确定漏层位置的方法研究

高 娅 夏宏南 夏 维 贺 超

(中国石油天然气集团公司钻井工程防漏堵漏技术重点实验室，长江大学石油工程学院，湖北 武汉 430100)

1 井漏原因及其严重性

井漏是钻井中很常见的钻井液流进地层的井下复杂情况。导致井漏的原因，大致可以分为两个方面，即主观钻井工程因素和客观地质因素［1］。根据现场资料统计分析，大部分井漏事故的发生是因钻遇地层中的天然孔隙、裂缝或溶洞［2］(见图1、2、3)。在钻井作业中，操作不当、所选钻井液不合理，破坏了井下压力平衡，也会引起井漏。

钻井过程中发生井漏一直是工程施工过程遇到的难题，井漏会直接导致钻井液损失，降低钻井速度，增加非生产时间和生产成本［3］(见表1)，而处理井漏的关键在于正确确定漏层的位置。若遇到寻找漏层位置时间过长或失败，可能堵漏失败，还会造成井壁失稳、地层流体“反吐”现象，增加了钻井作业难度、井控风险和额外的钻井成本。

图1 天然空隙

图2 裂缝

图3 溶洞

表1 某年部分油田井漏情况

2 漏层位置确定方法研究

快速、正确判断漏层的位置，是当前各大油田面临的重要问题。当井漏发生时，必须对漏层性质进行综合分析，才能对堵漏材料做出选择，决定堵漏材料的粒径和加量，确定相应的处理方法，从而确保快速，高效，经济地完成堵漏作业［4］。

目前，针对井漏漏层位置的确定，国内外确定井漏层位的方法大致可分为四类：①直接观察分析法②综合分析法③水动力学测试法④仪器测试法。

2.1 直接观察分析法

直接观察分析法主要是通过观察钻进情况、观测钻屑、岩心和观测泥浆变化，凭经验来估算井漏层位。

2.1.1 观察钻进情况

凭经验观察钻进时反应，可以准确判断天然裂缝、孔隙或洞穴地层一类漏层的位置。若之前钻井过程中没有出现过井漏，钻井液突然快速漏失，并伴有扭矩增大和蹩跳钻现象，则往往表明钻开了天然裂缝岩层段，且漏层在井底。当钻开孔隙、暗道或洞穴地层时，钻井情况可能会出现钻进放空、加不上钻压。在遇到上述现象的同时发生井漏，不管之前是否发生过井漏，漏层也很可能在井底。

2.1.2 观察钻屑、岩心情况

钻井漏失通常发生在含水层中，特别是裂缝、洞穴的地层，因此要特别注意岩心的观察。但大多数钻井作业采用无岩心钻进，所以对岩屑录井非常重视。现场通过分析研究岩屑，如根据岩屑粒度组成评价漏失通道的张开量;在双目镜下挑出所有裂隙和洞穴充填物，用面积法估计裂隙所占比例，得出裂隙和洞穴发育系数和张开系数，对漏层做出正确判断，为治漏提供资料。

2.1.3 观察泥浆变化

在现场，钻井液性能主要指颜色、密度、粘度、含沙量、氯离子含量等，其变化往往能反映井底岩石的性质，如在砂砾石含水层中钻井时，钻井液含砂量会增加。因此，经常注意对钻井液性能变化的观测，能及时采取防漏措施。

2.2 综合分析法

2.2.1 基本原理

近年来，一次性打开多层段的井较频繁，对于一些多段开采的井来说，若存在漏失现象，现场很难确定漏失层位，给堵漏施工带来了较大困难。鉴于目前国内外分析确定井漏层位方法的局限性，结合油田实际井漏情况，提出了一种判断井漏层位的新方法—综合分析法。该方法从压差角度分析出发，针对地层原始胶结压实程度与漏失通道特点，建立相应的井下漏失临界压力判定准则，综合利用测井、钻井、地质等资料，在地层压力、井眼压力以及地层破裂压力等关键参数的基础上，进一步确定井漏层位以及漏失发生的可能性。根据地层特点，漏失临界压力可进行简化处理，其主要取决于地层压力或地层破裂压力。在实际应用中，井眼压力常常考虑为钻井液静液柱压力、环空压耗和作业产生的波动压力三者之和［4］［5］。

2.2.2 现场应用

基于综合分析法基本原理，开发出了相对应的软件系统，包括测井数据管理、测井数据预处理、地层参数的确定、漏失层位的确定、成果输出和帮助六大模块。以辽河冷东地区为例［4］［6］。其地层剖面主要是砂泥交互层，采用单孔隙泥质砂岩模型，综合分析漏层位置。

图4为该地区某井处理成果图，最右边显示可能井漏(红色标示)，其中FMP为地层压力，BP为井眼压力。

图4 某井的漏层位置综合分析法处理成果图

实际中，该井在钻至井深1010m时，发生井漏，排量为32L/s，进行常规堵漏;1010m以后，钻进中实施随钻堵漏，证明综合分析法分析结果与实际漏失位置相吻合。

2.3 水动力学测试法

水动力学测试法包括正反循环测试法、立压变化测试法、井口泥浆动态监测法等。在立压变化测试法的基础上，提出了一种新的确定井漏层位的方法—注轻泥浆法，使确定井漏层位的方法更准确、简单。就现在发展现状而言，水动力学测试法主要是根据泥浆和立压变化来确定漏层位置。此法相对较简单，但计算精度较差，并且受井筒和钻具工作条件限制较多，常常引起因漏层检测不准导致堵漏失败。

2.4 仪器测试法

利用仪器探测井漏层位，早在50年代国外已开始应用于现场，我国在这方面起步较晚。80年代末期，各种仪器测试法已经能基本适应现场需要［4］［7］。目前，石油钻井行业采用检测漏层位置的仪器很多，主要分为两类：①物探测试仪，通过温度测井、电法测井、放射性示踪剂等来确定漏层位置②专用仪器测定法，将一种专门的探测工具下入井内，探测漏层位置。如转子流量计、压力测量仪等。虽然此法相对较直接，但施工过程非常繁琐和复杂，施工时间较长，并且受井下检测仪器的性能限制较多。

3 发展趋势

井漏一直是石油行业需要克服的难题。随着油田的发展，对处理井漏的要求会越来越高，对仪器的要求也会越来越高。从以前只能通过单一指标如压力、温度等确定漏层位置，发展到能够多种指标检测，即多功能检测是未来发展主方向。另一方面，对仪器设备的组成和材料要求的提高也是将来发展的一大方向。现在国内外确定漏层位置的大多仪器都是采用电缆式，为井下仪器提供能量，电缆线量很大，检测费用不低，尤其是深井和超深井。若是远离基地的沙漠地带、海洋，其检测费用更昂贵。因此，无电缆式井下测量仪可能是一大趋势。

4 结论

(1)确定漏层位置的方法很多，但受到某些条件的限制真正能用于现场的很少，利用率低。

(2)随着钻井技术的不断发展，对于漏层位置的确定，需要仪器一次测量的数据趋于多样化。

(3)目前，漏层位置测量的仪器井下和地面两部分之间多为电缆连接，随着油田的技术需要，无电缆式探漏仪器是未来发展方向。

;

［1］马光长.井漏综合分类及其堵漏方法的选择［J］.钻采工艺，1993.

［2］刘伟，雷万能.井漏的成因及处理［J］.中国西部科技，2008.

［3］幸弋曜.关于漏失井的一些认识和探讨［J］.内蒙古石油化工，2011.

［4］徐同台，刘玉杰，申威等.防漏堵漏技术［M］.石油工业出版社.

［5］陈钢花等.井漏层位确定方法探讨［J］.钻井液与完井液，2009.

［6］陈钢花等.确定井漏层位的改进方法及其应用［J］.石油地质与工程，2007.

［7］孙传友，王莉.漏层位置的仪器测定法［J］.石油仪器，1999.