钻井过程中漏失机理分析与井漏预防措施研究.docVIP

摘 要 井漏是影响钻井作业安全最严重的复杂情况之一，井漏的发生不仅会给钻井工程带来不便和损失，也为油气资源的勘探开发带来极大困难。本文针对钻井工程中井漏现象的突出问题，从井漏的类型、危害、漏失机理和影响因素入手，着重研究了漏失压力的计算方法、预防措施与井漏处理的技术方法。 本文在漏失层地质特征的基础上认为井漏主要有三种类型：渗透性漏失、裂缝性漏失、溶洞性漏失。通过分析三大压力系统（即漏失压力、地层破裂压力、井眼内钻井液动压力）与产生井漏的相互关系，认为降低井眼内钻井液动压力是处理井漏的核心关键。漏失压力的计算方法现在还不完善，目前主要是根据漏失地层特点建立漏失压力预测模型来计算漏失压力的，其中包括漏失压力的力学计算模型、基于统计的漏失压力计算模型等等。井漏要防患于未然，能预防的一定要采取相应的预防措施，前期设计好合理的井身结构，钻井时要以降低井眼内钻井液动压力为主导。井漏发生时要根据不同的漏层条件，采取相应的井漏处理技术手段，其中主要包括常规井漏和复杂井漏这两种情况。总之，研究井漏问题对完善、提高钻井技术水平和经济效益有着极其重要的现实意义。 关键词： 井漏；漏失压力；地层破裂压力；堵漏处理技术 　 参考文献 27 致 谢 28 1 前言 1.1 研究目的和意义 井漏是一种井下复杂情况，它是钻井工程中最普遍最常见的技术难题之一。轻微的漏失会导致钻井工作的中断，严重时会浪费大量的生产时间、人力、物力和财力，如果得不到及时处理，还会引起井塌、井喷和卡钻等事故，甚至导致部分井段或全井段的报废，据统计，全球石油行业因井漏而造成的经济损失每年高达数亿美元。井漏问题一直是困扰国内外石油勘探开发的重大技术难题，至今未能完全解决，因此对于井漏问题一定要加以重视。通过研究井漏问题，可以了解漏失机理和影响井漏的主要因素，从而采取合理的井漏预防措施和相应的井漏处理技术来应对井漏问题，开发和研究新型的防漏堵漏技术和堵漏材料，这对于完善和提高钻井技术水平和经济效益有着极其重要的现实意义。 1.2 国内外研究现状 井漏问题在很早的钻井工业中就已经出现，并且在钻入较深地层或衰竭地层时表现得更突出。近年来，随着我国油气勘探开发的深入进行，地质条件也越来越复杂；随着注采及压裂影响日益增加，部分地层的承压能力大为降低；很多油田为了节省开发费用，进行多压力层系的长裸眼井施工，上述情况使得井漏问题更加突出。虽然在处理井漏的过程中积累了许多成功的经验，找到了应对井漏的一些有效方法，但仍存在许多问题，其中堵漏所面临的最大问题就是地质情况的复杂性和不确定性，从而影响钻井生产的顺利进行。所以有效的应急措施成为解决问题的关键。 目前国内外在大力发展钻井新技术的同时，对漏失问题加以高度重视，通过机械、化学和物理等多学科开发新型的防漏堵漏材料，研究有效的漏失压力计算方法和新型的井漏处理技术，从而最大限度的发挥钻井新技术的优势。比如在堵漏材料方面，适用性强的快速高效堵漏材料和堵漏方法将成为一个发展方向；进行室内防漏堵漏评价实验装置的开发研究，研制用于评价不同堵漏材料及钻井液防漏堵漏效果的仪器，并制定统一的评价标准【1-2】。井漏方面的相关理论研究也将会更加的深入和完善。 1.3 研究内容 （1）漏失的类型分析； （2）漏失机理和井漏的影响因素； （3）漏失压力的计算方法； （4）预防措施与井漏处理的技术方法。 2 地层漏失类型分析及井漏的危害 井漏是一种在钻井过程中泥浆、水泥浆或其它工作液漏失到地层中的现象。严格的说井漏是在钻井、固井、完井、测试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进地层的一种井下复杂情况。它的发生会给钻井工程带来不便和损失，为油气资源的勘探开发带来极大困难。关于漏失分类的方法有许多，若按漏速分有五个级别：微漏，漏速≤5m3/h；小漏，漏速5～15m3/h；中漏，漏速15～30m3/h；：大漏，漏速30～60m3/h；严重井漏，漏速≥60m3/h【3】；若根据漏失通道可将井漏分为渗透性漏失、裂缝性漏失和溶洞性漏失三大类，此外还可以按照漏强、漏径比、漏层吸收系数等等来分类。本文是从漏失通道出发，重点研究了渗透性漏失、裂缝性漏失和溶洞性漏失这三种类型。在钻井与完井过程中，井漏可以发生在任何地质年代地层中，从第四系直至元古界的各种岩性地层中。如粘土、砂砾岩、碳酸盐岩、岩浆岩和变质岩等。 2.1 漏失类型分析 2.1.1 渗透性漏失 这种类型的井漏多发生在浅井段胶结疏松的砂、砾岩中，如粗砂岩、砾岩、含砾砂岩等地层。由于地层的渗透性较好，只要它的渗透率超过14×103，或者它们平均粒径大于钻井液中数量最多颗粒粒径的三倍时，在井内压差的作用下钻井液将会漏入岩层孔隙里，但泥饼的形成会阻止或减弱其漏失的程度，因而渗透性漏失的漏速