鄂尔多斯盆地金鼎地区钻井井漏原因及堵漏措施分析

梁卫卫，党海龙，杨 江，邓南涛，孙德瑞，崔鹏兴

（陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院， 陕西 西安 710075）

鄂尔多斯盆地金鼎地区钻井井漏原因及堵漏措施分析

梁卫卫，党海龙，杨 江，邓南涛，孙德瑞，崔鹏兴

（陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院， 陕西 西安 710075）

井漏是钻井过程中必须要解决的一项技术难题，其核心是钻井液液柱压力大于地层压力产生的正压差导致钻井液向地层中孔隙、裂缝及溶洞等的漏失。针对鄂尔多斯盆地志丹金鼎地区具体沉积构造条件及探井井漏情况，分析金鼎地区钻井井漏原因，指出该地区漏失层地层构造特征及钻井工程因素是导致井漏的主要原因，同时对堵漏措施进行了分析，提出了针对性的堵漏措施，进而指导鄂尔多斯盆地金鼎地区钻井施工。

钻井；井漏；关井漏原因；堵漏措施

钻井井漏是指在钻完井过程中由于钻井液液柱压力大于地层压力造成的井筒内流体漏失到地层中的一种现象[1]。目前，钻井井漏根据漏失通道分为四大类，一是渗透型漏失，漏失速度小于10 m3/h；二是裂缝型漏失，漏失速度在20～100 m3/h，三是溶洞型漏失，漏失速度大于100 m3/h；四是复合型漏失。钻井井漏主要造成钻进无法正常进行，造成钻时延误，损失大量钻井液及堵漏材料，造成钻井事故，导致井眼出现缩径、扩径、垮塌现象，甚至导致井眼报废，测井资料不能准确真实反应实际地质情况，假如井漏发生在油层段，则会造成油层的严重污染，致使后期油井开发受到很大影响。根据统计资料表明金鼎地区近年来所钻探井及生产井均不同程度出现了钻井井漏现象，井漏比例高达65%。针对鄂尔多斯盆地志丹地区两口探井具体井漏情况，分别研究金鼎地区钻井井漏的具体原因，同时结合具体井漏类型研究针对性的堵漏措施，增加钻井井漏堵漏成功率，指导志丹地区后续钻井施工。

1 地质概况

金鼎地区位于陕西省延安市志丹县境内，位于陕北黄土塬区，地形起伏不平，沟、梁、峁、壑纵横，植被不发育；海拨1 170～1 700 m之间；研究区构造位于鄂尔多斯盆地一级构造主体陕北斜坡中部，区域构造平缓，地层倾角不到 1°，坡降一般7～10 m/km，斜坡内部构造简单，局部具有低幅度鼻状隆起。研究区地层自上而下钻遇第四系黄土层，下白垩系志丹统的环河组、华池组、洛河组、宜君组，侏罗系中统的安定组及直罗组，下统的延安组及富县组，三叠系的延长组，其中延安组及延长组是研究区的主要含油层系，第四系黄土层与环河-华池组之间发育不整合面，环河-华池组、洛河组及延长组地层中发育大量水平及垂直裂缝及大孔道裂隙。

2 钻井井漏分析参数

（1） 漏失类型

漏失类型是分析井漏的重要因素。根据钻遇地层特征及泥浆漏失速度确定漏失类型，同时，钻遇地层岩性是影响漏失类型的主要原因，粘土岩、砂砾岩、变质岩、碳酸盐岩等岩性特征决定不同的漏失类型，粘土岩一般形成渗透型及裂缝型漏失，砂砾岩一般形成渗透型或者裂缝型漏失，碳酸盐岩一般形成裂缝型及溶洞型漏失，以上漏失也可能是多种漏失类型形成的复合型漏失。

（2） 漏失层位深度

漏失点深度确定是进行钻井井漏分析的首要条件，漏失层位深度确定方法主要包括综合分析法、仪器测试（钢丝测试）、观察法及水动力学分析方法等[2,3]。目前主要使用仪器测试方法进行漏点深度探测，但由于各种原因导致漏失层段较多的井或者裸眼井等的深度确定存在一定困难。

（3） 漏失层位压力

钻井漏失是由于钻井液压力大于漏失层位承受压力而产生井漏，因此研究漏失层位压力对于合理配置钻井液密度及确定开泵压力等至关重要。目前针对于漏失层位压力的确定方法主要包括仪器测试及水动力学方法两大类，但以上测试方法所得压力并不能与实际地层压力完全一致，因此给堵漏造成影响[4]。

（4） 漏失通到尺寸

根据漏失类型及泥浆漏失速度确定漏失通道尺寸，同时通过仪器（井下声波电视及井下照相法）测试获取漏失通道尺寸，但由于条件限制使用很少，一般根据漏失速度大概确定的漏失尺寸不能真实反映地层漏失情况，导致不能选择尺寸合适的堵漏材料[5,6]。

3 钻井井漏原因分析

本次井漏分析主要从地质构造及钻井工程两大因素进行研究，同时结合事故井的具体井漏情况，分析该地区钻井井漏原因。

3.1 事故井简介

（1） 事故井1

事故井1是一口直井探井，设计完钻层位延长组长10，设计井深2 210 m。该井于2013年8月5日一开，钻至153.8 m处下表套，于8与8日二开，钻至213 m处钻井液返排量降至原始排量的1/3，采取边堵漏边钻进方式继续钻至715 m处停钻，堵漏材料主要为土粉、混合堵漏剂、高粘堵漏剂、CMC等。8月16日继续钻进至1 340 m处再次出现井漏现象，钻井泥浆不返，停钻进行堵漏作业，采用大量堵漏材料进行堵漏，再次开钻泥浆不返，堵漏失败；8月19日采取强钻方式钻至1 930 m处停钻，进行三次堵漏，开钻泥浆返排量较小，堵漏效果甚微；8月20日继续开钻钻至2 000 m处停钻堵漏，开钻钻至2173m处提前完钻。本次井漏共采取4次堵漏作业，共漏失钻井液1 200 m3，损失钻井时间140 h。

（2） 事故井2

事故井2是一口直井探井，设计完钻层位长10，设计井深2 130 m。该井于2013年8月8日一开，钻至182 m处下表套，于8月11日二开，钻至260 m处泥浆返排量降至原始排量1/3，采取堵漏加强钻方式继续钻至660 m处停钻；于8月14日进行二次堵漏，采取挤水泥固井方式进行堵漏，开钻扫水泥塞后又出现漏失，直至泥浆不返，探测漏点深度180～182 m之间，正好位于表套套管鞋位置附近；8月16日进行三次堵漏，下钻杆水泥固井，候凝扫水泥塞过程中泥浆不返，继续探漏点为原始漏点位置，说明上次漏点未封堵；8月18日进行四次堵漏，架桥水泥固井，候凝后扫完水泥塞后泥浆不返，漏点未封堵；8月19日进行5次堵漏，全井水泥固井，候凝扫水泥塞过程中又出现渗漏，后期泥浆不返，堵漏失败。

事故井2于8月26日搬井口重钻，二开钻进过程中又出现漏失，水泥固井过程中出现井下事故，决定废弃。本次井漏共采取7次堵漏作业，损失钻井液1 600 m3，损失钻井时间576 h。

3.2 地质构造因素

（1）储层中发育不整合面

通过地质露头及临井钻井资料分析可知，第四系黄土层与环河-华池组之间存在不整合面，该不整合面胶结较为疏松，钻井过程中泥浆不断冲刷及起下钻等压力激动造成不整合面处地层破裂，容易产生裂缝型漏失或者大孔道裂隙型漏失，造成泥浆返排量明显下降或者不返。图 1为黄土层与环河-华池组之间不整合面。事故井1钻遇黄土层底深为180 m，探测漏点位置为180～182 m之间；事故井2钻遇黄土层底深150 m，探测漏点位置为155 m左右，正处于不整合面处。

图1 黄土层与环河-华池组之间不整合面Fig.1 Uncomformable surface of loess layer and Huanhe-Huachi formation

（2）储层中发育裂缝

根据地质露头及临井钻井资料可知，环河-华池组、洛河组及延长组地层中发育大量水平及垂直裂缝，图2、图3为环河-华池组和洛河组地层中发育的裂缝及大孔道裂隙图，从图中可以看出，洛河组储层中发育的大孔道裂隙及高角度垂直缝是造成钻井泥浆不返的重要因素[7,8]。事故井2扫水泥塞过程中出现放空井段，很可能是钻遇了大孔道裂隙，注入水泥由大孔道中全部漏失。

（3）漏失层位高含水

漏失层位高含水也是导致挤水泥固井失败的主要因素之一，注入水泥不断与地层水发生置换，导致无法形成封堵面较大，厚度较好的水泥饼。事故井2临井同层测井曲线显示高含水，导致堵漏过程中出现水泥置换，无法成功堵漏。

图2 环河-华池组地层中发育的裂缝Fig.2 The fracture of Huanhe-Huachi formation

图3 洛河组地层中发育的裂缝Fig.3 The fracture of Luohe formation

3.3 钻井工程因素

钻井过程中泥浆密度配置不合适导致井眼内液柱压力大于地层承压能力，尤其在第四系黄土层与环河-华池组之间的不整合面处，承压能力更差；再加之钻井过程中起下钻速度过快、开泵不畅、多次循环泥浆等造成的瞬间压力激动，都是造成地层发生渗漏的因素；同时，环河-华池组、洛河组及延长组地层中发育大量天然隐裂缝，在地层正常压力下处于闭合状态，当瞬间压力激动或钻井液柱压力及大于裂缝开启压力时，裂缝开启形成漏失；其次，钻井操作不稳也是造成井眼反复漏失的主要原因，事故井2井第一次使用堵漏材料堵漏成功后，继续钻进一段距离后又发生漏失，主要是由于钻井接单根过程中起下钻过快，井眼内形成“负压腔”，造成裂缝再次开启。

4 堵漏措施分析与建议

钻井井漏应以预防为主，尽量避免发生井漏后采取堵漏作业，可以通过明确钻遇地层特征，设计合理的井深结构，优化钻井参数及平稳钻进等措施预防钻井井漏。

4.1 堵漏措施分析

随钻堵漏是事故井1的主要堵漏措施。通过加入大量堵漏剂进行随钻堵漏，效果不明显，再采取静止堵漏方法堵漏成功后开钻较短时间内又发生井漏，泥浆返排量较小；随钻堵漏过程中堵漏成功后10～24 h内漏失也容易反复发生，造成堵漏失败。以上现象说明随钻堵漏方法具有一定的成功率，堵漏材料进入到不整合面裂缝内部一定距离，但没能彻底堵死，后期由于压力激动等因素造成裂缝重新开启造成漏失；同时，多次堵漏造成不整合面裂缝完全开启，造成钻井泥浆只进不出。

挤水泥堵漏是事故井2的主要堵漏措施。该井在钻遇不整合面出现漏失后采取随钻堵漏方式钻进至660 m处停钻，没能在第一次漏失发生后进行彻底堵漏，造成后期裂缝完全开启，增加了堵漏难度，随后都采用挤水泥进行堵漏，但堵漏效果都不明显，甚至出现钻具放空现象，说明漏失层位漏失尺寸及漏失量均较大；同时，单纯的桥塞堵漏泥浆很难提高地层的承压能力，无论灌注多少水泥，始终无法形成质量合格的水泥塞以堵死漏失孔道[9]。

总之，本次事故井堵漏措施均没有针对性，钻井技术人员没有认清漏失类型，没有对漏失层压力进行探测，仅仅依靠矿场经验堵漏方法进行堵漏，具有一定的盲目性。

4.2 堵漏措施建议

钻井过程中发生井漏之后，首先必须尽快明确漏失层位深度、漏失量大小等相关参数，进而制定针对性较强的堵漏方法及选择尺寸合适的堵漏材料。

（1）非油层段

对于非油层段，不用考虑储层污染，可采取随钻堵漏方法进行堵漏，堵漏材料可以选择土粉、高粘堵漏剂、混合堵漏剂等常规材料，针对于漏失尺寸较大或漏失量较大的漏失层段，可以选择一些如羊粪、核桃壳、锯末、断草节等惰性材料进行堵漏，这样可以形成较为结实的堵漏墙；同时，采用加热膨胀剂的纤维增韧水泥也可提高地层承压能力，形成质量合格的水泥饼；其次也可以选择清水强钻方式，将岩屑带入漏失层，起到堵漏的效果[10]。

（2）油层段

对于油层段，可以考虑采取欠平衡钻井技术进行钻进，从而确保井眼内液柱压力低于地层承压能力，如充气钻井、泡沫钻井等方法可以进行应用。同时，钻遇油层段时要平稳钻进，尽量避免钻井压力激动，造成储层污染。

5 结 论

（1）鄂尔多斯盆地志丹金鼎地区钻井过程中容易发生不同漏失程度的井漏，尤其在第四系黄土层与环河-华池组之间发育的不整合面处、洛河组地层中井漏也较为严重，因此在钻井施工前必须认真研究钻遇地层的构造情况，分析易漏失地层特征，同时严格控制钻井工程参数，确保平稳钻过漏失层段。

（2）志丹金鼎地区浅层发育大量裂缝及大孔道裂隙，是造成钻进井漏的地质因素，事故井具体漏失情况也表明该层段易发生钻井渗透型漏失、裂缝型及大孔道裂隙型等复合型漏失；同时，延长组长2地层中易发生砂砾岩渗透型漏失。

（3）钻井工程参数如钻井液密度、钻速、起下钻及接单根速度、开泵泵压及排量等参数是造成钻井井漏的工程因素，因此钻遇漏失层段时，要按照漏失层位压力进行合理设计，保障平稳钻进。

（4）针对本次事故井井漏的堵漏措施，堵漏技术及堵漏材料的选择没有针对性，造成多次堵漏均未见到明显效果，同时造成钻时延误、损耗大量堵漏材料及固井水泥，增加了钻井成本；针对非油层段及油层段，提出针对性的堵漏方法及选择合适的堵漏材料是钻井井漏堵漏的关键。

［1］林英松，蒋金宝，秦涛．井漏处理技术的研究及发展[J].断块油气田，2005，12(02)：4-5.

［2］任茂，苏俊霖，房舟，等.钻井防漏堵漏技术分析与建议[J].钻采工艺，2009，32(3)：29-30.

［3］张亚丽，胡震宇.井漏的原因和堵漏技术及材料现状分析[J].钻采工艺，2007，27(6)：143-150.

［4］石林，蒋宏伟，郭庆丰.易漏地层的漏失压力分析[J].石油钻采工艺，2010，32(3)：40-44.

［5］屈东升，曾尚华，曾庆旭.严重漏失无返型井漏的分析与治理[J].钻采工艺，2001，24(04)：18-19.

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［7］舒刚，孟英峰，李红涛，等.裂缝内钻井液的漏失规律研究[J].石油钻采工艺，2011，33(6)：29-32.

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［9］姚晓，周保中，赵元才，等.国内油气田漏失性地层固井防漏技术研究[J].天然气工业，2005，25(6)：45-48.

［10］肖检波，晏凌.井底清水强钻处理恶性井漏的方法[J].钻采工艺，2000，23(04)：96-97.

Analysis on Reasons of Circulation Loss and Sealing Measures in Jinding area, Ordos Basin

LIANG Wei-wei，DANG Hai-long，YANG Jiang，DENG Nan-tao，SUN De-rui，CUI Peng-xing

（Research Institute of Shaanxi Yanchang Petroleum(Group) Co.,Ltd., Shaanxi Xi’an 710075, China）

The circulation loss is a technology problem in the process of well drilling, its cores is positive pressure differential that the pressure of drilling fluid column is greater than the formation pressure, leading to drilling fluid loss from wellbore to pore, fracture and cave. In this paper, reasons of well circulation loss were analyzed through researching the sedimentary structure and the well circulation loss information of exploration well in Jinding Zhidan area of Ordos basin. It’s pointed out that the sedimentary structure condition and drilling engineering factors are the main reasons to cause the well circulation loss. At the same time, the sealing measures were proposed. The results could provide a guide for well drilling in Jinding area of Ordos basin.

Well drilling; Circulation loss; Reason of circulation loss; Sealing measure

TE 357

： A

： 1671-0460（2015）03-0625-04

2014-10-16

梁卫卫（1987-），男，陕西西安人，助理工程师，硕士，2013年毕业于中国石油大学（北京）油气田开发专业，研究方向：油藏地质建模及油藏动态分析。E-mail：liangwei871026@sina.com。