黄土层井漏是陕北地区钻井中严重而又普遍的井下复杂情况之一, 严重的漏失会引起井塌、卡钻事故, 导致井眼的报废, 还有可能引起基础下沉, 导致出现拖井架现象, 因此及时处理好井漏恢复正常作业是非常重要的工作。
1 黄土层井漏的原因
1.1 地质原因
在表层钻进中中, 地层岩性以粘土类与砂、砾类为主。
1.1.1 粘土岩
包括泥岩、页岩和浅层粘土等。泥页岩发生漏失的可能性较小, 但一些较硬脆古老地层的泥页岩, 受地壳运动而形成裂缝、风化作用形成溶孔或其他层间疏松而形成漏失通道, 发生井漏。由于地表粘土孔隙度高、成岩差、颗粒间粘结力差、强度低而易发生漏失。
1.1.2 砂、砾岩
对于浅部未胶结或胶结差的未成岩的砂、砾岩, 由于未胶结或胶结差, 孔隙度大, 孔隙连通性好, 钻进这类地层极易发生漏失
2 井漏的力学原理
钻井液在漏失通道受到四个力的作用, 钻井液液柱静压力Pw、钻井液在流动时对井壁的侧压力Pa、地层孔隙中水的压力Po、漏失通道对钻井液流动时产生的阻力PL。当钻井压力 (Pw+Pa) 大于地层系统压力 (Po+PL) , 即发生井漏。
3 井漏的预防
处理井漏应以预防为主, 尽可能避免发生因人为失误而引起的井漏, 开钻前尽可能的搜集齐全临井地质资料, 施工中针对易漏井段、地层制定出相应的技术措施。
3.1 工程方面
(1) 采用合理的钻具组合, 减少钻具结构复杂性, 解决钻井液环空携砂性能;
(2) 在黄土层中钻进, 采用小排量 (排量为8-25L/S) , 低泵压 (3-5MPa) , 低转速 (50-70r/min) , 起下钻、接单根时下放速度要慢, 防止激动压力过大, 造成激动压力过大, 压漏地层;
(3) 在松软地层钻进, 钻速很快, 钻井液排量跟不上, 会使岩屑浓度过大, 憋漏地层, 应适当控制钻速, 延长钻井液携砂时间, 降低实际环空钻井液密度, 保证井眼清洁;
3.2 钻井液方面
(1) 储备足够的堵漏材料, 如:水泥、钠土、石灰石、黄土、纤维素、纯碱、锯末、高粘堵漏剂等;
(2) 采用高粘度膨润土浆混配复合堵漏剂和随钻堵漏剂进行钻进;
(3) 尽量降低钻井液密度, 采用自然沉淀方法, 清除钻井液的有害固相;
(4) 降低钻井液滤失量, 加强钻井液的对井壁的造壁作用, 减少钻井液漏失的可能性。
4 黄土层堵漏措施
4.1 导管封隔法堵漏
一开钻进用小排量 (8-12L/S) 钻进, 钻到漏层后, 再强行钻进3-5m, 起钻下入Φ444.5PDC进行扩眼, 扩眼至漏层位置下2m处, 循环起钻, 准备下入Φ374导管, 设计下深为第一个漏层以下2m的稳定底层。
导管的加工方法:在导管底部和1m位置处, 分别焊4个螺帽, 紧贴导管缠一层毛毡, 并用铁丝缠绕固定, 外面再用破棉被加厚一层, 再用铁丝缠绕固定。导管之间必须焊接牢固, 下入过程中遇阻可以通过上下活动和用钻铤下压的方式, 将其下到预定的深度, 导管外先填入复合堵漏剂FD-1, 再填入黄土至井口位置, 下一开钻具组合, 采用低转速, 小排量, 高粘切泥浆进行钻进。
4.2 堵漏材料堵漏
安塞黄土层堵漏材料有很多种, 结合多口井实际, 选择出几种比较成功合适的堵漏材料及堵漏配方。
方案1:随钻堵漏。采用小排量 (8-12L/s) 、高粘切钻井液, 加入20%复合堵漏剂和20%随钻堵漏剂进行钻进;钻进中岩屑和复合堵漏剂在钻具机械碰击作用下可以起到充填封堵漏失通道作用。
方案2:配制堵漏浆静止堵漏。在循环罐内, 根据漏失情况, 配制不同配比的堵漏剂, 混合均匀, 泵入井底, 起钻静止堵漏。
方案3:钻具外堵漏。钻进过程中, 如果出现钻井液只进不返现象后, 提起方钻杆, 尽可能高出钻台面位置, 从井口倒入复合堵漏剂200kg, 随钻堵漏剂100 kg, 高效堵漏剂25 kg, 并填入粘土2m3, 不开泵, 下放方钻杆至井底位置, 低转速转动5min后左右, 再小排量开泵, 等钻井液返出井口后, 再开大排量进行钻进, 钻进中如再发生失返现象, 再次重复使用此方法。
方案4:采用智能凝胶GD-1进行堵漏。其溶解性强, 能在井壁表面浓集形成胶束, 依靠聚合物胶束界面吸力及其可变性, 封堵井壁表面较大范围的孔喉, 且其本身具有较高的束缚水性能, 降低了滤液对黄土层结构的破坏, 复合使用FD-1及其它堵漏材料配制的钻井液能提高漏失压力, 有效封堵黄土层。
方案5:用瞬间固化剂封堵。钻黄土层后发现井口不返浆, 再强行钻进1m, 起钻, 准备堵漏。堵漏材料如下:1m3清水, 1吨瞬间固化剂, 二者比例为1:1, 混合均匀后, 倒入井筒内, 30min后就可以下钻正常钻进。
5 应用实例及其效果
G72-13井黄土层多处发生失返式井漏, 通过采用导管封隔法, 最终成功将漏层堵住;G78-14井表层漏失采用方案3、方案4进行堵漏, 成功完成一开钻进;G71-17井、G71-12井和G71-7井表层漏失采用方案2、方案3进行堵漏, 顺利完成一开钻进。G61-12井表层漏失采用方案4进行堵漏, 成功封堵漏层。
6 结语
(1) 严重复杂的表层井漏, 采取单一的堵漏方法往往不能取得成功, 通过几种堵漏方法搭配使用, 便能达到很好的堵漏效果。
(2) 堵漏工作的关键是要收集好施工井的地质资料、准确判断漏失层位置, 选择合理的堵漏技术, 制定出详实可行的施工工艺, 才能确保堵漏的成功。
摘要：陕北安塞地区的气井, 地处黄土高原腹地, 地表为第四系未固结成岩的松散黄土, 结构疏松, 渗透性强, 大多发生漏失, 本文结合多口井施工经验, 提出黄土层井漏的预防和处理措施。
关键词：陕北安塞,黄土层,井漏,导管
参考文献
[1] 林英松等.井漏处理技术的研究与发, 2005.