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龙门钻井施工工程中出现井漏的原因

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井漏是钻井工程作业中经常遇到的复杂情况。井漏的原因分地质因素和人为因素,地质因素不可避免,人为因素需要想办法加以克服。井漏与泥浆滤失性能存在很大的联系,需要根据地质特征,确定合理的钻井液滤失量。在山东东营地区钻井,上部微漏的浅地层以快速钻进、迅速通过为主;下部含裂缝或溶洞的深地层以预防、封堵等措施加以解决。在川东北地区施工,上部陆相地层成功实施了空气钻井和泡沫钻井后,在转换泥浆的过程中,要做好润滑和封挤微裂缝工作。在充满喷、塌、卡、漏以及高含H2S气体等高风险区域施工时,需用套管有效封隔高压或易漏地层。堵漏时关键做好易漏地层的承压能力,同时做好工程和技术上的应急准备工作。

除了少数特殊工艺井在局部地层施工时采用气体和泡沫替代钻井液外,绝大多数井型都是依靠液体钻井液实现钻井的功能。由于不同区域岩性和地质成因存在很大差别,导致不同井型的钻井液在类型和药品配方等方面存在很大不同。有水基钻井液和油基钻井液的区别;有分散钻井液、聚合物钻井液以及油包水钻井液等多种更加具体的钻井液类型。漏失是所有钻井过程中都不愿意看到却又很难避免的问题,漏失量的大小会对钻井施工发生深远的影响。尤其是当发生大规模的井漏时,由于泥浆流失过多,势必造成泥浆材料消耗过大,同时容易引发井下出现压差卡钻、坍塌卡钻等复杂情况,甚至引起井涌、井喷等恶性事故。

1 井漏发生的原因及漏失类型

1.1井漏的原因。各种岩性的地层中都有可能发生井漏,井漏按通道形成的原因主要有两种。一种是地质因素形成的自然通道,另一种是人为因素形成的漏失通道。自然通道存在于地层的孔隙、裂缝和溶洞中,是天然存在而无法避免的;人为因素是在施工的过程中,人为造成施加的外力大于地层岩石的破裂压力或者人为使天然闭合裂缝开启而形成新的裂缝,是施工过程中尽量要避免发生的情况。

1.2 漏失的类型

按漏失通道的形状,可以分成孔喉、裂缝、洞穴及混合型。

2 漏失与滤失的区别及联系

2.1 漏失与滤失的区别。井漏是指在钻井、固井、测试等各种井下作业中,工作液(包括钻井液、水泥浆、完井液及其它流体等)在压差作用下漏入地层的现象。钻井液漏失是钻井作业中的一种常见的井下复杂情况,应当尽可能予以控制。滤失是指在压力差作用下,钻井液中的自由水向井壁岩石的裂缝或孔隙中渗透,称为钻井液的滤失作用[1]。滤失量是钻井液正常的性能指标,它的大小,会对不同地层产生不同影响。滤失量要适当控制,根据岩石特点、井深、井深结构以及钻井液类型来确定。

2.2 漏失与滤失的联系。漏失同滤失有很大的联系,特别是在有漏失的地层,漏失和滤失是同时发生的。二者同为泥浆体系中液体的缺失,在微漏和小漏的情况下,如果泥饼致密、造壁性好,漏失速度会有所降低甚至会停止漏失。在漏失严重的情况下,受地层应力以及漏失通道的影响,光靠增强泥饼致密程度、降低泥浆滤失无法有效地控制漏失,有时反而会因为泥浆性能的大幅度变化,井壁上虚泥饼增厚,造成缩径、粘卡等复杂情况。在这种情况下,需要运用多种堵漏手段方能解决漏失的问题。


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1、顿钻
顿钻,又称冲击钻。钻石头钢丝绳把顿钻钻头送到井底,由动力驱动游梁机构,使游梁一端上下运动,并带动钢丝绳和钻头产生上下冲击作用,使岩石破碎。顿钻钻速慢,效率低,不能适应井深日益增加和复杂地层的钻探要求,逐渐被旋转钻代替。但它有设备简单,成本低,不污染油层等优点,可用于一些浅的低压油气井、漏失井等。
 
2、旋转钻
钻石头井利用钻头旋转时产生的切削或研磨作用破碎岩石。是当前通用的钻井方法。比顿钻钻速快,并易于处理井塌、井喷等复杂情况。按动力传递方式,旋转钻又可分为转盘钻和井下动力钻两种:转盘钻在钻台的井口处装置转盘,转盘中心部分有方孔,钻柱上端的方钻杆穿过该方孔,方钻杆下接钻柱和钻头,动力驱动转盘时带动钻柱和钻头一起旋转,破碎岩石。井下动力钻是利用井下动力钻具带动钻头破碎岩石,钻进时钻柱不转动,磨损小、使用寿命长,特别适于打定向井。井下动力钻有涡轮钻、螺杆钻和电动钻等。



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小型钻井机打滑处理:
(1)即使出现折叠式钻井机打滑现象也可以处理,小型钻井机二次下钻后,首先通过全自动钻井机显示器上的数据来确定掉下渣土的厚度,之后要看掉下的地质的软硬度,如果掉下的泥土很多,而且又是硬胶泥,那就换个比桩径小一些的折叠式钻井机钻斗来解决打滑,由于小直径折叠式钻井机钻斗与孔壁之间有较大的间隙,掉下的泥土在折叠式钻井机钻杆钻斗重量和加压力的作用下,通过小型钻井机钻斗与孔壁的间隙被挤压到旁边,小直径小型钻井机钻斗接触到实土便能正常钻进,当小型钻井机小钻斗提升后,被挤压到旁边的虚土掉入小直径的孔内,没有掉入小孔内的渣土被二次下钻后的大直径小型钻井机钻斗挤压到小孔内,从而小型钻井机大直径钻斗可以正常钻进。
(2)如果掉下的渣土是软泥,可压缩性好,那就无须全自动钻井机钻斗,反复操纵加压及全自动钻井机动力头反转正转,由于全自动钻井机动力头与全自动钻井机钻杆之间具有间隙,每节全自动钻井机钻杆之间也具有间隙,虽然此时全自动钻井机钻进打滑,但钻折叠式钻井机杆和折叠式钻井机钻斗自身重量是具有阻力的,所以快速地反转正转折叠式钻井机钻杆,利用间隙便能产生冲击力,冲击力遇到折叠式钻井机钻杆钻斗自身的重量便能产生阻力,有了阻力,有了阻力就有反作用力,有了反作用力就具有摩擦,这时便能把加压力瞬间传递到夹层的虚土上,来压缩掉下的渣土,让渣土从折叠式钻井机钻斗与孔壁之间的缝隙挤压上来,以及进入钻斗一部分,知道斗齿接触到实土正常钻进为止,一定记住反转正转时,加压在前才能把加压力瞬间传递。
(3)、斗底关闭
折叠式钻井机使用磨阻杆钻进水桩泥层时,要注意没斗进尺深度,如果单斗进尺过深,此时折叠式钻井机钻斗内已装满泥土,继续钻进被切削下的泥土无处容纳,便在折叠式钻井机钻斗进渣口处与斗齿的前方推积,当推积的泥土达到一定量后,斗齿的前方便形成一大块泥土,与折叠式钻井机斗齿的高度相等,并形成一体!此时的折叠式钻井机斗齿已失去切削作用,在泥浆或水的润滑作用下,折叠式钻井机钻斗无法继续钻进,因此:当反转关闭斗底时,此时的折叠式钻井机斗底已无任何阻力,所以折叠式钻井机斗底会与折叠式钻井机钻斗一起反转而无法关闭。
(4)、渣土掉出
反转之后便提升主卷,当小型钻井机钻斗在泥浆或水中上提时,由于泥浆或水有一定的阻力,这种阻力会对小型钻井机钻斗内的渣土产生一种向下的力,由于小型钻井机钻斗的钻筒呈锥形,旋挖进尺过快导致小型钻井机钻斗内部的渣土挤压的不够密实,主卷提升过快等,导致斗内渣土掉出!因此并不是每次小型钻井机斗底未关闭渣土都能掉出



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