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，更換粗的振動篩布）。2.5.9.2橋塞堵漏橋接堵漏由于經(jīng)濟價廉，使用以便，施工安全，目前現(xiàn)場已普遍采用。各油田使用橋接堵漏占整個處理措施的50%以上，并獲得明顯的效果，使用此措施可以對付由孔隙和裂縫導(dǎo)致的部分漏失和失返漏失。橋接堵漏是運用不一樣形狀、尺寸的惰性材料，以不一樣的配方混合于鉆井液中直接注入漏層的一種堵漏措施。采用橋接堵漏時應(yīng)根據(jù)不一樣的漏層性質(zhì)，選擇堵漏材料的級配和濃度，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。一般常用的配比為，顆粒狀:片狀:纖維狀為6:3:1，詳細使用時按實際需要調(diào)整。在施工前要較精確地確定漏層位置，注意下鉆高度以防卡鉆。施工時要嚴格按照“刨、注、替、擠、起、擠、穩(wěn)”七個工藝環(huán)節(jié)進行。尤其要提出的是在試壓時出現(xiàn)的井漏，由于漏失段長且位置不清晰，采用配大量橋漿(一般4060m3)，針對整個裸眼井筒的堵漏措施，常常可獲得成功。此外要注意的是采用這種措施盡量下光鉆桿，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，以防止堵塞鉆頭，堵漏成功后立即篩選出剩余在井筒中的橋接材料。堵劑抵達漏層時，先抵達的部分會在井壁附近堆集產(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入漏失通道，這種堵塞是不牢固的，恢復(fù)鉆進時堵塞隔墻易被剝脫，重新導(dǎo)致井漏，故必須關(guān)井?dāng)D壓，靠外界壓力把堵漏劑推入漏失通道，然后再堆集壓實或化學(xué)反應(yīng)形成結(jié)實的堵塞隔墻。根據(jù)不一樣的狀況，擠壓的方式共分如下六種：1．直接擠替直接擠替就是把堵劑剛剛替出鉆具時，立即關(guān)井?dāng)D壓使堵劑立即進入漏層，在漏層位置比較清晰的單一漏層處理時，一般采用這種措施。長處是使用的堵劑量比較少，施工較簡便，由于其堵劑的覆蓋面較低，故在漏層段較長和漏失層位不清晰時，一般不采用直接擠替。2．先替后擠把所有或大部分堵劑替出鉆具后，再關(guān)井?dāng)D替的措施稱為先替后擠法，在擠此前一定要將鉆具起到堵劑液面以上，否則輕易卡鉆。這種措施對付漏段較長而主漏層不清時尤其有效。3．間隙擠替由于堵劑尤其是廣泛采用的橋堵劑，其形狀及粒度對漏失通道的某個位置有一定的適應(yīng)性，故會產(chǎn)生局部的掛卡作用，當(dāng)擠不進或擠進不多時，恢復(fù)鉆進后又重新漏失，這種狀況就以間隙擠的方式，讓其堵劑在漏道中松動，間隙周期為0.51小時，力爭把2/3以上的堵劑擠入漏層。4．?dāng)D－起－擠結(jié)合假如漏失比較嚴重，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，也也許是封門的緣故，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，再擠就會產(chǎn)生很好的效果，必要時可以起一柱擠一次，直到大部分的堵劑進入漏層。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行循環(huán)，靠增長的附加壓力而使堵劑擠入漏層的措施。在井筒易壓裂的狀況下一般應(yīng)采用這種措施，這種狀況下要注意配制堵液的固相材料顆粒要較細，施工時要精確測量漏失量和漏速，以便恰當(dāng)?shù)卣莆蘸弥匦裸@進的時機。如已經(jīng)不漏時繼續(xù)循環(huán)23小時，建立的堵塞隔墻就會更牢固某些。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，采用反循環(huán)壓井堵漏不僅可以減小堵液受鉆井液污染程度，尤其有助于保護井口安全，這種狀況下就需要采用反擠作業(yè)。在堵漏施工時，要根據(jù)使用的堵劑和漏層的性質(zhì)決定選擇合適的工藝技術(shù)和擠替方式。擠替時的壓力要控制好，絕不準超過地層破裂壓力，一般在25MPa之間。2.5.9.3水泥堵漏由于水泥在凝固前呈流態(tài)狀，可以適應(yīng)多種漏失通道的需要，水泥漿凝固后具很高的承壓能力和抗壓強度，堵漏效果好。水泥漿堵漏能處理差不多所有的井漏問題，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)險較大，對施工組織者規(guī)定高，因此使用水泥漿堵漏時應(yīng)小心謹慎。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。水泥漿堵漏的關(guān)鍵在于定量控制水泥漿在凝固前己大部份進入漏層，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)補充鉆井液，井內(nèi)的鉆井液將下降到一種靜止的液面。這時，可以認為，這一靜液面到漏層高度的液柱壓力等于漏層壓力。鉆井液密度不一樣，液柱高度也不一樣。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，恰好水泥漿己部份進入漏層，并且水泥漿也己抵達稠化時間。為了滿足上述施工規(guī)定，施工中有幾種重要環(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水泥漿密度、溫度等性能無特殊規(guī)定，一般堵漏都使用G級水泥，水灰比為0.5，水泥漿密度約為1.85g/cm3，稠化時間按施工時間附加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或其他速凝劑等。2.5.9.3.2確定漏層位置和動液面高度用回聲儀等措施測得在注水泥、頂替鉆井液過程中，環(huán)形空間動液面上升高度。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，動液高度與靜液面高度之差，m；h2─設(shè)計水泥塞高度，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)兩者沖突時可采用調(diào)整其他原因彌補。2.5.9.3.4管串構(gòu)造堵漏管串在無其他特殊規(guī)定期，多用光鉆桿。為了施工安全，盡量不用打鉆鉆具。在不一樣的井徑條件下，建義使用如下不一樣的堵漏管串構(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。油管長度不小于水泥漿上返沉沒段管串長度。2.5.9.3.5頂替漿液密度若無特殊規(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己進入漏層，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。不過，在實際施工中不也許精確的把握，為了保證能有水泥在漏失通道中形成堵塞，實際施工中使用的水泥量要遠遠不小于能形成有效堵塞的量。一般對水泥用量的粗略估計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、駕馭能力有關(guān)。對于經(jīng)驗比較缺乏、把握能力不夠者，可合適加大水泥用量，以保證水泥漿不至出現(xiàn)漏完或未進漏層兩種極端狀況。不過，水泥量過大勢必也許形成井眼內(nèi)水泥漿上返很高，增長施工風(fēng)險，尤其是在小井眼中堵漏。堵漏水泥用量除上述原因外，還應(yīng)考慮漏速、井眼大小、漏層位置與否精確、施工隊伍以及設(shè)備狀況等。一般在φ215mm井眼中，視漏速的大小，常將水泥量掌握在8～15t之間，對于某些堵漏難度大、多次堵漏不成功的井，有時水泥量也用到30t以上。2.5.9.3.8水泥堵漏的施工措施2.5.9.3.8.1循環(huán)時漏失，停泵后液面在井口狀況下的堵漏如下面一口井的施工實例來闡明上述狀況下的堵漏施工措施某井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)測得漏速為5m3/h，停泵后，液面在井口。該井漏速不大，不過，為了此后繼續(xù)鉆井的需，應(yīng)對該漏層進行堵漏。該井停泵后液面在井口，井內(nèi)水泥漿位置易于掌握。象此類井常采用的堵漏措施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)如下：（1）起鉆：起鉆中，為防止抽汲、淘空發(fā)生溢流，應(yīng)按井控規(guī)定灌鉆井液、計量監(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)+方鉆桿為防止鉆具堵塞，可在鉆桿和方鉆桿之間，加鉆桿過濾器。為防止鉆桿被擠毀，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(恰好是整立柱)，循環(huán)，測得漏速仍為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，水泥漿稠化時間為160min，注水泥時間為20min。（5）注清水300升，替鉆井液20.4m3。替完鉆井液時，鉆具內(nèi)外水泥漿面平衡。耗時25min。（6）起鉆至套管鞋內(nèi)，起鉆29立柱，耗時約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，并作好記錄。該井起鉆合計灌漿量與計算基本相符。起鉆中發(fā)現(xiàn)，除卸方鉆桿時噴失少許鉆井液外，后來的起鉆再無鉆井液噴失，闡明起鉆時，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，頂替量稍不小于鉆桿內(nèi)也許殘留的水泥漿量，切忌過量。卸扣噴失的鉆井液應(yīng)在灌鉆井液時補足。（7）起鉆至φ244mm套管鞋，環(huán)形間灌滿。此時，施工時間合計己達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)，此時堵漏水泥漿在漏層以上，尚未進入漏層。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，可正反交替進行，直至水泥漿稠化，泵壓上升為止。不過要留水泥塞，否則應(yīng)調(diào)整間隔時間或每次擠入量。上述堵漏是水泥漿堵漏中最簡樸的狀況，僅比打水泥塞稍復(fù)雜一點。說其簡樸，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措施，是為了防止在水泥漿候凝過程中因擴散、置換而形成氣水泡，致使堵塞效果不好。若因裸眼井段太長，沒條件起鉆至管鞋，也要起到安全井段，并采用措施防止卡鉆。2.5.9.3.8.2“有進無出”條件下的堵漏“有進無出”是指循環(huán)無返出的狀況。由于循環(huán)無返出，液面不能直接觀測到，堵漏水泥漿的位置不好控制，堵漏比較困難。有時可以采用向井中注入水或較低密度鉆井液的措施，在井滿的條件下，采用上述的措施進行堵漏，不過在許多狀況下不能采用這種為法，如井控不容許或密度不也許再減少等。在“有進無出”的狀況下實行平衡法堵漏的關(guān)鍵在于注水泥漿完畢后，液面再度靜止時，水泥漿剛好己開始進入漏層，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)整堵漏管串下深、起鉆和候凝中灌注鉆井液量來實現(xiàn)。下面以一口堵漏施工的井例來深入闡明上述堵漏措施。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，動液面在井深168m。地層壓力P＝33.1MPa漏速在20L／s時，漏失壓力為2.27MPa設(shè)計水泥塞長度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如下鉆桿容積計算)。堵漏水泥漿用量為8t，水泥漿密度1.85g/cm3，水泥漿量6.4m3，稠化時間150min。施工詳細環(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起鉆中按起出的鉆詳細積灌鉆井液。上述井例堵漏獲得一次成功，在事后進行總結(jié)時，認為在工藝上仍應(yīng)在如下幾方面加以改善：（1）設(shè)計水泥塞太少40m水泥塞的水泥漿量僅1.6m3(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、擴散、置換等原因，很難防止地層流體不侵入水泥漿形成空洞而留下漏失通道。處理這一問題的途徑重要有：①合適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，替鉆井液量也對應(yīng)減少，使替鉆井液結(jié)束時，水泥漿僅開始少許進入漏層，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、緩慢的進入漏層，直到凝固，這就有效的防止了氣泡和水侵。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)生在如下兩種狀況下：（1）長段裸眼井段，按設(shè)計規(guī)定提高井漿密度時發(fā)生井漏；（2）已經(jīng)堵漏的兩個以上漏層又發(fā)生井漏。上述漏層位置雖然可以通過測井、鉆井、錄井的資料綜合分析判斷，不過，也難精確定位，為堵漏帶來困難。水泥漿平衡法堵漏，可以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，甚至找漏堵漏一次完畢。下面以一口實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，漏層也許在井底，也也許在井深2400～2450m井段。根據(jù)上述狀況，決定采用水泥漿平衡堵漏。堵漏施工程序如下：（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，起鉆中按氣層鉆進規(guī)定灌鉆井液。下通井鉆具至管鞋，候凝24小時后，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，同步己堵住井漏。為了對施工工藝作深入的闡明，現(xiàn)將程序作如下分析：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，水泥漿將恰好出堵漏管串，此時關(guān)井?dāng)D，水泥出管串后將向漏層方向流動。若漏層在井底，管串如下井眼容積為：(2755－2571)ｘ40＝7360升＝7.4m3即是說，擠完8m3鉆井液后，己有0.6m3水泥漿進入漏層，其他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，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，以保證漏層被水泥漿沉沒，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、在壓差作用下迅速失水（高失水），很快形成具有一定初始強度的濾餅而封堵漏層，初始承壓能力可到達4Mpa以上，在地溫的作用下，所形成的濾餅逐漸凝固，濾餅本體強度極高（高強度），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80%以上（高酸溶率），有助于酸化解堵，可用于產(chǎn)層井漏的處理，以到達保護產(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)與漏失速度有所不一樣：①一般漏層海水＋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對于大漏還可以在堵漏漿中加入粗、中、細核桃殼，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可以根據(jù)現(xiàn)場