内，如未下技术套管，应一直起完，中间不可停顿，更不可试图开泵循环。在上起的同时，要不间断地从环空灌人钻井液(在没有钻井液的时候也可以

21、灌人清水)，以维持必要的液柱压力，防止井壁过早的坍塌。此时可能钻具内出现反喷，上提阻力也可能越来越大，这正是井塌或发生砂桥的象征，越是出现这种情况，甚至这种情况越来越严重，更要加快速度上起，更要加大井口的灌人量，只要在设备和钻具的安全限度以内，必须尽最大可能上起。,一般情况下，只要中间不要停顿，不要反复开泵，是可以把钻具起完的。即使起不完，能多起一柱，也少一柱倒扣的工作量。只要钻具未卡住，就可以从容处理井漏了。1静止堵漏 有些漏失，虽然只进不出，但并非大的裂缝、溶洞所造成，是由于压差较大所造成。当钻井液漏人微细裂缝和孔隙之后，由于地层中粘土吸水膨胀和钻井液中固体颗粒的沉淀及漏失钻井液静切力的增

22、加也会堵住漏层。如胜利油田郝科一井从26234976m井段在钻井液密度190gcm3的情况下，共发生大漏18次，其中有15次是静止14-24h后，恢复正常钻进的。此后做压力试验，竟能达到当量钻井液密度222gcm3而不漏。2微细颗粒和纤维物质堵漏 一些裂缝、孔隙的开口直径小于150um，较大的颗粒进入不了，只有用微细物质如云母片、石棉粉、超细碳酸钙、氧化沥青粉等进行堵漏，在压差的作用下，随着漏失过程的进行，纤维物质在漏失点聚结，加之钻井液中各种粒子的充填，在裂缝中及井壁表面上形成非常致密的骨架结构，从而很快阻止了钻井液的漏失。,3单向压力封闭剂堵漏 单向压力封闭剂是采用短棉绒纤维或将某种木质纤

23、维经化学处理和机械加工而制成的自由流动粉末，表面可被水润湿，但不溶于水。在钻井液中加入该剂(加量不低于3)，在正压差的作用下，能有效地封堵砂岩、砾石层、破碎煤层及其他地层的微细裂缝和孔隙。但在负压差作用下，能自动解堵。单向压力封闭剂的封堵效果与纤维种类、形状、粒度分布、可塑性和空间结构等因素有关，不规则的纤维结构便于形成较好的骨架结构，适当的大中小粒度分布比单一的粗纤维封堵要快，具有适当可塑性的颗粒比刚性颗粒形成的骨架结构好，具有空间结构而又带有可塑性的纤维物质是较好的防漏堵漏物质，因此选用单向压力封闭剂时应使其所含成分与漏层的孔道尺寸相匹配。4桥接剂堵漏 主要是用固体颗粒堵塞缝隙孔道，其中刚

24、性颗粒在漏失孔道中起架桥和支撑作用，改变刚性颗粒的大小，可以在不同尺寸的裂缝孔道中起到架桥和支撑作用。最佳粒度范围为裂缝宽度的1217直径大于裂缝宽度的颗粒进不了裂缝，直径小于17裂缝宽度不易在裂缝中形成架桥骨架。,柔性颗粒易于架桥和充填，又易变形，因而使用的粒度范围可大一些，最大粒度可以大于裂缝宽度。桥接材料来源广泛，只要是不与钻井液起化学作用又有足够强度的固体颗粒，都可用来做桥接材料。5高失水浆液堵漏 这种浆液到达漏层后，水份迅速跑掉，固体物质可留在孔道或缝隙内，形成堵塞物，6石灰乳浆堵漏 基本材料为粘土、石灰、烧碱和水玻璃，由于这些材料组成的比例不同，而有不同的特性，常用的有低比例石灰乳

25、浆、高比例石灰乳浆和速凝石灰乳浆三种。7高炉矿渣一钻井液堵漏 在水基钻井液中加入高炉矿渣，可使钻井液固化，稠化时间和抗压强度可用强碱(如NaOH、KOH)、盐或硅酸盐来控制。8水泥浆堵漏 包括自然平衡法、加压挤入法另外还有11种堵漏方法在此不在一一介绍,例一 安718-5X井井漏(50512)03年6月12日3:35，钻至井深2395m,加重过程中发生井漏（钻井液密度由1.27g/cm3提至1.31g/cm3），漏失钻井液22m3，漏速为80 m3/h。发生井漏后，配堵漏钻井液20m3，单凡尔开泵（排量12.8L/S）注入井内，在注、替堵漏钻井液过程中，井口返出量明显不足，又漏失钻井液30m3

26、。随后起钻准备换大水眼钻头再次堵漏，起钻过程中漏失钻井液20m3。起完钻后，配密度为1.30 g/cm3堵漏浆50 m3，下钻至1000米单凡尔注入堵漏浆，漏失量15 m3。随后循环正常，继续下钻。下钻至1524米处，单凡尔开泵，井口无钻井液返出。配密度为1.30 g/cm3堵漏泥浆50 m3，用单凡尔注入井内，井口有少量钻井液返出，注入完毕静止堵漏，此过程漏失钻井液45 m3。6月13日1:30，配密度为1.30 g/cm3高浓度堵漏钻井液25m3，2:20在1524米处单凡尔开泵，5分钟后井口有钻井液返出，至2:40停泵时，漏失钻井液 20m3。静止到7:15分单凡尔开泵循环，又漏失钻井液

27、20 m3，继续静止，静止过程中又漏失钻井液20m3。根据井下情况，又配密度为1.30 g/cm3高浓度堵漏钻井液25m3，在1524米处单凡尔开泵注入井内，,后关井挤入地层5.6 m3，当时立压3Mpa,套压0Mpa。起钻至1000m处静止堵漏，继续在地面配钻井液50m3。6月13日16:30，下钻分段循环，至6月14日9:00下钻到底。循环逐渐加重至1.33 g/cm3，又发生漏失，漏失钻井液17 m3。小排量循环加入一定数量堵漏材料后，漏失现象消失，继续加重，密度提至1.33 g/cm3又发生漏失，漏失钻井液22方。降低排量加入一定数量的堵漏材料后，循环不漏，决定起钻换钻头。6月15日6

28、:00下钻，分段循环下钻到底，漏失钻井液45 m3。地面补充密度为1.33 g/m3钻井液50m3，恢复钻进后仍有渗漏发生，漏速为3-5 m3/h。钻进至井深2423m，密度提至1.35 g/cm3发生漏失，漏失钻井液10 m3。起钻至井深1500m处配密度为1.35g/cm3高浓度堵漏钻井液25m3，注入井内20 m3,关井挤入地层10 m3，起钻静止，起钻过程中漏失钻井液15 m3。6月17日6:30，下钻至1000米处单凡尔开泵不返，又配密度为1.35g/cm3堵漏钻井液40 m3，单凡尔注入井内34 m3，漏失钻井液30 m3，关井挤入地层10.6 m3后，起钻至套管内静止，23:50

29、下钻至530m循环不返（排量1 m3/min），漏失钻井液10 m3。起钻至井深320m处，配密度为1.35g/m3高浓度堵漏钻井液25m3。,注入井内15 m3，井口不返，起钻至套管内静止，起钻过程中漏失5 m3。6月18日12:50，下钻至430米处单凡尔开泵不返，配密度为1.35g/cm3高浓度堵漏钻井液15m3注入井内，漏失钻井液10 m3。起钻至套管内静止，至6月19日6点，开始下钻分段循环，下钻过程中漏失12 m3。6月20日16:00，下钻至2370米处遇阻，划眼至到底，用SF-260 0.5t循环调整钻井液后，起钻换钻头下钻。下钻到底恢复钻进，钻进过程中仍有轻微渗漏。漏速为2

30、m3/h。6月25日11:00钻至井深2652米，密度提至1.41g/cm3，发生漏失，16:30起钻至1000处，单凡尔开泵不返，决定配20 m3堵漏浆堵漏，注入堵漏浆16 m3，只返出5m3，起钻静止，此次漏失钻井液36 m3。6月27日7:30，下钻分段循环至1450米，开泵3分钟后返出量逐渐减少，最后不返，漏失钻井液10 m3，鉴于井下情况分析，决定在1400米处打水泥5吨，对明化镇底进行水泥堵漏，候凝至6月28日17:30下钻至井底恢复钻进，密度逐渐提至1.42g/cm3,至此本井漏失钻井液总量达579.2 m3,损失时间12天18:55。,例二 安7187x井井漏(50507)20

31、03年6月19日，13:20钻至井深2600m，(地层:沙三段泥岩)。发生漏失，漏失量25m3,泥浆密度1.35g/cm3,粘度43s，停钻循环加入单封、复合堵漏剂后钻进，泵压15Mpa,循环泵压调至8Mpa，恢复正常，不漏。由于补充泥浆，钻井液密度由1.35g/cm3降至1.32g/cm3,钻进至井深2624m，钻井液密度再次加重至1.35g/cm3，又发生漏失，停钻降低排量循环加入堵漏材料，恢复钻进，漏失钻井液17m3。钻进至2625.89m时，密度仍为1.35g/cm3，粘度45s，又发生井漏，井漏后立即停钻降低排量，循环加入单封、复合堵漏剂，漏失钻井液30m3，同时将循环泵压由15Mp

32、a降至10Mpa，恢复正常。6月20日7:40钻进至2643m,密度由1.34 g/cm3提至1.35g/cm3又发生漏失，漏失量30m3。配密度为1.35g/cm3高浓度堵漏钻井液15m3,9:30泵入井内，起钻至1500m静止，静止期间井口液面缓慢下降，漏失15m3;20:00试开泵(一个凡尔),返出量1/2,证明上部井段漏失,查设计地层:明化镇底为1430 m,实钻:1460 m砾石层结束,决定在明化镇以上井段注入堵漏泥浆，22:30配堵漏泥浆20m3，泵入16m3,封堵1560m以上400m井段后起钻静止。,至6月21日16:00开始下钻，下钻至1100m，开泵循环正常，以后每下四至五

33、柱开泵循环一次,分别在1600m、1800m、2200m三次用正常排量(38 l/s)密度1.42g/cm3循环不漏。至6月22日11:10下钻到底，小排量循环正常，不再漏失。然后逐渐将全井密度调整到1.42g/cm3，循环观察无漏失。16:00恢复正常钻进至完钻。截止到6月21日22：30 总漏失量为：117 m3。复杂损失时间2天21:50。安718断块井漏原因分析：安718-5X和安718-7X井漏，主要原因是明化镇以上地层孔隙较大,欠致密,承压能力低，而钻开油气层所需的钻井液密度大于地层孔隙压力当量密度，因此造成漏失;另一方面对于本区块的二开井钻开油气层前提高泥浆密度的工作要提前进行,

34、逐步提高上部地层的承压能力。两口井因井漏造成了巨大的损失，仅堵漏材料花费就达987632.5元，损失时间15天16:45。,例三 沙试1井井漏 沙试1井是新疆哈密沙儿湖地区的一口探井，设计井深860米，完钻井深635米，钻探目的；为西山窑组下段（J2X1）（1）取全取准煤层含气量、物性、产能等项资料，落实沙尔湖凹陷煤层展布规律，获取煤层气关键性评价参数，评价沙尔湖凹陷侏罗系煤层的含气性和可采性。沙尔湖凹陷为贫水区，区内煤层胶结疏松，结构力差，经取芯证实煤呈粉沫状态沉积于地下且基本属于欠压实状态。自2003年5月3日23：30钻至井深462.77m开始发生漏失至2003年5月30日20：40钻至

35、井深635m完钻其间共进行堵漏作业18次。先后使用了FDL、YTK、蛭石、棉籽壳、水泥、锯沫、及现场和公司自行设计加工的棕绳段、泥球、泥包、皮绒等多种堵漏剂。共漏失1037m3，均未取得成功，经与甲方协商并征得甲方同意，采取强行钻进措施。配制钻井液以10升/秒的排量，在保证不卡钻的前提下，该取芯的取芯，该钻进的钻进 直至到达完钻井深635米。,井壁失稳一、地层坍塌的原因 造成井壁失稳有地质方面的原因、物理化学方面的原因和工艺方面的原因。就某一地区或某一口井来说，可能是其中的某一项原因为主，但对大多数井来说，是综合原因造成的。1地质方面的原因(1)原始地应力 我们知道，地壳是在不断运动之中，于是

36、在不同的部位形成不同的构造应力(挤压、拉伸、剪切)。当这些构造应力超过岩石本身的强度时，便产生断裂而释放能量。但当这些构造应力的聚集尚未达到足以使岩石破裂的强度时，它是以潜能的形式储存在岩石之中，待机而发，当遇到适当的条件时，就会表 现出来。因此，地层下中任何一点的岩石都受到来至各个方向的应力作用，为简便起见，把它分解为三轴应力，,即垂直应力(上覆地层压力)v和两个水平应力H(最大水平应力)及h(最小水平应力)，通常这两个水平应力是不相等的。当井眼被钻穿以后钻井液液柱压力代替了被钻掉的岩石所提供的原始应力，井眼周围的应力将重新分配，被分解为周向力、径向应力和轴向应力，在斜井中还会产生一个附加的

37、剪切应力。当某一方向的应力超过岩石的强度极限时，就会引起地层破裂，何况有些地层本来就是破碎性地层或节理发育地层。虽然井筒中有钻井液液柱压力，但不足以平衡地层的侧向压力，所以，地层总是向井眼内剥落或坍塌。(2)地层的构造状态处于水平位置的地层其稳定性较好，但由于构造运动，发生局部的或区域的断裂、褶皱、滑动和崩塌、上升或下降，使得本来水平的沉积岩变得错综复杂起来，大多数地层都保持一定的倾角，随着倾角的增大，地层的稳定性变差，60左右的倾角，地层的稳定性最差。(3)岩石本身的性质沉积岩中最常见的是砂岩、砾岩、泥页岩、石灰岩等，还有火成岩如凝灰岩、玄武岩等。由于沉积环境、矿物组分、埋藏时间、胶结程度、

38、压实程度不同而各具特性，以下的这些岩石是容易坍塌的：,未胶结或胶结不好的砂岩砾岩或砂砾岩；破碎的凝灰岩、玄武岩；节理发育的泥页岩；不成岩的地层如流砂、淤泥、煤炭层等；断层形成的破碎带；泥页岩的组分，泥页岩中一般含有20一30的粘土矿物，若粘土的主要成分是蒙脱石，则易吸水膨胀，若粘土的主要成分是高岭石、伊利石，则膨胀性小，但容易脆裂，而伊利石一蒙脱石混层，离子间强键减少，一部分比另一部分水化能力强，导致非均匀膨胀，进一步减弱了泥页岩的结构强度，实践证明，伊利石一蒙脱石混层是难以对付的地层。(4)泥页岩孔隙压力异常 泥页岩是有孔隙的，在成岩过程中，由于温度、压力的影响，使粘土表面的强结合水脱离成为

39、自由水，如果处于封闭的环境内，多余的水排不出去，就在孔隙内形成高压。一些生油岩生成的油气运移不出去，也会在裂缝和孔隙中形成高压。钻井时，如果钻井液液柱压力小于地层孔隙压力，孔隙压力就要释放。如果孔隙和裂缝足够大且有一定的连通性，这些流体就会涌人井内，如江汉油田、胜利油田发现的泥页岩油气藏就是这样形成的。如果泥页岩孔隙很小，渗透率很低，当压差超过泥页岩强度时，也会把泥页岩推向井筒，若泥页岩孔隙里是高压气体，泥页岩就会被崩散，落人井内。,(5)高压油气层的影响 泥页岩一般是砂岩油气层的盖层，或者与砂岩交互沉积而成为砂岩的夹层，如果这些砂岩油气层是高压的，在井眼钻穿之后，在压差的作用下，地层的能量就

40、沿着阻力最小的砂岩与泥页岩的层面而释放出来，使交界面处的泥页岩坍塌人井。2物理化学方面的原因 石油天然气钻井常常是在沉积岩中进行，而沉积岩的70以上是泥页岩，泥页岩都是亲水物质，一般都含有蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石等粘土矿物，此外还含有石英、长石、方解石、石灰石等，不同的泥页岩其水化程度及吸水后的表现有很大的不同，据此把泥页岩分为易坍泥页岩、膨胀泥页岩、胶质泥页岩、塑性泥页岩、剥落泥页岩、脆碎泥页岩等。经大量研究发现，泥页岩中的粘土含量、粘土成分、含水量及水份中的含盐量对泥页岩的吸水及吸水后的表现有密切关系，泥页岩粘土含量越高，含盐量越高，含水量越少则越易吸水水化。蒙脱石含量高的泥页岩易吸

41、水膨胀，绿泥石含量高的泥页岩易吸水裂解、剥落。值得注意的是井眼钻开之后，不仅引起原始地应力的重新分配，而且由于钻井液滤液的浸入，粘土内部又发生新的变化，产生新的应力如孔隙压力、膨胀压力等，削弱了粘土的结构。,有人做过实验，某种页岩的原始剪切强度为12375MPa，用自来水浸泡05h，剪切强度下降为0012MPa；用钻井液浸泡3h，剪切强度下降为0066MPa。泥页岩吸水后强度将直线下降，这是造成坍塌的主要原因。(1)水化膨胀 表面水化。粘土表面带有负电荷，可吸收水分子，首先水以单分子层吸附在粘土表面上，降低了粘土体系的表面能，并把单层分开使其间距增大，当四层水进入蒙脱石的晶层间时，其体积可增加

42、一倍，这样就减少了颗粒间的引力，使粘土的抗剪强度下降，含水量越多，粒子间的引力越小。同时水分子上所粘结的氢原子与粘土硅层表面的氧原子化合成为水分子，更增强了粘土的表面水化作用。粘土的水化能力和粘土颗粒的表面积成正比，不同矿物的表面积差别很大，如纯蒙脱石为810m2g，干净的石英砂为001m2g，表面积越大，水化程度越高。这样，就使泥页岩膨胀系数增大，而抗压强度降低。离子水化。粘土中的阳离子可与钻井液中的阳离子进行交换，这种可交换的阳离子表面形成水化膜而引起离子水化。离子交换能力与可交换阳离子,。,(Al+3、Fe+3与Si+4交换M+2、Fe+2与Al+3交换)的含量与其所处位置以及可发生交换

43、的补偿离子的类型有关。伊利石中含有的补偿阳离子为蒙脱石的36倍，且靠得比较近，与晶格中心的负电荷有较大的吸引力，使之难以发生交换。而交换能力大的钠蒙脱石才能同时发生表面水化和离子水化。滤液中的OH-会促使粘土表面层中的H+解离，也可靠H+直接吸附于粘土表面，使粘土表面负电荷增多，水化能力增强，膨胀压力增大，所以高pH值不利于防塌。而碳酸根和硫酸根的水化作用就相对的较弱。在OH-浓度相同时，K+、NH4+水化能力比Na+低，故具有较好的抑制水化膨胀作用，因此，控制钻井液的pH值，尽量降低钻井液中的OH-和Na+的含量对防止泥页岩的水化分散具有一定的作用。渗透水化。主要是由于泥页岩中的电解质浓度高

44、于钻井液中的电解质浓度，水分子由电解质浓度较低的钻井液渗入电解质浓度较高的泥页岩中，同理，如果钻井液中的电解质浓度高于泥页岩的电解质浓度，则泥页岩中的水分将向钻井液渗透，从而使泥页岩脱水。通常钻井使用的是由淡水或低矿化度水配成的钻井液，水分总是由钻井液向地层渗透，当两者离子浓度相差很大时，渗透水化可以形成很高的渗透压，并且渗透水化是在泥页岩内部进行，它对井壁稳定有很大的破坏作用。,(2)毛细管作用 泥页岩中有许多层面和纹理，在构造力的作用下又形成了许多微细裂纹，这些连接薄弱的地方容易吸水，是良好的毛细管通道。毛细管压力与孔隙半径成 反比，与表面张力成正比。蒙脱石、高岭石、水云母的毛细管力分别是

45、029MPa、033MPa和042MPa。从毛细管作用来看，原来并不怎么水化膨胀的泥页岩，也可因毛细管水的大量浸入而产生物理崩解，尤其颗粒很细的多孔体更容易因此而崩塌。有的泥页岩很少含微晶高岭石，与水作用后膨胀程度较小，膨胀压力也不是很大，然而井塌还是比较严重，这是因为毛细管水进入泥页岩像润滑剂那样削弱岩石颗粒之间和泥页岩层面之间的联结力，在侧压力的作用下，岩石向井内运移。这种坍塌往往塌块较大，如柴达木大风山二号井在井深4000m以下的塌块重331g，边长为115mmXl05mmX 30mm，胜利油田郝科一井在井深4000m以下的塌块重970g，边长为130mmXllOmmX25mm，这是被钻

46、井液带出井口经过长途运移多次碰撞破碎后的塌块，而初始塌块要比这大得多。(3)流体静压力 如果钻井液的液柱压力高于泥页岩的孔隙压力，钻井液滤液就会在正压差的作用下进入地层，增大地层的孔隙压力，,而且引起地层层面水化，强度降低，裂缝裂解加剧。滤液进入越深，裂缝的裂解越严重，泥页岩的剥落、坍塌也越厉害。但流体静压力又是井壁围压的一种平衡力，也是一种反膨胀力。所以流体静压力对井壁稳定来说，既有正面效应，也有负面效应，我们应当尽量发挥它的正面效应，克服它的负面效应，比较理想的办法是降低钻井液的滤失量，提高滤液的粘度。滤液的粘度越大，越有利于封堵微细裂缝，阻止或减缓毛细管作用和渗透作用的进行。综上所述，我

47、们知道，只要使用水基钻井液，只要有水的存在，就有泥页岩的水化膨胀和坍塌问题。泥页岩的水化膨胀压力是时间的函数，泥页岩吸水后要经过一段时间膨胀压力才会显著上升，当膨胀压力达到一定程度后，就形成一次坍塌，坍塌之后，又有新的泥页岩表面暴露出来，和钻井液中的水接触，又重复前一过程，又形成第二次第三次坍塌，如此反复不已。所以加快钻井速度，争取在泥页岩大规模坍塌之前把井完成，是最经济最有效的办法。3工艺方面的原因 地层的性质和地应力的存在是客观事实，不可改变。所以人们只能从工艺方面采取措施防止地层坍塌，如果对坍塌层的性质认识不清，工艺方面采取的措施不当，也会导致坍塌的发生。,(1)钻井液液柱压力 基于压力

48、平衡理论，首先必须采取适当的钻井液密度，形成适当的液柱压力，这是对付薄弱地层、破碎地层及应力相对集中的地层的有效措施。但增加钻井液密度也有两重性，一方面钻井液密度高于有利于增加对井壁的支撑力，另一方面它又会导致滤液进入地层，增大地层的孔隙压力，增大粘土的水化面积和水化作用从而降低地层内部的结构力。另外，钻井液密度的确定，也受其他因素的影响，如钻井液液柱压力不能超过产层的孔隙压力，因为设计钻井液密度的主要目的是保护油气层；钻井液液柱压力不能超过地层的破裂压力；受机械钻速的制约，钻井液液柱压力越低，机械钻速越快，这是公认的事实，所以现在有些地方提倡负压钻进，如果地层比较稳定，这样做，无疑会带来很大

49、的经济效益，如果地层不稳定，这样做，将会招来井塌的恶果。(2)钻井液的性能和流变性 钻井液的循环排量大返速高呈紊流状态，容易冲蚀井壁地层，引起坍塌，但是如果钻井液循环排量小返速低呈层流状态，某些松软地层又极易缩径。而且在已经发生井塌的情况下，不得不增大排量和返速，否则，不足以将塌块带出。,高粘高切低滤失量的钻井液有助于防塌，也有利于携带岩屑，但不利于提高钻速。所以应对现场发生的情况，进行具体分析，权衡利弊，找出矛盾的主要方面，才能采取合理的对策。(3)井斜与方位的影响 在同一地层条件下，直井比斜井稳定，而斜井的稳定性又和方位角有关系，位于最小水平主应力方向的井眼稳定，位于最大水平主应力和最小水

50、平主应力方向中分线的井眼较稳定，而位于最大水平主应力方向的井眼最不稳定。(4)钻具组合 为了保持井眼垂直或稳斜钻进，下部钻具往往采用刚性结构，但如钻铤直径太大，扶正器过多，下部钻具与井壁之间的间隙太小，起下钻时很容易产生压力激动，导致井壁不稳。(5)钻井液液面下降 液柱压力降低，引起井塌，这主要由以下原因造成：起钻时未灌钻井液或灌人数量不足，或者名义上是灌了钻井液，实际上未将钻井液灌人井内；下钻具或套管时，下部装有回压阀，但未及时向管内灌注钻井液，以致回压阀挤毁，环空液体迅速倒流；突发性井漏，井内液面迅速下降。所有这些情况，都会使地层失去支持力而发生井塌。,(6)压力激动 如开泵过猛，下钻速度