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防漏堵漏技术7

第七章防漏堵漏技术

一、概述

(一)井漏的定义

井漏是指在钻井过程中钻井液或水泥浆漏入地层的现象,是钻井中最普遍、最常见而又损失较为严重的一种问题。

在任何地层,任何深度,任何地质年代的岩石都可能发生漏失。

(二)发生井漏的必要条件

井漏必须具备两种基本条件:

一是存在压差,即外来液柱压力大于地层的漏失压力;二是漏层的孔缝直径大于钻井液中最大颗粒的直径,一般认为大于2倍才可能发生井漏。

前者是外因,后者是内因,是客观存在,不能控制的。

长期以来人们与漏失作斗争已积累了许多经验,找到了若干种有效的办法。

然而迄今为止,对付这种漏失,尚不能完全进入自由的王国,其原因千变万化。

漏层有各种各样的类型,处理的方法也有许多,关键在于适应性上,即使有了有效的防漏堵漏方法但选用不恰当,掌握不好,不能对症下药也是不能取得好的结果。

因此,首先必须把漏层的类型判断清楚,搞准确,摸透其特性及漏失规律。

(三)井漏的类型

实践告诉人们,容易发生井漏的地层有下列几种类型:

(1)高渗透地层:

是指渗透性很高的非胶结性地层。

实践证明地层的渗透率大于14达西以上才可能发生漏失。

在浅部的砂砾岩渗透率可能超过14达西,可能发生漏失。

而在深部的砂岩,渗透率一般很少超过3.5达西,除非地层被压裂,一般很少发生钻井液漏失。

(2)孔洞和洞穴地层:

孔和洞一般存在于石灰岩和白云岩地层,在其它岩石中很少发现洞穴。

这种漏失的特征是漏失十分突然,多数是完全漏失,不返钻井液,漏前常有放空、跳钻现象,封堵此种地层十分困难。

(3)裂缝和破裂地层:

主要指天然形成的裂缝和破裂处,是由地壳运动或造山运动所引起的,有水平裂缝和垂直裂缝两类,前者都埋藏的较浅,一般不超过1200m,这是因为水平裂缝的岩石本身必须承受住或支撑住上部地层的覆盖压力才能存在,超高此深度,其上覆地层的压力已超过地层自身所能承受的压力,裂缝会自然闭合,出现的可能性较少了。

垂直裂缝不存在此种情况,因此超过此深度的任何裂缝都属垂直裂缝。

不管是水平裂缝或垂直裂缝,在正常情况下是不漏失的,只有当外界压力大于地层的漏失压力时,裂缝才被压开,漏失才会发生。

(4)诱导裂缝地层:

指的是那些由外力所诱发而形成的裂缝。

如钻井液密度过高、激动压力过大等。

裂缝一旦被压开,钻井液便迅速漏进裂缝并加以扩大,这时即使压力下降,裂缝也不会完全闭合,漏失会继续进行。

(四)防漏堵漏的目的意义

川东北地区是我国目前发现的碳酸岩储层物性最好的区域之一,有着丰富的石油天然气资源,是中石化近期和今后一段时间油气勘探的主战场,钻井市场前景广阔。

但由于受喜山期大巴山推覆的影响,形成了许多断裂带和皱褶,地层孔隙、裂缝、溶洞发育,井漏严重,防漏堵漏和承压堵漏工作十分困难

,其中不乏世界性难题,如金鸡1井在井深210m钻遇地下溶洞,钻井液失返,采用桥堵、凝胶、膨胀、水泥、MTC等材料和工艺技术堵漏均没有取得理想的堵漏效果,采用强钻施工,在井段84~2000m连续漏失清水、钻井液

76433.78m3;黑池1井在井段3386.54~3495.45m进行了五次水泥承压堵漏和两次膨胀性材料堵漏,也没有达到钻井设计要求的2.1的地层承压系数

井漏不但损失钻井液,增加钻井成本,而且耗费钻井时间,如金鸡1井二开由于钻遇溶洞和纵向裂缝,连续发生漏失,不断配制各种堵漏浆进行堵漏,半年时间钻井进尺仅1000m,严重地影响了川东地区的勘探计划。

 

摸清川东北地区井漏的地质特征、漏失通道大小、分布规律、漏失类型、地层压力等,综合国内外的防漏、堵漏新工艺、新技术,研究提出有效的解决川东北地区井漏的处理方法和工艺技术,对节约钻井成本、加快川东北的油气勘探速度具有重要的意义。

二、川东北地区井漏分布规律、漏失通道特征和漏失特点

为了提高防漏、堵漏工艺的科学性、针对性和可行性,必须搞清井漏分布规律、漏失通道特征和漏失特点,研究漏失发生的原因,采取有效的堵漏方法和工艺技术进行堵漏。

(一)井漏分布规律

川东北地区所有构造上均发生过井漏。

附表B为对普光构造、毛坝构造和河坝场近几年来完钻井的井漏统计结果。

从附表B可以看出,由表层遂宁组到完钻层位茅口组,几乎每个层位都发生过井漏,但各层位的漏失程度不尽相同(见图2-1),陆相地层的漏失主要发生在表层的遂宁组、上沙溪庙组和下部井段的须家河组、自流井组,中部的千佛崖组漏失较少。

海相地层的漏失主要发生在飞仙关组一、二、三段地层,偶尔也在长兴组、龙潭组、茅口组发生。

图2-1川东北各层位井漏发生次数

(二)漏失通道特征和漏失特点

由于受长期地表水的剥蚀、风化作用和构造运动的影响,川东北上部地层孔隙、裂缝比较发育,下部地层裂缝、溶洞纵横交错,井漏十分严重。

经过对取心、测井等多方面的资料统计分析,认为具有以下规律:

(1)上部漏失层段(沙溪庙~须家河):

漏失通道主要是孔隙性漏失通道。

当钻遇胶结性较差的砂泥岩时,往往发生渗透性漏失。

漏速多在10m3/h以下,可通过静止堵漏和随钻堵漏解决。

(2)中部漏失层段(雷口坡~飞仙关):

漏失通道以溶洞和大裂缝为主,裂缝宽度一般在1~3mm,并多为倾角大于300的斜裂缝,且向地层深部延伸较远,一般为非充填性裂缝,有的漏失通到与地表连同,钻遇这类漏失通道时均要发生非常严重的漏失。

(3)承压堵漏漏失段:

由于套管程序的限制,同一裸眼井段存在多个压力系统,为平衡下部高压层,往往在打开下部高压层之前,提高钻井液的密度,导致上部低压层段发生压裂性或诱导性漏失。

如河坝1井将承压能力较低的须家河组与压力系数较高的嘉陵江和飞仙关组设计为同一层段。

三、井漏的预防

对付井漏应坚持预防为主的原则,尽可能避免人为失误而引起井漏。

井漏的预防包括井身结构的合理设计、降低井筒压力、在钻井液中加入随钻堵漏材料或桥堵材料等措施。

(1)井身结构设计

通过井身结构来防止井漏,主要是依据地层压力剖面,尽量避免将两个或两个以上差异很大的压力设计在同一井段,造成钻遇高压层段时,由于井涌而提高密度将低压层段压漏。

川东北不同构造地层孔隙压力、坍塌压力、漏失压力、破裂压力差异很大,下部地层又以灰岩、白云岩为主,目前还没有建立这种地层的压力剖面模型,要建立川东北地层压力剖面是一件很困难的事情,但只要通过不断的摸索和归纳总结,总能搞清楚川东北地区不同构造的压力剖面,设计出合理的井身结构。

建议将河坝构造、黑池梁构造的须家河地层与上部的其它陆相地层设计在同一井段,避免钻遇较高的嘉陵江地层时将承压能力较低的须家河地层压漏,因为须家河地层与嘉陵江地层的漏失压力相差过大,须家河地层的漏失压力系数一般在1.4g/cm3,而嘉陵江地层漏失压力系数一般在2.0g/cm3,井控工作和承压堵漏工作难度太大。

(2)降低泥浆井筒动压力

针对川东北地区的井漏特点,参考国内外相关资料,提出下列几点建议:

①降低泥浆在易漏井段,如沙溪庙、须家河组地层的液柱压力。

钻井液密度尽可能控制在设计下限,采用近平衡或欠平衡钻井技术,防止或减少井漏发生;

②在满足井眼净化的前提下,尽可能采用小排量钻进,以降低环空循环压耗,减少或减轻井漏;

③在压力敏感的层段钻进时,严格控制起下钻速度,以减少激动压力对井漏的影响;

④在满足钻井要求的前提下,尽可能少加钻铤和扶正器,一方面有利于减少环空循环压耗,另一方面有利于防止起下钻时对井壁滤饼的剥蚀,减少井漏发生;开泵要缓慢,长时间静止后要分段循环等。

(3)气体钻井

川东北大部分地区陆相地层为强水敏地层,井壁坍塌主要是由于水敏造成的,应力坍塌是次要的。

空气钻井可以避免因地层水敏造成的井塌,有利于提高钻井速度,目前,已在普光及其外围、通南巴地区应用了数十口井,取得了较好的效果,建议在其它有条件的地区也尽可能推广应用空气钻井、氮气钻井和天然气钻井等技术。

(4)在钻井液中加入随钻堵漏材料或桥堵材料,采用随钻的方式防止井漏的发生。

在钻遇易漏地层之前,在钻井液中加入随钻堵漏材料或桥堵材料可以预防井漏,也可以实行进行边钻进边堵漏,与停钻堵漏相比,可以节约较多的处理井漏的时间。

因此,对于微小裂缝和孔隙性地层引起的渗透漏失或部分漏失,若漏速小于15m3/h,可采用随钻防漏堵漏技术,其配方为:

对于孔隙性漏失井段,可用1~3%单向压力封堵剂+2~3%超细碳酸钙进行防漏堵漏;

对于孔隙~裂缝性漏失井段,可用2~3%单向压力封堵剂+1~2%的棉子壳+4~5%超细碳酸钙进行防漏堵漏。

其工艺如下:

①根据井下漏失或可能漏失的情况,在钻井液中加入适量的桥接堵漏材料(参考上面提供的配方),配制好随钻堵漏浆液30~60m3;

②将配制好的随钻堵漏浆液泵入井内,单泵循环钻进,机械钻速为正常钻进的40~60%;

③当堵漏浆液返出井口时,停止使用震动筛和其它固控设备,保持随钻堵漏2~3个循环周;

④井不漏后,则除去钻井液中的随钻堵漏材料,恢复正常钻进;

⑤必要时可采用全井段随钻堵漏工艺,如金鸡1井;

⑥若随钻堵漏期间,井漏一直不缓解,甚至漏速还不断增大,一般说有新的漏失井段在不断暴露,这时应停钻小排量循环1~2个循环周,若还不缓解,一般需要停钻进行堵漏。

四、井漏的处理

为了堵住漏层,必须利用各种堵漏材料,在距井筒很近的漏失通道内建立一道堵墙,用以隔断漏液的流道。

而漏层位置的判断是进行有效堵漏工作的第一步。

(一)漏层位置的确定

一般来说,钻遇天然裂缝或溶洞立即会发生漏失,在这种情况下,漏层就在井底,然而,对于渗透性漏失和诱导性漏失,情况明显不同,大部分情况下漏层不在井底,多半是在上一层套管鞋处,也可能在其它地方。

如果能用一些方法确定漏层位置,则可避免因为漏层搞不准,堵漏工作存在盲目性。

确定漏层位置的方法较多,如:

转子流量计法、井温法、热电阻法等,有条件的井队,可以采用这些方法进行漏层位置的确定,没有条件的井队,可采用正、反循环测试法进行漏层位置的确定,这是一种不需要再增加任何其它专用设备,而只利用井场仅有设备即可进行漏层位置判段的方法。

为了提高测定漏层位置的准确度,前苏联全苏勘探方法与技术科研所伊尔库分所A.Д.叶利谢耶夫推出了正、反循环测试法,该法利用正循环洗井过程中测量泥浆出井流量和相应漏失严重程度,同时实施反循环洗井,反循环过程中改变注入井内的泥浆流量,直至达到正循环洗井过程中的严重程度,测量与漏失严重程度对比值相应的出井泥浆流量,再按公式4-1计算井口至漏层的距离。

H总

H漏=————(4-1)

(Q1/Q2)+1

式中H总—井深,m;

Q1,Q2—分别为正循环洗井和反循环洗井时的出井泥浆流量(在同样漏失严重程度值条件下测得),L/min。

图4-1为该种测试方法的示意图,说明了泥浆在井内循环的路线。

图中标出了钻杆1、密封装置2(例如防喷器)钻杆内腔3、井眼环空4、漏层5、泥浆在正循环和反循环洗井时的运动方向Ⅰ和Ⅱ。

在实际应用中,A.Д.叶利谢耶夫等人发现,当漏层在上部井段时,采用公式4-1存在一定的误差,后来经过改进的公式为:

L钻

H漏=——————(4-2)

(Q出-1/Q出-2)+1

式中H漏—井口至漏层的距离,m;

L钻—井口至钻柱下段的距离,m;

Q出-1,Q出-2—分别为提升钻柱后正、反循环洗井时的泥浆返出流量,L/min。

上式中,L钻的提升高度取决于1≤Q出-1/Q出-2≤3这一条件,也就是说上下提升钻具,直之Q出-1/Q出-2大于1、小于3时再按公式4-2计算漏层的位置。

试验证明,在1≤Q出-1/Q出-2≤3条件下,按公式4-2测定的漏层位置相对误差不会超过3%,即使对最佳水平的堵漏工艺而言,这也是完全可以接受的。

图4-1正、反循环法测试漏层的示意图

(二)漏失通道张开值的确定

确定漏失通道张开值的方法很多,在理想的情况下,水平裂缝的张开值为:

δ=(12k/mT)1/2(4-3)

式中δ—裂缝张开值;

k—渗透率;

mT—裂隙度。

在一定的k和mT下,由于各种因素的影响,实际裂缝的张开值与上式计算结果有较大的误差。

为了确定裂缝的平均张开值,对4-3式进行修正,列为下式:

δ=4.83(k/mT2-1)1/2(4-4)

此式是在多孔介质中液体的运动参数取平均值,并加设该介质的水力特性可以与裂缝性岩体的渗透通道平均值的水力特性相等的条件下得到的。

尽管也一定的误差,但在没有成像测定资料的条件下,可参考邻井同一井段、同一地层的渗透率、裂隙度进行裂缝张开值的粗略估算,为堵漏材料粒径的选择提供参考。

在井漏严重的地区,最好是开展成像测井技术,研究漏失地层裂缝的开口大小,为堵漏工作提供可靠的依据。

(三)漏层压力的确定

漏层压力是指漏失停止后,漏层所受到的静液柱压力。

漏层位置确定后,漏层压力将遵循下列公式:

P漏=0.98ρH液柱(4-5)

式中P漏—漏层压力,kPa;

ρ—泥浆密度,g/cm3;

H液柱—静液柱高度,m。

静液柱高度可以通过回声仪、循环法等测量。

(四)堵漏配方和工艺技术研究

在漏层位置、压力、裂缝张开值、漏失速度和地层水成份等漏层特性搞清楚的情况下,可针对这些特性,有针对的进行堵漏配方和工艺技术的选择。

国内外学者通过不断研究摸索,提出了9大类堵漏方法,分别为静止堵漏、桥接堵漏、高失水堵漏、高失水堵漏、暂堵材料堵漏、化学堵漏、无机胶凝物质堵漏、软硬塞堵漏、复合堵漏、强行钻进套管堵漏等,这里主要针对川东北所用的堵漏方法进行分析总结,为后续施工队伍堵漏工作提供参考。

1、清水强钻技术

在钻遇大裂缝或溶洞性地层发生严重井漏时,若井壁稳定、钻屑能有效地进入漏层,且在水源充足的条件下,可采用清水强钻或井底清水强钻,最后下套管封隔。

在高陡构造轴部钻井时,地表出露地层多为三叠系碳酸盐岩(如金鸡1井,出露地层为雷口坡组),地层溶洞裂缝发育,井漏十分严重,因此,在这类井段钻进时发生严重井漏时,大多可采用清水强钻后,下套管封隔,这样可大大提高机械钻速和钻井时效,降低钻井综合成本。

采用清水强钻时,起钻过程中,应向井中注入高粘清扫液,以悬浮钻屑防止沉沙卡钻。

金鸡1井于2005年3月8日开钻,下入φ529mm导管至井深32.66m,用Ø444.5mm钻头于3月9日二开,至3月20日钻至井深229.15m,共发生井漏4次,采用桥浆、水泥浆复合堵漏成功。

3月20日用密度1.05g/cm3的钻井液钻至229.90m,放空至230.50m(放空0.60m),井口失返,采用复合堵漏+胶质水泥、投泥球+胶质水泥、投木棒+胶质水泥和混凝土+胶质水泥等多种方法多次堵漏无效后决定强钻,5月26日强钻至设计井深355.39m,下套管。

7月1日二开钻进,钻进中继续发生严重井漏,至7月12日经过8次堵漏无效后,采用清水+泥浆强钻。

8月15日强钻至井深1500m,强钻过程中上提、下放钻具无阻卡等异常现象,接单根没有沉砂,每次下钻有0.5m~3m不等厚的沉砂,开泵一冲就冲划到底。

1500m开始电测,未能测出井漏的具体位置。

8月17日至9月1日由胜利威科特堵漏,堵漏后可以建立起循环。

9月11日钻进至井深1794m时再次发生有进无出井漏。

至9月23日经过12次堵漏未能堵住后由西南石油学院研制的吸水树脂堵漏,堵漏后可以建立循环。

至29日钻进至1883m时又发生有进无出的井漏,堵漏无效后,决定继续采用清水+泥浆强钻,井深2000米下技术套管。

采用清水强钻技术必须具备下列条件:

①无气层;

②无易塌地层;

③有足够的水源;

④有足够的泵排量,防止沉砂卡钻;

⑤准备100m3左右的高粘切泥浆。

2、桥浆间歇关挤堵漏工艺技术

在高陡构造钻井中,常常钻遇长段破碎性地层或高低压力系统交错层段时发生井漏,由于漏失层段长或漏层多,采用常规堵漏工艺往往很难提高漏层的承压能力。

桥浆间歇关挤技术是通过控制井口压力,小排量多次关挤,逐步提高漏失层段的承压能力,让形成的桥接堵塞物更加紧密,保证封堵效果。

桥接堵漏材料的粒径配比为:

①对于孔隙和溶洞性漏失,可根据d90、d50架桥理论进行桥接堵漏材料的粒径配比。

②对于裂缝性漏失,可根据Howard和Scott的SAN-2工程分布理论进行桥接堵漏材料的粒径配比。

桥浆间歇堵漏工艺技术的要点为:

①根据井漏情况,配制好桥浆30~60m3,桥接堵漏材料的浓度一般为6~12%(其中细充填粒子的浓度为2~4%);

②下光钻杆至漏层顶部或套管鞋处,用泥浆泵注入桥浆;

③当泥浆出钻具时,关封井器,小排量(5~10l/s)挤注桥浆或挤替钻井液;

④当井口有回压时,根据井下情况控制井口压力(一般井口最高压力控制在5~8Mpa),当井口压力降到一定值时,再次挤压。

这样反复几次,直到井口压力维持在30min以上不降为止。

应用实例:

2004年11月28日,普光3井钻至井深5477.18m时发生井漏,漏速27.93m3/h,钻井液漏斗粘度75s,密度1.53g/cm3,地层飞三段。

发生漏失后,立即起钻至技套内,灌入钻井液84m3,未见到井内钻井液静液面。

关井观察,立套压为0。

静止堵漏每2小时灌入堵漏浆液2~3m3。

探井下液面离转盘面50m左右。

静止堵漏48小时后开泵能建立循环,排量由5L/S逐渐增加至18L/S,有轻微漏失现象。

分段循环下钻到5470m,打堵漏浆液35m3后起钻至井深5410.48m,观察井口液面,无漏失现象,关井口,憋压5Mpa,稳压30min,无漏失现象。

下钻到底,恢复钻进。

共漏失钻井液279.5m3。

第一次配堵漏剂组分:

搬土粉:

5T,Na2CO3:

200kg,SDL-1:

2.5T,沥青粉:

3.5T,QS-2:

4T,DL-1:

6T,MAH-104:

0.25Tg,钛铁矿粉:

50T,超细CaCO3:

3T),第二次配堵漏剂组分为膨润土:

8T,NaOH:

0.4T,Na2CO3:

0.4T,H-CMC:

0.7T,MAN-101:

0.5T,SIOP-E:

0.1T,PSP:

1T,SIOP-1:

1.6T,LF-1:

0.3T,钛铁矿粉:

80T,DL-1:

2T)。

 

3、水泥浆堵漏技术

在高陡构造上钻井时,常钻遇大裂缝和溶洞,这时一般均要发生漏速大于60m3/h的严重井漏。

采用水泥堵漏施工时,必须严格按“平衡堵漏”进行计算,确定出堵漏施工时钻具下入深度和钻井液的顶替量。

其施工要点及主要步骤如下:

①测定静液面井深H0,计算出漏层孔隙压力Pf。

Pf=9.8×10-3·Pm·(L-H0)

式中:

Pf-漏层压力,Mpa;

Pm-钻井液密度,g/cm3;

L-漏层位置井深,m;

H0-静液面井深,m。

②确定堵漏施工时的钻具下入深度:

a.有钻井液返出时:

ρC

HL=(L-H0)-——·LC

ρm

HL―堵漏钻具下入深度,m;

LC―设计堵漏水泥塞长度,m;

ρC―设计水泥浆密度,g/cm3。

b.无钻井液返出时:

L―H0―LC≤HL≤L―LC

③确定堵漏水泥浆密度和水泥用量

根据井漏的具体情况,确定堵漏水泥浆密度和水泥用量。

水泥浆密度(ρC)一般为1.80~1.85g/cm3,水泥用量一般为10~30t。

④确定堵漏水泥浆浆稠化时间

取现场水进行小型试验,稠化时间一般按以下公式计算:

稠化时间=施工时间+安全附加时间

施工时间:

水泥浆混合开始至堵漏施工作业完成并起钻到安全位置的全部时间。

安全附加时间:

一般附加60~120min。

⑤隔离液

为了确保水泥浆堵漏施工安全,水泥浆和钻井液之间使用1~2m31%的CMC溶液作前后置隔离液。

⑥水泥浆堵漏施工作业程序

a.下光钻杆至漏层底部,开泵大排量(大于25L/S)洗井5~10min

b.起钻至堵漏要求的井深位置,以10L/S左右的排量依此注入前置隔离液、水泥浆、后置隔离液;

c.当水泥浆出钻具时,则关井挤注并顶替钻井液,把水泥浆全部推出钻具;

d.起钻至安全位置或起钻完,关井候凝24h以上。

起钻过程中,应向井内灌注钻井液,灌注量应与起出钻具体积相等。

4、产层堵漏技术

在石油天然气勘探开发中,如果在油气层发生漏失,大量的钻井液或堵漏浆液进入地层,会造成油气层的损害。

一般来说,产层的孔隙裂缝发育,与非产层相比,更容易发生井漏。

川东北目前施工的几十口井,几乎全是储漏同层。

为了有效的保护储层,当储层发生井漏时,应选用具有物理和化学能够解堵的堵漏材料。

虽然生石灰与钻井液按一定比例配成的石灰乳堵漏后可以通过酸化解堵,但其现场配制麻烦,形成的堵塞抗压强度较低,难于对高压储层形成有效堵塞。

可选用可酸化解堵的酸溶性高失水(PCC、DL-93)堵漏材料、固化类堵漏材料(ASC-1、ZC6-6)等。

酸溶性高失水(PCC、DL-93)堵漏材料的配制十分简单,即将PCC或DL-93堵剂按一定浓度(一般为8~15%)加入到清水中配制而成,堵漏施工工艺与桥浆堵漏施工工艺相同。

固化类堵漏材料(ASC-1、ZC6-6)在漏层固化后具有一定的强度(12~14MPa),能对漏失通道进行有效封堵,且凝固体具有很高的酸溶率,堵漏后可有效解堵,对储层有很好的保护作用,堵漏施工方法与水泥浆相同。

其堵漏配方如下:

对于2mm以下的裂缝或渗透性漏失,可用8~15%的DL-93或PCC水溶液直接封堵;对于2~5mm的溶洞或裂缝性大漏失,可用8~15%的DL-93或PCC水溶液,配合2~5%硬架桥材料(核桃壳)进行封堵。

在浆液悬浮性较差,大颗粒架桥材料下沉时,可加入0.5~1%的提粘材料,增强浆液的悬浮性,保证堵漏效果。

固化类堵漏材料(ASC-1、ZC6-6)与水的配比为:

ASC-1或ZC6-6:

水=1:

0.4~0.5。

ASC-1适合于温度小于90℃的漏层堵漏,ZC6-6适合于温度90~120℃的漏层堵漏。

五、提高地层承压能力的防漏堵漏技术

川东北地区上部和下部地层为正常压力梯度,中部存在异常高压,由于井身结构的限制,高压层和低压层(如三开井段)并存于同一井段,当钻遇高压层时,由于其孔隙压力超过上部地层漏失压力或破裂压力,必然引起上部地层的漏失。

为了防止上部地层漏失而引起的井涌、井喷等很多复杂情况的发生,在进入高压层之前,必须进行先期堵漏,提高上部地层的承压能力。

目前,川东北地区采用的承压堵漏技术普遍为桥堵技术,个别井采用了水泥堵漏技术,普光和毛坝构造采用桥堵技术基本都达到了设计要求的地层承压能力,满足了施工要求,而通南巴的黑池梁构造还存在一定的问题,下面予以分析。

(一)桥接堵漏材料的性能评价

桥接堵漏材料,也称惰性材料。

在国外,早在50年代就开始使用桥接堵漏材料,到80年代初,桥接堵漏材料已应用得十分广泛,在美国有90%的漏失井都是用桥接堵漏材料来处理的。

现在尽管化学堵剂堵剂和其它类型的堵漏材料发展很快,但桥接堵漏材料仍然占有十分重要的地位。

在我国,早在60年代就使用谷壳、稻草、蛭石等材料对浅层井段和严重漏失的井进行过堵漏作业,收到一定的效果。

但是,由于对桥接堵漏材料涉及到的许多技术问题没有作细致的研究,因此堵漏成功率一直不高。

80年代初,四川石油管理局开展了桥接堵漏工艺技术的研究,取得了一定成效。

此项技术很快全国各油田得到了推广应用,不断完善,现已发展为处理井漏的主要手段之一。

(1)桥接堵漏材料的种类与规格

桥接堵漏材料按其形状可分为三大类,即颗粒状、纤维状和片状。

颗粒状材料常用的有核桃壳、橡胶粒、贝壳、石灰石、沥青等,在堵漏过程中的主要作用是卡住漏失通道的“喉道”,起“架桥”作用,因此又称“架桥剂”。

纤维状材料来源于植物、动物、矿物,以及一系列合成纤维,如锯末、亚麻纤维、纸纤维、棉籽壳、石面粉、废棕绳等,在堵漏浆液中起悬浮作用,在形成的堵塞中纵横交错,相互拉扯,因此又称为“悬浮拉筋剂”。

片状材料:

云母片、稻壳、鱼鳞等属于这类材料,它们在堵漏过程中主要起填塞作用,因此又称“填塞剂”或“充填材料”。

桥接堵漏材料没有统一的规格,美国通常将颗粒分为粗、

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