常用堵漏施工方法

2.5.9.1隨鉆堵漏在井漿中加入2%～5%隨鉆堵漏劑（此劑必須能通過振動(dòng)篩，如漏失通道較大，需使用較大顆粒直徑的隨鉆堵漏劑，則可根據(jù)隨鉆堵漏劑顆粒直徑，更換粗的振動(dòng)篩布）。2.5.9.2橋塞堵漏橋接堵漏由于經(jīng)濟(jì)價(jià)廉，使用方便，施工安全，現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)已普遍采用。各油田使用橋接堵漏占整個(gè)解決辦法的50%以上，并獲得明顯的效果，使用此辦法能夠?qū)Ω队煽紫逗土芽p造成的部分漏失和失返漏失。橋接堵漏是運(yùn)用不同形狀、尺寸的惰性材料，以不同的配方混合于鉆井液中直接注入漏層的一種堵漏辦法。采用橋接堵漏時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的漏層性質(zhì)，選擇堵漏材料的級(jí)配和濃度，否則，不是在漏失通通中形不成“橋架”就是在井壁處“封門”，使堵漏失敗。普通慣用的配比為，顆粒狀:片狀:纖維狀為6:3:1，具體使用時(shí)按實(shí)際需要調(diào)節(jié)。在施工前要較精確地?cái)M定漏層位置，注意下鉆高度以防卡鉆。施工時(shí)要嚴(yán)格按照“刨、注、替、擠、起、擠、穩(wěn)”七個(gè)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行。特別要提出的是在試壓時(shí)出現(xiàn)的井漏，由于漏失段長(zhǎng)且位置不清晰，采用配大量橋漿(普通4060m3)，針對(duì)整個(gè)裸眼井筒的堵漏辦法，經(jīng)常可獲得成功。另外要注意的是采用這種辦法盡量下光鉆桿，如帶鉆頭要去掉噴嘴，否則選擇的橋接材料尺寸必須首先滿足噴嘴尺寸，以避免堵塞鉆頭，堵漏成功后立刻篩選出剩余在井筒中的橋接材料。堵劑達(dá)成漏層時(shí)，先達(dá)成的部分會(huì)在井壁附近堆集產(chǎn)生堵塞作用，使漏失部分或完全停止，背面的堵劑靠液柱壓力不易進(jìn)入漏失通道，這種堵塞是不牢固的，恢復(fù)鉆進(jìn)時(shí)堵塞隔墻易被剝脫，重新造成井漏，故必須關(guān)井?dāng)D壓，靠外界壓力把堵漏劑推入漏失通道，然后再堆集壓實(shí)或化學(xué)反映形成結(jié)實(shí)的堵塞隔墻。根據(jù)不同的狀況，擠壓的方式共分下列六種：1．直接擠替直接擠替就是把堵劑剛剛替出鉆具時(shí)，立刻關(guān)井?dāng)D壓使堵劑立刻進(jìn)入漏層，在漏層位置比較清晰的單一漏層解決時(shí)，普通采用這種辦法。優(yōu)點(diǎn)是使用的堵劑量比較少，施工較簡(jiǎn)便，由于其堵劑的覆蓋面較低，故在漏層段較長(zhǎng)和漏失層位不清晰時(shí)，普通不采用直接擠替。2．先替后擠把全部或大部分堵劑替出鉆具后，再關(guān)井?dāng)D替的辦法稱為先替后擠法，在擠以前一定要將鉆具起到堵劑液面以上，否則容易卡鉆。這種辦法對(duì)付漏段較長(zhǎng)而主漏層不清時(shí)特別有效。3．間隙擠替由于堵劑特別是廣泛采用的橋堵劑，其形狀及粒度對(duì)漏失通道的某個(gè)位置有一定的適應(yīng)性，故會(huì)產(chǎn)生局部的掛卡作用，當(dāng)擠不進(jìn)或擠進(jìn)不多時(shí)，恢復(fù)鉆進(jìn)后又重新漏失，這種狀況就以間隙擠的方式，讓其堵劑在漏道中松動(dòng)，間隙周期為0.51小時(shí)，力求把2/3以上的堵劑擠入漏層。4．?dāng)D－起－擠結(jié)合如果漏失比較嚴(yán)重，而擠替堵劑又比較困難，首先闡明配制的堵劑不太適應(yīng)漏失通道的尺寸大小，也可能是封門的緣故，通過間隙擠還不行，就要采用起鉆的方式，產(chǎn)生抽吸壓力，讓堆集在通道表面的堵漏材料剝脫，再擠就會(huì)產(chǎn)生較好的效果，必要時(shí)能夠起一柱擠一次，直到大部分的堵劑進(jìn)入漏層。5．循環(huán)加壓循環(huán)加壓是注完堵劑后，將鉆具起出堵液面進(jìn)行循環(huán)，靠增加的附加壓力而使堵劑擠入漏層的辦法。在井筒易壓裂的狀況下普通應(yīng)采用這種辦法，這種狀況下要注意配制堵液的固相材料顆粒要較細(xì)，施工時(shí)要精確測(cè)量漏失量和漏速，方便恰本地掌握好重新鉆進(jìn)的時(shí)機(jī)。如已經(jīng)不漏時(shí)繼續(xù)循環(huán)23小時(shí)，建立的堵塞隔墻就會(huì)更牢固某些。6．反擠關(guān)井后從環(huán)空泵入鉆井液擠替的方式稱為反擠，出現(xiàn)又噴又漏時(shí)，采用反循環(huán)壓井堵漏不僅能夠減小堵液受鉆井液污染程度，特別有助于保護(hù)井口安全，這種狀況下就需要采用反擠作業(yè)。在堵漏施工時(shí)，要根據(jù)使用的堵劑和漏層的性質(zhì)決定選擇適宜的工藝技術(shù)和擠替方式。擠替時(shí)的壓力要控制好，絕不準(zhǔn)超出地層破裂壓力，普通在25MPa之間。2.5.9.3水泥堵漏由于水泥在凝固前呈流態(tài)狀，能夠適應(yīng)多個(gè)漏失通道的需要，水泥漿凝固后具很高的承壓能力和抗壓強(qiáng)度，堵漏效果好。水泥漿堵漏能解決差不多全部的井漏問題，因此使用非常普遍，仍在不停發(fā)展和完善新的堵漏工藝技術(shù)。由于水泥堵漏施工風(fēng)險(xiǎn)較大，對(duì)施工組織者規(guī)定高，因此使用水泥漿堵漏時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎。水泥漿堵漏的基本作法是用水泥車配制水泥漿，并將其注入堵漏管串內(nèi)，再用泵替至漏層以上附近井段，使水泥漿在壓差作用下進(jìn)入漏層，留下部份水泥漿在漏層井眼段形成水泥塞。待水泥漿凝固后，鉆開水泥塞即可。水泥漿堵漏的核心在于定量控制水泥漿在凝固前己大部份進(jìn)入漏層，少部份在漏層部份的井眼中形成水泥塞，并且是持續(xù)的，水泥塞面高于漏層，凝固的水泥中沒有因氣竄、置換形成的空洞。水泥漿堵漏采用平衡的原理。發(fā)生井漏后，若不再往井內(nèi)補(bǔ)充鉆井液，井內(nèi)的鉆井液將下降到一種靜止的液面。這時(shí)，能夠認(rèn)為，這一靜液面到漏層高度的液柱壓力等于漏層壓力。鉆井液密度不同，液柱高度也不同。平衡法堵漏施工的基本規(guī)定是，當(dāng)水泥漿注入井內(nèi)，直至液面再靜止時(shí)，正好水泥漿己部份進(jìn)入漏層，并且水泥漿也己達(dá)成稠化時(shí)間。為了滿足上述施工規(guī)定，施工中有幾個(gè)重要環(huán)節(jié)需要注意并互相配合。2.5.9.3.1水泥漿性能若堵漏對(duì)水泥漿密度、溫度等性能無(wú)特殊規(guī)定，普通堵漏都使用G級(jí)水泥，水灰比為0.5，水泥漿密度約為1.85g/cm3，稠化時(shí)間按施工時(shí)間附加30～40min。如漏失層為淺層,可采用速凝水泥，例如在水泥漿中加入10%～30%水玻璃或3-8%CaCL2或3-8%NaCL或其它速凝劑等。2.5.9.3.2擬定漏層位置和動(dòng)液面高度用回聲儀等方法測(cè)得在注水泥、頂替鉆井液過程中，環(huán)形空間動(dòng)液面上升高度。2.5.9.3.3堵漏管串下入深度堵漏管串下入深度：式中：h─堵漏管串下深，m；H─漏層頂部井深，m；h1─水泥漿出鉆具時(shí)，動(dòng)液高度與靜液面高度之差，m；h2─設(shè)計(jì)水泥塞高度，m；ρc─堵漏水泥漿密度，g/cm3；ρm─鉆井液密度，g/cm3。堵漏管串下入深度除考慮上述平衡原則外，還應(yīng)考慮安全的原則，當(dāng)兩者沖突時(shí)可采用調(diào)節(jié)其它因素彌補(bǔ)。2.5.9.3.4管串構(gòu)造堵漏管串在無(wú)其它特殊規(guī)定時(shí)，多用光鉆桿。為了施工安全，盡量不用打鉆鉆具。在不同的井徑條件下，建義使用下列不同的堵漏管串構(gòu)造：①311mm井眼使用127mm光鉆桿；②215mm井眼使用127mm鉆桿加73mm油管；③152mm井眼使用73mm內(nèi)平鉆桿加73mm油管；④104mm井眼使用73mm平式油管，而不使用73mm正規(guī)扣或63mm內(nèi)平扣鉆桿，因其水眼太小，不利于施工安全。油管長(zhǎng)度不不大于水泥漿上返沉沒段管串長(zhǎng)度。2.5.9.3.5頂替漿液密度若無(wú)特殊規(guī)定，頂替漿液密度應(yīng)與井漿相似。2.5.9.3.6替量和起鉆灌鉆井液量控制原則控制替量和灌量的實(shí)質(zhì)是控制水泥漿面以上的壓頭。其原則是水泥漿在稠化時(shí)己進(jìn)入漏層，但不能漏完。2.5.9.3.7水泥用量水泥漿堵漏施工中，在漏失通道上形成有效堵塞的水泥量不需要太多，有幾袋足夠了。但是，在實(shí)際施工中不可能精確的把握，為了確保能有水泥在漏失通道中形成堵塞，實(shí)際施工中使用的水泥量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)不不大于能形成有效堵塞的量。普通對(duì)水泥用量的粗略預(yù)計(jì)是按形成水泥塞量的2～3倍，并加上施工中替量和灌量誤差之和的體積相稱的水泥量。堵漏水泥用量，與施工組織者的經(jīng)驗(yàn)、駕馭能力有關(guān)。對(duì)于經(jīng)驗(yàn)比較缺少、把握能力不夠者，可適宜加大水泥用量，以確保水泥漿不至出現(xiàn)漏完或未進(jìn)漏層兩種極端狀況。但是，水泥量過大勢(shì)必可能形成井眼內(nèi)水泥漿上返很高，增加施工風(fēng)險(xiǎn)，特別是在小井眼中堵漏。堵漏水泥用量除上述因素外，還應(yīng)考慮漏速、井眼大小、漏層位置與否精確、施工隊(duì)伍以及設(shè)備狀況等。普通在φ215mm井眼中，視漏速的大小，常將水泥量掌握在8～15t之間，對(duì)于某些堵漏難度大、多次堵漏不成功的井，有時(shí)水泥量也用到30t以上。2.5.9.3.8水泥堵漏的施工辦法2.5.9.3.8.1循環(huán)時(shí)漏失，停泵后液面在井口狀況下的堵漏下列面一口井的施工實(shí)例來闡明上述狀況下的堵漏施工辦法某井φ244mm套管下至井深1502m，使用φ215mm鉆頭、密度1.80g/cm3的鉆井液鉆至井深2342m發(fā)生井漏，循環(huán)測(cè)得漏速為5m3/h，停泵后，液面在井口。該井漏速不大，但是，為了此后繼續(xù)鉆井的需，應(yīng)對(duì)該漏層進(jìn)行堵漏。該井停泵后液面在井口，井內(nèi)水泥漿位置易于掌握。象這類井常采用的堵漏辦法是將光鉆桿下至漏層以上數(shù)米，注水泥8t，前、后各用清水300升隔離，替鉆井液至管內(nèi)外平衡，起鉆至安全井段，井內(nèi)灌滿，關(guān)井，將2／3的水泥漿擠入漏層，余下部份留作水泥塞，憋壓后凝。施工環(huán)節(jié)以下：（1）起鉆：起鉆中，為避免抽汲、淘空發(fā)生溢流，應(yīng)按井控規(guī)定灌鉆井液、計(jì)量監(jiān)視出口管。（2）下堵漏管串，其構(gòu)造為：165mm銑齒接頭(一種下端割成銑齒的鉆桿母接頭)+127mm鉆桿(帶回壓凡爾)+方鉆桿為避免鉆具堵塞，可在鉆桿和方鉆桿之間，加鉆桿過濾器。為避免鉆桿被擠毀，下鉆中，應(yīng)分段循環(huán)以排出鉆桿內(nèi)空氣。（3）下鉆至井深2335m(正好是整立柱)，循環(huán)，測(cè)得漏速仍為5m3/h。關(guān)井開泵試擠，在15l／s排量下，立管壓力7MPa，套壓5MPa，持續(xù)擠入鉆井液2m3。（4）開井，正注清水300升，注水泥8t，平均密度1.82g/cm3，水泥漿稠化時(shí)間為160min，注水泥時(shí)間為20min。（5）注清水300升，替鉆井液20.4m3。替完鉆井液時(shí)，鉆具內(nèi)外水泥漿面平衡。耗時(shí)25min。（6）起鉆至套管鞋內(nèi)，起鉆29立柱，耗時(shí)約90min。起鉆過程中，按井控有關(guān)規(guī)定規(guī)定，每起鉆3立柱鉆桿灌鉆井液一次，并作好統(tǒng)計(jì)。該井起鉆累計(jì)灌漿量與計(jì)算基本相符。起鉆中發(fā)現(xiàn)，除卸方鉆桿時(shí)噴失少量鉆井液外，后來的起鉆再無(wú)鉆井液噴失，闡明起鉆時(shí)，管內(nèi)殘存的水泥漿己隨鉆具上升而落入井中，并與原返至環(huán)形空間的水泥漿混為一體。若起鉆卸扣噴鉆井液，闡明鉆具內(nèi)水泥漿尚未排出，應(yīng)在鉆具起出水泥漿面后來，接方鉆桿開泵將水泥漿頂出鉆具，頂替量稍不不大于鉆桿內(nèi)可能殘留的水泥漿量，切忌過量。卸扣噴失的鉆井液應(yīng)在灌鉆井液時(shí)補(bǔ)足。（7）起鉆至φ244mm套管鞋，環(huán)形間灌滿。此時(shí)，施工時(shí)間累計(jì)己達(dá)135min。8t水泥配制的水泥漿體積約為6.5m3(在井內(nèi)的高度約120m)，此時(shí)堵漏水泥漿在漏層以上，尚未進(jìn)入漏層。⑧關(guān)封井器，反擠鉆井液1m3，后來每間隔2min擠鉆井液一次，每次擠入鉆井液0.5m3。擠替時(shí)，可正反交替進(jìn)行，直至水泥漿稠化，泵壓上升為止。但是要留水泥塞，否則應(yīng)調(diào)節(jié)間隔時(shí)間或每次擠入量。上述堵漏是水泥漿堵漏中最簡(jiǎn)樸的狀況，僅比打水泥塞稍復(fù)雜一點(diǎn)。說其簡(jiǎn)樸，是由于液面在井口，便于掌握水泥漿的位置。上述施工中，采用了間斷擠水泥的辦法，是為了避免在水泥漿候凝過程中因擴(kuò)散、置換而形成氣水泡，致使堵塞效果不好。若因裸眼井段太長(zhǎng)，沒條件起鉆至管鞋，也要起到安全井段，并采用方法避免卡鉆。2.5.9.3.8.2“有進(jìn)無(wú)出”條件下的堵漏“有進(jìn)無(wú)出”是指循環(huán)無(wú)返出的狀況。由于循環(huán)無(wú)返出，液面不能直接觀察到，堵漏水泥漿的位置不好控制，堵漏比較困難。有時(shí)能夠采用向井中注入水或較低密度鉆井液的方法，在井滿的條件下，采用上述的辦法進(jìn)行堵漏，但是在許多狀況下不能采用這種為法，如井控不允許或密度不可能再減少等。在“有進(jìn)無(wú)出”的狀況下實(shí)施平衡法堵漏的核心在于注水泥漿完畢后，液面再度靜止時(shí)，水泥漿剛好己開始進(jìn)入漏層，在水泥漿候凝過程中，間斷往井內(nèi)灌注鉆井液，使水泥漿使終處在低速的漏失狀態(tài)，直致水泥漿凝固為止，并在井筒中留下一段水泥塞。上述施工過程實(shí)質(zhì)上是控制水泥漿面以上液柱壓頭的過程。掌握、控制水泥漿面以上液柱的壓頭，是通過調(diào)節(jié)堵漏管串下深、起鉆和候凝中灌注鉆井液量來實(shí)現(xiàn)。下面以一口堵漏施工的井例來進(jìn)一步闡明上述堵漏辦法。某井244mm套管下至井深1347m，用215mm鉆頭、密度為2.10g/cm3鉆井液鉆至井深1853m發(fā)生井漏，靜液面在井深276m，循環(huán)排量為20L／s時(shí)，動(dòng)液面在井深168m。地層壓力P＝33.1MPa漏速在20L／s時(shí)，漏失壓力為2.27MPa設(shè)計(jì)水泥塞長(zhǎng)度40mh3＝h1＋h2＝(276－168）＋40＝148m鉆具下深h＝H－h(huán)3＝1853－148＝1705m，替鉆井液量13.2m3(替鉆井液量按靜液面下列鉆桿容積計(jì)算)。堵漏水泥漿用量為8t，水泥漿密度1.85g/cm3，水泥漿量6.4m3，稠化時(shí)間150min。施工具體環(huán)節(jié)：前置隔離液，清水300L，約2min；水泥8噸，約20min；后置隔離液，清水300L，約2min；④替鉆井液13.2m3，約20min；⑤起鉆至管鞋，15立柱鉆桿，約40min起鉆中按起出的鉆具體積灌鉆井液。上述井例堵漏獲得一次成功，在事后進(jìn)行總結(jié)時(shí)，認(rèn)為在工藝上仍應(yīng)在下列幾方面加以改善：（1）設(shè)計(jì)水泥塞太少40m水泥塞的水泥漿量?jī)H1.6m3(約2噸水泥)，由于起鉆中灌鉆井液的誤差大，不易把握精確；（2）水泥漿密度低于井漿，注水泥前后各使用了300L清水，將使液柱壓力減少0.65MPa，以及水泥漿失重、擴(kuò)散、置換等因素，很難避免地層流體不侵入水泥漿形成空洞而留下漏失通道。解決這一問題的途徑重要有：①適宜加大水泥量將上例施工的水泥量加大到12t，水泥漿量為8m3。漏管串上提200m至井深1505m，替鉆井液量也對(duì)應(yīng)減少，使替鉆井液結(jié)束時(shí)，水泥漿僅開始少量進(jìn)入漏層，絕大部仍在漏層以上井段，在起鉆和起完鉆候凝過程中，間斷的往井內(nèi)灌鉆井液，以提高液柱壓力，使水泥漿不停的、緩慢的進(jìn)入漏層，直到凝固，這就有效的避免了氣泡和水侵。2.5.9.3.8.3漏層位置不清狀況下的堵漏漏層位置不清重要發(fā)生在下列兩種狀況下：（1）長(zhǎng)段裸眼井段，按設(shè)計(jì)規(guī)定提高井漿密度時(shí)發(fā)生井漏；（2）已經(jīng)堵漏的兩個(gè)以上漏層又發(fā)生井漏。上述漏層位置即使能夠通過測(cè)井、鉆井、錄井的資料綜合分析判斷，但是，也難精擬定位，為堵漏帶來困難。水泥漿平衡法堵漏，能夠通過堵漏施工中水泥漿的走向，即水泥塞的位置來判斷漏層的位置，有時(shí)，甚至找漏堵漏一次完畢。下面以一口實(shí)際堵漏施工的井例來闡明：某井244mm套管下至井深1775m，215mm鉆頭、密度1.40g/cm3鉆井液鉆至井深2795m。按設(shè)計(jì)需要鉆井液密度要加重至2.20g/cm3。加重過程中發(fā)生井漏，漏速30m3／h，據(jù)錄井資料判斷，漏層可能在井底，也可能在井深2400～2450m井段。根據(jù)上述狀況，決定采用水泥漿平衡堵漏。堵漏施工程序以下：（1）堵漏前將井漿密度降至2.10g/cm3后，循環(huán)不漏。（2）堵漏管串采用127mm鉆桿下帶73mm加厚油管200m，下至井深2571m。（3）注水泥12t，平均密度1.87g/cm3，水泥漿前后各用清水300L作隔離液。替密度2.10g/cm3鉆井液13m3。（4）關(guān)井，正擠鉆井液8m3。（5）開井，正替鉆井液1m3。（6）起鉆完，起鉆中按氣層鉆進(jìn)規(guī)定灌鉆井液。下通井鉆具至管鞋，候凝24小時(shí)后，探得水泥塞面在井深2384m。鉆水泥塞至井深2560m完。證明漏層在井深2400～2450m井段，同時(shí)己堵住井漏。為了對(duì)施工工藝作進(jìn)一步的闡明，現(xiàn)將程序作以下分析：水泥漿量為：12ｘ20ｘ39.23＝9415升=9.4m3堵漏管串容積為：9.25ｘ(2571－200)＋3.02ｘ200＝22535升＝22.5m3堵漏管串內(nèi)容積減水泥漿體積22.5－9.4＝13.1m3即是說，替完13m3鉆井液后，水泥漿將正好出堵漏管串，此時(shí)關(guān)井?dāng)D，水泥出管串后將向漏層方向流動(dòng)。若漏層在井底，管串下列井眼容積為：(2755－2571)ｘ40＝7360升＝7.4m3即是說，擠完8m3鉆井液后，己有0.6m3水泥漿進(jìn)入漏層，其它水泥漿將成為水泥塞，塞厚約220m。若漏層在另一極端位置2400m處：堵漏管串底部至漏層處的井眼環(huán)形容積為4.7m3。擠水泥時(shí)，水泥漿將向上返向漏層處，擠完8m3鉆井液后，己有3.3m3水泥漿進(jìn)入漏層。再開井正替1m3鉆井液，則有1m3水泥漿上返至漏層以上形成25m水泥塞，以確保漏層被水泥漿沉沒，不致留下漏失通道。2.5.9.4STP高失水固化堵漏STP堵漏劑是一種集高失水、高強(qiáng)度、高承壓和高酸溶率于一體新型的堵漏劑。堵劑漿液泵入井下碰到漏層、在壓差作用下快速失水（高失水），很快形成含有一定初始強(qiáng)度的濾餅而封堵漏層，初始承壓能力可達(dá)成4Mpa以上，在地溫的作用下，所形成的濾餅逐步凝固，濾餅本體強(qiáng)度極高（高強(qiáng)度），形成的堵塞能使漏層的承壓能力可大幅提高（高承壓），濾餅的酸溶率達(dá)80%以上（高酸溶率），有助于酸化解堵，可用于產(chǎn)層井漏的解決，以達(dá)成保護(hù)產(chǎn)層的目的。2.5.9.4.1STP高失水固化堵漏漿配方（1）配方STP高失水固化堵漏漿的配方根據(jù)漏層性質(zhì)與漏失速度有所不同：①普通漏層海水＋10％KCL+15%～25％PF-STP-1。②漏失通道是裂縫或斷層破碎帶，漏速是中～大漏海水＋10％KCL+25%～30％PF-STP-2對(duì)于大漏還能夠在堵漏漿中加入粗、中、細(xì)核桃殼，提高堵漏效果。（2）SPT高失水固化堵漏液的密度SPT高失水固化堵漏液的密度能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)