淺談鹽礦山老區(qū)鉆遇噴漏同層問(wèn)題及其解決思路

1、淺談鹽礦山老區(qū)鉆遇噴漏同層問(wèn)題及其 解決思路董正亮劉加杰 四川鹽業(yè)地質(zhì)鉆井大隊(duì)摘要:噴漏同層是鹽礦山老區(qū)鉆井現(xiàn)場(chǎng)極難對(duì)付的復(fù)雜情況。此類情況通常始于氣侵溢 流，重漿壓井時(shí)卻又出現(xiàn)斷流，安全窗口極窄;結(jié)合老礦區(qū)礦體特點(diǎn)、建井方式 和水采工藝分析成因和影響因素;介紹鉆井液替換、循環(huán)壓井、吊灌搶鉆等兒種 處理思路和對(duì)策。關(guān)鍵詞：噴漏同層;老礦區(qū);吊灌;循環(huán)壓井;作者簡(jiǎn)介：董正亮（1985-）,男，碩士，工程師，主要從事鉆井液技術(shù)、水溶 開(kāi)采技術(shù)服務(wù)工作。收稿日期:2017-08-22the briefly discussion on the problem and solution of spray

2、 leakage of the same layer in old distriet drilling of salt minemountaiondong zhengliang liu jiajiesichuan salt geological drilling brigade;abstract：the leakage of the same layer is the complicated situation of the drilling site in the old area of salt mine. this kind of situation usually starts fro

3、m the gas invasion and overflow, when the heavy slurry pressure well has broken down, the safety window is very narrow. based on the characteristics of ore body, the met hod of const rue tion and the analysis of the factors and the mining process of the old mining area, this paper introduces some th

4、oughts and countermeasures of drilling fluid replacemenl, circulating pressure wel1 and hoisting dri11.keyword：lcokagc of the same layer; old orca of salt mine; lift irrigdtion; circulating pressure well;received： 2017-08-221前言隨著鹽礦產(chǎn)能擴(kuò)大的不斷需求，合理加密原有礦區(qū)的井位分布，利用水平井對(duì) 接技術(shù)在老礦區(qū)合理增設(shè)井位是鹽礦山后期擴(kuò)能的主要方法。然而，由于鹽礦礦 體特

5、點(diǎn)、建井方式和水采工藝等因素的影響，許多生產(chǎn)井在建井若干年后，發(fā)生 在水采采空區(qū)周?chē)鷰r層的彎曲、冒落、偏幫、滑移、滾動(dòng)和底鼓等移動(dòng)形式ill 使礦體完整性和均質(zhì)性遭到巨大破壞，其至岀現(xiàn)轟鳴般的地下大面積坍塌。這類 情況不僅破壞已建礦井的正常水采，造成地面沉陷等地質(zhì)災(zāi)害，而且在該區(qū)域 新建鹽井的鉆探過(guò)程中，由于井下壓力系統(tǒng)的變化而出現(xiàn)鉆井時(shí)的“上噴下 漏”、“上漏下噴”，甚至是噴漏同層。這里重點(diǎn)就噴漏同層現(xiàn)象、成因和處理 對(duì)策進(jìn)行研究。2鉆遇噴漏同層的現(xiàn)象及危害當(dāng)鉆遇此類地層時(shí)，鹽鹵伴生氣或容腔累積的壓力氣體或直接逸散而出，或夾 裹入井流體噴涌而出，頂入重漿壓井后已發(fā)生井口斷流，出現(xiàn)漏失，安全密

6、度 窗口極窄。據(jù)資料顯示，我隊(duì)在川西南地區(qū)某區(qū)塊鉆遇噴漏同層時(shí)，采用平衡壓 井法，鉆井液密度精確到0.001方能壓穩(wěn)。噴漏同層現(xiàn)象的發(fā)生不僅造成生產(chǎn)時(shí) 間的延滯，若不及時(shí)處理，還會(huì)進(jìn)一步破壞井下壓力平衡，釀成井噴、井塌和卡 鉆等復(fù)雜事故。3鉆遇噴漏同層的成因淺析鹽礦山老區(qū)特殊的礦體特點(diǎn)、建井方式和水采工藝等各環(huán)節(jié)都在不同程度上造成 噴漏同層的現(xiàn)彖發(fā)生。作為連續(xù)形態(tài)分布的井礦鹽資源，鹽礦的地下開(kāi)采必將引 起上覆巖層移動(dòng)、變形和垮塌等現(xiàn)象，即開(kāi)采沉陷開(kāi)采推進(jìn)方式是全方位的，不 同于巷采，各方位推進(jìn)速度不一，難以控制。水溶開(kāi)采方式和產(chǎn)層夾層多等特點(diǎn), 使得預(yù)留礦柱難度很大図。鹽產(chǎn)層及其周?chē)捎诋a(chǎn)層沉

7、積特點(diǎn)，自然與人為引發(fā)的地層移動(dòng)和鹽層蠕變性 特點(diǎn)，使得產(chǎn)層夾層多，近產(chǎn)層帶較為破碎，經(jīng)水溶開(kāi)采后，井下小腔體結(jié)構(gòu) 發(fā)育，存在局部貫通的多壓力系統(tǒng)。部分可能岀現(xiàn)小腔體沿鹽層走向，岀現(xiàn)頂部 聯(lián)通的趨勢(shì)。水采入井液在巖鹽溶腔中有較高的溶腔水壓，壓力會(huì)強(qiáng)化水對(duì)的鹽層滲透作用， 促進(jìn)巖鹽溶解；同時(shí)水壓還對(duì)頂板的力學(xué)性能有較大影響。鹽巖溶腔因其滲透率和孔隙率極低作為能成為地下油氣儲(chǔ)庫(kù)，但是隨著多年開(kāi) 采，因?yàn)樯锇l(fā)酵、鹽鹵伴生和加壓注采而產(chǎn)生的溶腔氣體也被滯留在溶腔內(nèi)。 當(dāng)鉆遇此類溶腔，就容易發(fā)生氣侵和井下壓力波動(dòng)。我國(guó)鹽礦山具有分布廣、鹽層薄的特點(diǎn)，水平井對(duì)接成為最主要的建井方式。由 于水平軌跡沿鹽層

8、推進(jìn)，鉆具機(jī)械作用、入井流體（鉆井液和水泥漿等）浸潤(rùn)等 不僅進(jìn)一步破壞鹽層及其周巖的穩(wěn)定性，而且促進(jìn)個(gè)小腔體、乃至鄰井老溶腔等 多壓力系統(tǒng)的貫通。水溶開(kāi)采時(shí)，注采壓力、流量設(shè)置不合理、壓力波動(dòng)較大等也會(huì)加速鹽層及其周 巖的破碎帶的形成。4噴漏同層的處理對(duì)策研究當(dāng)鉆遇噴漏同層時(shí)，總體思路是先考慮控制噴涌，再解決漏失封堵的問(wèn)題。這主 要是因?yàn)閲娪繉?duì)人身和設(shè)備的威脅更大，對(duì)井口壓力系統(tǒng)、排污系統(tǒng)有較高的要 求。根據(jù)情況的輕重緩急，主要有以下應(yīng)對(duì)措施。4. 1鉆井液置換。當(dāng)岀現(xiàn)噴漏同層吋，為了降低噴涌對(duì)人身和設(shè)備的威脅和考慮到排污能力有限， 一般要采取關(guān)井的操作。但是不考慮噴涌流量貿(mào)然關(guān)井或關(guān)井時(shí)間過(guò)

9、長(zhǎng)，都會(huì)造 成井口關(guān)井壓力，從而加速鉆井液漏失，甚至加大井噴事故發(fā)生的可能性。因此, 關(guān)井后為了防止出現(xiàn)井口壓力過(guò)高，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取置換法卸壓（泄氣）向井內(nèi) 注鉆井液，達(dá)到增加井筒液柱壓力降低井口壓力之目的。但是，在井漏問(wèn)題未得 到徹底解決的情況下這樣做只是暫解井口之急，與此同吋還必須盡快組織堵漏 壓井作業(yè)。4.2循環(huán)壓井堵漏。當(dāng)井口壓力得以控制后，就需要對(duì)噴漏現(xiàn)象進(jìn)行有針對(duì)性的處理。當(dāng)井下漏失速 率不是很大時(shí)，可以采用循環(huán)堵漏壓井進(jìn)行處理。該法是指通過(guò)正/反循環(huán)方式 將堵漏與壓井有機(jī)結(jié)合在一起，進(jìn)行間斷或者連續(xù)施工，處置噴漏同存的一項(xiàng) 工藝技術(shù)固。其主要思路向漏層注入一個(gè)堵漏劑“段塞”，通過(guò)液

10、柱壓力和泵 注壓力將堵漏劑擠入并封堵漏層，提高地層承壓能力，然后注入重漿壓井。根據(jù) 工作液循環(huán)方式分為正循環(huán)壓井堵漏和反循環(huán)壓井堵漏。正循環(huán)壓井堵漏一般適用于鉆具離漏層不遠(yuǎn)、鉆具水眼暢通的作業(yè)條件。該工藝 可以先嘗試回壓閥+旁通閥結(jié)構(gòu)循環(huán)壓井。即在近鉆頭回壓閥上部5000m處安裝 旁通閥，以預(yù)留第二循環(huán)通道。先泵入輕質(zhì)鉆井液建立液柱，然后注入適量較低 濃度堵漏漿，最后注入壓井液建立循環(huán)。若因堵漏劑濃度不足而難以奏效，建議 壓井起鉆換光鉆桿堵漏。該方法對(duì)套管封隔性、有無(wú)井控設(shè)備基本無(wú)要求，且操 作簡(jiǎn)單、目標(biāo)明確。反循環(huán)對(duì)井控設(shè)備、套管封隔性有著嚴(yán)格要求。即耍求處漏點(diǎn)外，基本處于一個(gè) 封閉壓力系統(tǒng)

11、，流體不滲入未被套管封隔的疏松地層、套管無(wú)破損、膠結(jié)性較好, 井控設(shè)備完好等。井下鉆具在漏層附近或漏層以下均可采用該法。它是利用放置 在壓井液前面的堵漏漿，用反循環(huán)方式注入。首先封堵漏層提高漏層承壓能力， 然后在接近半個(gè)循環(huán)周內(nèi)鉆井液在環(huán)空迅速建立液柱截?cái)嘁缌?，達(dá)到又堵漏又 壓井的目的。通過(guò)在鉆具上安裝的簡(jiǎn)易井口控制壓力和回收壓井液等井控裝備， 減少對(duì)地層過(guò)高的回壓，避免關(guān)井正擠或反推容易將其他地方憋漏的現(xiàn)象。盡管 鉆具內(nèi)流動(dòng)阻力稍大一些，增加了一些井底回壓，但可迅速將堵漏液和壓井液 注入漏層和環(huán)空建立液柱，有利于排除溢流減少對(duì)壓井液污染，減少憋開(kāi)其他 低壓層的幾率。與正循環(huán)方式相比，截?cái)嘁缌?/p>

12、迅速，漏失消耗量小，成功率較 咼。4.3吊灌搶鉆?！暗豕鄵屻@”技術(shù)是指在鉆遇噴漏同層，出現(xiàn)井口斷流、靜液面不在井口的現(xiàn)象 時(shí)，采取定時(shí)定量地向井內(nèi)（環(huán)空）灌入鉆井液，鉆具內(nèi)采用飽和鹵水搶鉆， 以維持井內(nèi)動(dòng)壓力平衡、防止井噴，搶鉆穿過(guò)噴漏同層的一項(xiàng)有效處理技術(shù)。噴漏同層發(fā)生時(shí)，井內(nèi)由于出現(xiàn)漏失而導(dǎo)致井筒液面下降，井內(nèi)液柱壓力降低， 井筒內(nèi)壓力失衡，加速噴涌現(xiàn)象;相反，井內(nèi)出現(xiàn)噴涌時(shí)，關(guān)井和壓井等操作等 會(huì)增加井內(nèi)正壓力，加速漏失現(xiàn)象。因此，要解決噴漏現(xiàn)象必須“雙管齊下”。 吊灌搶鉆正是基于此思路而產(chǎn)生的處理措施。吊灌鉆井液是采用管外環(huán)空“壓井”的方式提供足夠的液柱壓力以抑制井下壓 力氣體向井筒內(nèi)

13、運(yùn)移，使其回歸地層或溶腔屮4;搶鉆是采用對(duì)地層有抑制性、 低廉易得且對(duì)產(chǎn)層無(wú)危害的飽和鹵水替代鉆井液連續(xù)注入井內(nèi)，構(gòu)建鉆頭周?chē)?的短暫循環(huán)。由此可見(jiàn)，該法要求鉆遇地層無(wú)暴露的破碎、松軟和泥/沙巖較發(fā) 育的地層，有充足的鹵水供應(yīng)管線和完善的井控裝置。該法由于相關(guān)數(shù)據(jù)采集困難，尚無(wú)理論數(shù)據(jù)支撐，只是一種經(jīng)驗(yàn)做法。然而，它 的確為下步堵漏準(zhǔn)備和施工贏得時(shí)間，是防止造成井噴險(xiǎn)情的重要舉措。5結(jié)論5. 1噴漏同層是鹽礦老礦區(qū)鉆遇的極為復(fù)雜的情況，噴漏同層現(xiàn)象的發(fā)生不僅造成 牛產(chǎn)時(shí)間的延滯，若不及時(shí)處理，還會(huì)進(jìn)一步破壞井下壓力平衡，釀成井噴、井 塌和卡鉆等復(fù)雜事故。5.2鹽巖的賦存形式、礦體地質(zhì)環(huán)境、建井特點(diǎn)和開(kāi)采形式都在不同程度上促進(jìn)鹽礦 山老區(qū)井下多壓力系統(tǒng)的形成與破壞，即為噴漏現(xiàn)象發(fā)牛的實(shí)質(zhì)。5.3鉆井液替換可有效緩解噴漏吋噴涌壓力較大或關(guān)井后井口壓力急劇增大的現(xiàn)象； 循環(huán)壓井堵漏是正/反循環(huán)方式將堵漏與壓井有機(jī)結(jié)合在一起，進(jìn)行間斷或者連 續(xù)施工，處置噴漏同存的一項(xiàng)工藝技術(shù)；吊灌鉆井液是采用管外環(huán)空“壓井”的 方式提供足夠的液柱壓力以抑制井下壓力氣體