井漏分析教學(xué)講義課件

井漏井漏的定義：在鉆井過程中（鉆進(jìn)、固井、測試或修井等各種井下作業(yè)）泥漿、水泥漿或其它工作液漏失到地層中的現(xiàn)象。井漏的三個(gè)必要條件：一、對(duì)地層有正壓差，井筒內(nèi)的工作壓力大于地層孔隙、裂縫或溶洞中液體的壓力（即地層孔隙壓力）二、地層中存在各種漏失通道及較大的足夠容納液體的空間。三、漏失通道的開口尺寸應(yīng)大于井筒工作液中固相的粒徑。一、井漏的分類：漏速是最直觀、最易測、最能被人們接受的參數(shù)，按漏速分類可粗略地了解漏失的嚴(yán)重程度。按漏速可將漏失分為五級(jí)。漏失級(jí)別12345漏速m3/hr

<1010—2020—50>50失返程度描述

失返小漏中漏大漏嚴(yán)重井漏井漏的分類：

按漏失通道可將漏失分為四類：1、裂縫性漏失2、孔隙性漏失3、孔隙―裂縫性漏失4、溶洞性漏失

漏失通道分兩大類：自然漏失通道和人為漏失通道。人為漏失通道是一種誘導(dǎo)裂縫，包括兩個(gè)方面。其一由于外力（如井筒液柱壓力）大于地層巖石破裂壓力造成巖石破裂形成的誘導(dǎo)裂縫。其二由于外力造成地層閉合裂縫的開啟形成的誘導(dǎo)裂縫。自然漏失通道又分為五類：裂縫型、孔隙型、洞穴型、孔隙裂縫型、洞穴裂縫型。后兩種是前三種的交叉。以下簡單介紹前三種類型A、裂縫型

裂縫在地層中的分布和發(fā)育是不均勻的，其形狀可以是直線的，也可以是曲線的、波浪型的，其表面可以是光滑的，可以是粗糙的。裂縫長度可以從幾米到幾十米。裂縫在地層中可能以張開狀態(tài)存在，亦可能以閉合狀態(tài)存在，地層中張開裂縫的開度大小可以反應(yīng)裂縫規(guī)模。依據(jù)裂縫的開度將裂縫分為不同的類別。見下表：裂逢類型分類表：碳酸鹽地層砂、礫巖地層裂縫的類別開度um裂縫的類別開度um大裂縫>15000大裂縫>100寬裂縫4000—15000寬裂縫50—100中裂縫1000—4000中裂縫10—15細(xì)裂縫60—1000細(xì)裂縫<10毛細(xì)裂縫0.25—60超毛細(xì)裂縫<0.25

B、孔隙型孔隙型漏失通道是以孔隙為基礎(chǔ)，由喉道連接而成的不規(guī)則的孔隙體系。其結(jié)構(gòu)類型的劃分見下表：孔隙級(jí)別孔隙平均孔寬

um

喉道級(jí)別喉道平均直徑

um最大連通喉道半徑um主要連通平均喉道半徑um大>100

粗>50>100>100中20—100

中10—5055—10030—100小<20

細(xì)1—105—555—30

微細(xì)

<5<51、砂、礫巖孔隙型砂、礫巖孔隙的基本類型有四種：粒間孔、溶蝕孔、微孔隙和裂隙。喉道是兩個(gè)顆粒間連通的狹窄部分或者兩個(gè)較大空間之間的收縮部分。每一條喉道可以連通兩個(gè)孔隙，而每一個(gè)孔隙至少可以和三條以上的喉道相連接。常見的孔隙喉道有四種：①、喉道僅僅是孔隙的縮小部分。②、喉道斷面是可變收縮部分。③、片狀或彎片狀喉道。④、管束狀喉道。2、碳酸鹽孔隙型孔隙類型分兩大類：原生孔隙和次生孔隙。喉道的大小和分布有四種類型：①、反階梯型，平均孔喉直徑為0.01—0.09um②、單峰細(xì)歪度型，平均孔喉直徑為0.09—1um③、單峰粗歪度型，平均孔喉直徑為1—10um④、多峰型，平均孔喉直徑為4—20umC、洞穴型

洞穴形狀不規(guī)則，其大小長寬不等。空間形態(tài)主要有四種：

1、廊道型：洞穴長度≥寬度，都有一個(gè)延伸方向比較穩(wěn)定的主通道。2、廳堂型：洞穴長度≈寬度，洞壁很少有溶蝕形態(tài)，上部常呈參差齒狀，洞頂比較平整。3、傾斜型：洞穴長度≈寬度，洞頂向里傾斜，洞口向外形成喇叭型，斷面常呈三角形。4、迷宮型：洞穴呈網(wǎng)狀交織分布，沒有一個(gè)明顯得主通道，也沒有固定的延伸方向，各通道部規(guī)則交匯分叉，互相連通，還有斜向洞穴上下交替發(fā)育，構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的洞穴系統(tǒng)。洞口、洞壁和洞頂?shù)男螤顦O不規(guī)則。二、漏失的影響因素鉆井過程中出現(xiàn)井漏有兩種情況。其一：地層存在天然漏失通道，井筒內(nèi)泥漿作用在井壁上的動(dòng)壓力超過地層漏失壓力。其二：井筒內(nèi)泥漿作用在井壁上的動(dòng)壓力大于地層破裂壓力，泥漿壓裂地層形成新的漏失通道。地層漏失壓力是指井筒內(nèi)泥漿進(jìn)入地層漏失通道所需的最低壓力。其值等于地層孔隙壓力與泥漿在漏失通道中流動(dòng)時(shí)的壓力損耗之和。地層漏失壓力的大小與以下因素有關(guān)：影響地層漏失壓力大小的有關(guān)因素：

1、地層孔隙壓力的大小。地層漏失壓力隨地層孔隙壓力的降低而降低。2、地層天然漏失通道的大小、形態(tài)和漏層厚度。3、泥漿的流變性能。泥漿進(jìn)入地層的流動(dòng)阻力隨泥漿的粘度、動(dòng)切力的增大而增高，漏失壓力亦隨之增高。4、地層漏失通道中流體的流變性。泥漿進(jìn)入地層的流動(dòng)阻力隨地層流體粘度增高而增大。5、漏失層井壁地層內(nèi)、外泥餅的質(zhì)量。泥餅越致密，質(zhì)量越好，漏失阻力亦越大。三、堵漏的材料

堵漏材料是鉆井工程防漏堵漏過程中必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)。依據(jù)其作用機(jī)理可將常用的堵漏材料分為六類，即橋接堵漏材料、高失水堵漏材料、暫堵材料、化學(xué)堵漏材料、無機(jī)膠凝堵漏材料和軟（硬）塞類堵漏材料。下面簡單地介紹我們常用的橋接堵漏材料和暫堵材料中的單向壓力封閉劑。A、橋接堵漏材料橋接堵漏材料按其形狀可分三大類：顆粒狀材料、纖維狀材料和片狀材料。A、橋接堵漏材料①顆粒狀材料：常用的有核桃殼、焦炭粒、碎塑料粒、硅藻土、珍珠巖、石灰石、瀝青等。它們在堵漏過程中卡住漏失通道的“喉道”，起“架橋”作用，因此又稱為“架橋劑”。②纖維狀材料：來源于植物、動(dòng)物、礦物以及一系列合成纖維。如鋸末、各種樹木粉末、棉纖維、皮革粉、亞麻纖維、花生殼、棉籽殼、石棉粉、廢棕繩等。它們在堵漏過程中起懸浮作用，在形成的堵塞中縱橫交錯(cuò)、相互拉扯，因此又稱為“懸浮拉筋劑”。③片狀材料：云母片、稻殼、玻璃紙、魚鱗等。它們在堵漏過程中主要起填塞作用，因此又稱為“填塞劑”。橋接堵漏材料的作用原理橋接堵漏材料在封堵漏失層的過程中屬機(jī)械堵塞，其作用機(jī)理包括以下幾個(gè)方面：1、掛組“架橋”作用2、堵塞和嵌入作用3、滲透作用

4、在濾餅中的“拉筋”作用

5、膨脹堵塞作用

6、“卡喉”作用

掛組“架橋”作用作為“架橋劑”的顆粒狀橋接堵漏材料，在通過地層中漏失通道時(shí)，能在其凹凸不平的粗造表面及狹窄部位產(chǎn)生掛阻并“架橋”。所謂“架橋”，不僅僅指的是顆粒材料“單板”式的“架橋”，多數(shù)情況下是多顆粒材料相互支撐，相互依托的堆砌式“架橋”。由于顆粒狀材料質(zhì)材硬，力臂短、應(yīng)力分散，因此一旦“架橋”，就具有相當(dāng)強(qiáng)的抗壓能力，在其它材料的配合作用下，能有效地封堵漏層。橋接堵漏材料的作用原理堵塞和嵌入作用在“架橋”作用形成以后，僅僅形成了封堵漏失通道的基本骨架，漏失通道由大變小，由小變微，但還沒有徹底消除漏失通道的相互連通。這時(shí)，堵漏泥漿中的纖維狀的纖維狀材料、片狀材料和細(xì)顆粒材料，在壓差地作用下對(duì)“架橋”中的微小孔道和地層中的原有小裂縫進(jìn)行嵌入和堵塞，從而完全消除井漏，達(dá)到堵漏的目的。橋接堵漏材料的作用原理滲透作用

堵漏泥漿中的橋接材料，具有增大泥漿高壓失水的作用，形成較厚的濾餅。這些泥餅在壓差的作用下，被擠入地層裂縫，形成楔塞，增強(qiáng)堵漏效果。膨脹堵塞作用橋接堵漏材料大部分屬于木質(zhì)纖維類物質(zhì)，這些材料在水或水基泥漿的浸泡下，具有一定的吸水膨脹性。因此，當(dāng)橋接堵漏材料被擠進(jìn)地層裂縫形成“橋堵墊層”后，受到地層中液體的浸泡膨脹，可增加“橋堵墊層”的封堵能力。橋接堵漏材料的作用原理在濾餅中的“拉筋”作用堵漏泥漿在壓差作用下形成濾餅填塞時(shí)，各類堵漏材料，尤其是纖維狀和片狀材料被夾在濾餅之中起到了強(qiáng)有力的“拉筋”作用，同時(shí)大大地加強(qiáng)了楔塞的機(jī)械強(qiáng)度。這樣，由基本“橋架”和填塞物以及含有“拉筋”材料的濾餅共同在漏失通道中形成塞狀的堵塞墊層，這種墊層在漏層中的移動(dòng)十分困難，從而達(dá)到堵漏的目的。橋接堵漏材料的作用原理“卡喉”作用地層中的孔隙、裂縫其形狀不一，它們互相交錯(cuò)、延伸。對(duì)每一條漏失通道來說，始終有最窄小的部分即“喉道”，在此“架橋”就是我們所說的“卡喉”作用，橋塞堵漏劑材料就是針對(duì)這些“喉道”部位發(fā)揮架橋、堵塞、嵌入等作用來形成機(jī)械堵塞，從而達(dá)到消除井漏的目的。橋接堵漏材料的作用原理顆粒狀材料：必須具有足夠的抗壓、抗張和抗剪切的強(qiáng)度才能承受由壓差引起的彎曲應(yīng)力和縱向應(yīng)力。還必須具有足夠的硬度，以防止其改變幾何形態(tài)而降低堵漏效果。一般認(rèn)為：顆粒狀材料的最佳粒徑為地層漏失通道開口的三分之一，那么漏失通道很容易被封堵。纖維狀材料和片狀材料：必須具有足夠的強(qiáng)度，才能填塞住顆粒狀材料的縫隙，而且必須具有足夠的彈性和塑性，才能變形封堵大部分縫隙的有效流動(dòng)面積。對(duì)橋塞堵漏劑材料的主要功能要求

從上可以看出：單一材料的封堵能力往往是很有限的，堅(jiān)硬的顆粒狀材料和易彎曲的纖維狀和片狀材料的復(fù)合物才能提供最佳的封堵特性。顆粒狀、片狀和纖維狀堵漏材料之比一般為5∶2∶1或者6∶3∶2，其中片狀和纖維狀材料在堵漏泥漿中的加量不要超過5％，否則將大量吸水使泥漿變稠，導(dǎo)致泵送困難。單一材料的加量在5％時(shí)，已較大限度的發(fā)揮其堵塞能力。對(duì)橋塞堵漏劑材料的主要功能要求

單向壓力封閉劑是一種新型堵漏劑，主要用來封堵砂巖、礫石層、破碎煤層、石灰?guī)r等類地層的孔喉和微裂縫。單向壓力封閉劑是采用短棉絨纖維或?qū)⒛撤N木質(zhì)纖維經(jīng)化學(xué)處理和機(jī)械加工而制成的自由流動(dòng)粉末，密度約為0.3g/cm3，表面可被水所潤濕，但不溶于水。單向壓力封閉劑在正壓差的作用下面，能有效地封堵地層中孔喉核微裂縫，在負(fù)壓差的作用下，能自動(dòng)解堵。B、單向壓力封閉劑泥漿中加入單向壓力封閉劑，當(dāng)井筒內(nèi)泥漿的液柱壓力大于地層壓力時(shí)，在壓差作用下，泥漿中的膠體顆粒和單向壓力封閉劑進(jìn)入地層，單向壓力封閉劑的纖維物質(zhì)在孔喉或微裂縫中架橋形成墊層，泥漿中的膠體顆粒在墊層上形成濾餅，封堵地層中孔喉或微裂縫，使其失去滲透性，阻止泥漿向地層滲漏。當(dāng)降低井筒內(nèi)液柱壓力，形成負(fù)壓差，在地層壓力的作用下，地層中的流體將單向壓力封閉劑和膠體粒子推出孔喉和微裂縫，自動(dòng)解堵，失去封堵作用。

單向壓力封閉劑的封堵機(jī)理

單向壓力封閉劑堵漏是有方向性的。因而，在使用單向壓力封閉劑堵漏后，要防止起鉆產(chǎn)生抽吸，再次引起井漏。其封堵效果與纖維種類、形狀、粒度分布、可塑性和空間等因素關(guān)系密切。不規(guī)則的纖維結(jié)構(gòu)便于形成較好的骨架結(jié)構(gòu)，適當(dāng)?shù)拇笾行×６确植急葐我坏拇掷w維封堵要快，具有適當(dāng)?shù)目伤苄缘念w粒比剛性顆粒形成的骨架結(jié)構(gòu)好，具有空間結(jié)構(gòu)而又帶有可塑性的纖維物質(zhì)是較好的堵漏和防漏物質(zhì)。單向壓力封閉劑的尺寸必須與漏層孔喉或微裂縫的尺寸相匹配。它既可以單獨(dú)使用，也可以與其它堵漏劑復(fù)配使用，進(jìn)一步提高堵漏效果。單向壓力封閉劑的特點(diǎn)

單向壓力封閉劑封堵效果試驗(yàn)：單向壓力封閉劑加量％0123456未膠結(jié)砂層顆粒直徑目30min漏失量ml20---301min漏完120100474040401012007000000

上述試驗(yàn)表明，單向壓力封閉劑在泥漿中的加量超過3％時(shí)，才有較好的堵漏效果。四、井漏的預(yù)防對(duì)付井漏應(yīng)堅(jiān)持預(yù)防為主的原則，避免人為失誤引起的井漏，預(yù)防井漏的措施見下表：預(yù)防的方法防漏措施設(shè)計(jì)合理的井深結(jié)構(gòu)1、建立孔隙壓力、破裂壓力、漏失壓力剖面2、判別漏失層3、設(shè)計(jì)合理的井深結(jié)構(gòu)，封堵漏失層與高壓層降低泥漿動(dòng)壓力1、選用合理的泥漿密度與類型，實(shí)現(xiàn)近平衡壓力鉆井2、降低泥漿環(huán)空壓降3、降低泥漿激動(dòng)壓力提高地層承壓能力1、調(diào)整泥漿性能2、預(yù)加堵漏材料循環(huán)堵漏3、先期堵漏五、井漏的處理井漏是鉆井工程中常見的井下復(fù)雜情況之一，為了更好地堵住漏層，處理井漏時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1、分析井漏發(fā)生的原因，確定漏層的位置、類型及漏失程度。2、在鉆井中發(fā)生井漏，如果條件許可，盡可能強(qiáng)鉆一段，確保漏層完全鉆穿，以免重復(fù)處理同樣的問題。3、堵漏泥漿的配制必須按要求保質(zhì)保量。4、施工時(shí)如果能起鉆，應(yīng)盡可能采用光鉆桿，下至漏層的底部。5、施工過程中要不停地活動(dòng)鉆具，避免卡鉆。6、采用橋塞劑堵漏，要卸掉循環(huán)管線及泵中的濾清器、篩網(wǎng)，以免堵塞憋泵。7、憋壓試漏時(shí)要緩慢進(jìn)行，壓力一般不能超過3MPa，避免造成新的誘導(dǎo)裂縫。8、施工完成后，各種資料收集齊全、準(zhǔn)確。對(duì)由于誘導(dǎo)裂縫產(chǎn)生的井下漏失，通常采取得措施有以下幾方面：①、降低泥漿密度。降低泥漿密度時(shí)應(yīng)降低泵排量，循環(huán)觀察，不漏時(shí)再逐漸地提高泵排量至正常值，同時(shí)應(yīng)維持泥漿的各項(xiàng)性能。②、鉆進(jìn)淺層中膠結(jié)差的砂層、礫石層或中深井段滲透性好的砂層時(shí)，發(fā)生井漏，可提高泥漿的粘度、切力，通過增大泥漿進(jìn)入漏層的流動(dòng)阻力來制止。也可配制高般土含量的稠漿，擠入地層。③、深井鉆進(jìn)中井漏，在保證井壁穩(wěn)定和攜帶巖屑的五、井漏的處理五、井漏的處理前提下，降低泥漿的粘度、切力來減低環(huán)空壓降和下鉆時(shí)激動(dòng)壓力來制止井漏。④、對(duì)于井垮劃眼時(shí)，泵壓高憋漏地層，應(yīng)降低泵排量。由于鉆進(jìn)速度過快、環(huán)空鉆屑濃度過高引起的井漏，在可能的條件下，增加泵排量或控制鉆速。⑤、泥漿粘度較高或靜止時(shí)間長的深井，一次下到底，開泵過猛產(chǎn)生的井漏，應(yīng)立即起鉆靜止，然后分段下鉆循環(huán)，并控制泵壓，防止再次井漏。⑥、對(duì)由于加重不均勻而發(fā)生的井漏，應(yīng)立即起鉆靜止，再次下鉆到底加重時(shí)控制加重速度。五、井漏的處理

對(duì)于存在自然漏失通道的井漏應(yīng)采取堵漏的方法。橋接材料堵漏法有擠壓法和循環(huán)法。1、擠壓法①、盡可能照準(zhǔn)漏層。②、根據(jù)漏失情況配制堵漏泥漿。堵漏泥漿量為覆蓋全部漏層再加10－25m3。③、確定漏失層段，將光鉆桿或帶大水眼的鉆頭的鉆具下至漏層頂部10―300米的位置，泵入堵漏泥漿。在條件許可時(shí)最好關(guān)井?dāng)D壓，環(huán)空壓力最好控制在2—5MPa，不可超過井口和地層的承壓能力。擠壓法在壓力能維持10－30min后泄壓，起鉆至安全井段靜止。如果井漏嚴(yán)重，鉆具應(yīng)下至安全井段。憋壓達(dá)不到3Mpa時(shí)，先擠入堵漏泥漿的1/2，靜止1－4小時(shí)，再以小排量擠入1/4，如仍然不起壓，可再擠一次。④、對(duì)于井漏不清的井，可注入較大量的堵漏泥漿覆蓋可能的漏失層段，然后關(guān)井?dāng)D漏。循環(huán)法循環(huán)法循環(huán)法適用漏層剛鉆開、滲透性的或小裂縫的多漏失層段，漏層位置不清的漏失井段。在隨鉆堵漏時(shí)鉆頭必須是大水眼。往泥漿中加入一定量的堵漏劑3％－8％，此時(shí)的泥漿應(yīng)具有一定的可泵性。固控設(shè)備要合適，防止除掉堵漏材料?！跋葘W(xué)后教當(dāng)堂訓(xùn)練”

教學(xué)模式初探竹林關(guān)鎮(zhèn)東嶺完全小學(xué)曹興軍一、教改是素質(zhì)教育和學(xué)校生存發(fā)展的根本需求1、洋思中學(xué)原校長蔡林森對(duì)素質(zhì)教育的理解：（1）全員教育（2）全能教育（3）全面教育2、洋思中學(xué)的發(fā)展觀：生存→質(zhì)量→改革→效益→發(fā)展3、洋思中學(xué)的質(zhì)量觀以質(zhì)量求生存，以質(zhì)量求發(fā)展，質(zhì)量取勝。（1）全面的質(zhì)量（2）第一的質(zhì)量（3）持久的質(zhì)量二、“先學(xué)后教當(dāng)堂訓(xùn)練”教學(xué)模式1、三個(gè)環(huán)節(jié)：先學(xué)→后教→當(dāng)堂訓(xùn)練（學(xué)、教、練）具體地說：教師先提出課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)，指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，暴露問題后，引導(dǎo)學(xué)生研討解決，教師只作評(píng)定、補(bǔ)充、更正。2、先學(xué)：在教師未開講之前，讓學(xué)生緊緊圍繞本課時(shí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)和教者的自學(xué)指導(dǎo)，學(xué)生進(jìn)行自我實(shí)踐，自我探究，自主學(xué)習(xí)。3、先學(xué)包括三種：（1）自由式先學(xué)（2）互動(dòng)式先學(xué)（3）引領(lǐng)式先學(xué)4、先學(xué)應(yīng)注意的幾點(diǎn)：（1）先學(xué)不是課前預(yù)習(xí)，而是在課堂上進(jìn)行。只有抓住課堂，減負(fù)才有可能。現(xiàn)在造成學(xué)生負(fù)擔(dān)過重的三座大山：課前預(yù)習(xí)過多；課堂練習(xí)滯后；課后作業(yè)太多（2）先學(xué)要圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)展開是學(xué)習(xí)目標(biāo)而不是教學(xué)目標(biāo)，學(xué)習(xí)目標(biāo)由教師制定，并在課的開始出示。（3）先學(xué)要體現(xiàn)自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)要體現(xiàn)“自”字，自主不能自由，互動(dòng)不能浮動(dòng)、躁動(dòng)，應(yīng)是心動(dòng)、行動(dòng)。（4）教師要圍繞著自學(xué)去指導(dǎo)5、后教：在先學(xué)的基礎(chǔ)上,師生就學(xué)生先學(xué)中存在的相關(guān)問題所進(jìn)行的相互學(xué)習(xí).“在先學(xué)的基礎(chǔ)上”包括四層意義：（1）不學(xué)不教（2）以學(xué)定教（3）以教促學(xué)（4）教學(xué)相長相關(guān)問題包括：簡單的、復(fù)雜的、共性的、個(gè)性的、有規(guī)律性的、其它的。教師要善于通過指導(dǎo)、觀察、思考去找出學(xué)生在先學(xué)中存在的相關(guān)問題。相互學(xué)習(xí)：即兵教兵：個(gè)人之間、小組之間、組與組之間。兵教兵、兵練兵、兵強(qiáng)兵。教師是老兵，學(xué)生是新兵。6、當(dāng)堂訓(xùn)練：在課堂上為了檢測自己達(dá)成的目標(biāo)情況，師生所進(jìn)行的又一次自我實(shí)踐，自我探究。7、當(dāng)堂訓(xùn)練注意三點(diǎn)：（1）當(dāng)堂訓(xùn)練在課上。千忙萬忙當(dāng)堂訓(xùn)練不慌不忙。（2）當(dāng)堂訓(xùn)練可以是課堂教學(xué)的一個(gè)環(huán)節(jié)，也可