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钻井液防漏堵漏技术研究

【作    者】 马洪亮 蔡东胜 郭玉华 李超
【出    处】 《石化技术》2020年第08期
【标    签】 石油钻井工程  工业技术 
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钻井液防漏堵漏技术研究

马洪亮 蔡东胜 郭玉华 李超

玉门油田钻采工程研究院  甘肃 酒泉  735000

摘要:本文主要针对钻井液防漏堵漏技术展开分析,旨在确保油气勘察及开采的安全性,为钻井工作提供保障,推动油气行业的稳步发展。

关键词:钻井液 堵漏材料 防漏技术

石油钻井工作繁琐复杂,受到诸多因素的影响,尤其是地层环境引发的井漏问题严重威胁着钻井工作的安全。因此,加强钻井液防漏堵漏技术的研究具有重要的价值。新时期,钻井液的防漏堵漏技术也应随之优化革新,使钻井工作更为安全稳定。

1 钻井液堵漏材料

常见的钻井液堵漏材料分为以下几种:其一,钻井液桥接堵漏材料。这种材料在性能上属于级配复合材料或者单一惰性材料,使用时不影响钻井液流变性,而且操作简单方便,可以有效防止井漏问题的出现。如C-SEAL复合材料。此外,廉价的化工原料也可作为桥接堵漏材料,利用自身的特性达到堵漏效果。其二,高滤失堵漏材料。主要包括纤维状材料、渗滤性材料以及硅藻土等,按照比例配合后进行堵漏工作。这种材料在国外应用较多。其三,聚合物凝胶材料。这种由凝胶材料构成的物质可以发挥其传导压力的作用,较低的固相含量可以在外力作用下进入缝隙,封堵住漏失的通道,而且它本身具有抗剪切力和粘滞阻力,能与其他材料相互配合完成工作。其四,柔弹性堵漏材料。顾名思义,这种材料弹性较好,具有形变能力和韧性,可以在挤压的情况下填充漏失处。材料多选用弹性石墨,如LC-LUBE系列。双组分的碳结构弹性更强,可以在压力作用的条件下进行收缩或者扩张。其五,水泥浆封堵。水泥浆材料由石膏、硅酸盐、水泥以及石灰等物质组成,水泥所占比例较大,可以结合当前井漏情况选择材料配比。

2 钻井液防漏堵漏技术

2.1 钻井液防漏技术性质

在勘察钻井的井漏现象时需先测定地层温度,若出现漏液情况这部分钻井就会与下部钻井液出现温度差,主要使用井温测量仪来测温。钻井液防漏手段可以通过两方面进行:一方面,科学规划井深结构。要求入下深度、钻头尺寸、套管层次尺寸以及井眼尺寸都按照实际情况合理设计,最大限度避免井漏。另一方面,需要降低钻井液动压力。首先使用密度合理的泥浆,保证压力平衡;其次,降低泥浆塑性和泵量降低空环压耗;最后,钻进时要求开泵速度缓慢,控制下钻速度,由于下部空间较小容易出现较大的液动压力,所以需要泵量先小后大,保持井内稳定[1]

钻井液堵漏手段的性质可分为物理和化学2种:物理堵漏是使用物理材料进行堵漏,如黏土、片石或者页岩碾压后煅烧再筛取的膨胀团粒桥堵漏剂,再如将石灰加工成微粒生成的封包石灰堵漏剂等都属于物理手段堵漏。一般来讲,物理手段只能用于井漏不严重的情况。化学堵漏是将堵漏剂放入漏失处通过压力、温度以及组分各项因素的变化出现化学反应,达到堵漏的目的。

2.2 钻井液防漏技术种类

当发生井漏问题时可采取科学的防漏堵漏技术,在复杂的地质条件下有针对性处理井漏问题,保证工作效率。一般来讲,常见的钻井液防漏堵漏技术分为以下几种:

(1)微泡钻井液技术。微泡钻井技术主要工作原理是通过生成的高能量微泡网在钻井液中封堵,微泡粒子具有可变形的特性,进入钻井液后可以生成桥架粒子或者填充粒子,根据漏失通道的实际情况变形填充,完全封堵。这种技术常被使用于微小漏液或者是裂缝漏液处,应视情况选择堵漏技术。

(2)随钻防漏堵漏技术。随钻防漏堵漏技术属于一种新型技术,相比之下其受限较少,无较高要求,通过物理机械即可达到防漏堵漏效果。其工作原理是使用井下工具将井下的钻井液取出一小部分,这部分的钻井液则被用于补漏工作,钻井液可与漏失通道结合,在漏失处生成致密的滤饼。随钻防漏堵漏技术在形式上类似于防渗帷幕,在井壁上方形成防止渗漏的壁层,使钻井的承重性和强度得到提升,达到防漏堵漏的效果。

(3)超低渗透钻井液技术。这种堵漏技术主要是借助材料本身的化学性质完成工作,可以在井下漏失处形成超低渗滤膜,在岩石和滤饼的表面处变成胶束,胶束可以进一步在地层缝隙或者裂纹处生成屏障达到阻漏效果。

(4)无固相钻井液防漏堵漏技术。无固相的钻井液黏性较强,这是因为钻井液中存在改性脂肪酸和乳化剂,导致无固相钻井液的结构存在凝胶性,黏度和悬浮力都较强。将这种材料置于井中,其性质会导致地层表面形成粘胶,能避免钻井液的流失。传统的钻井多为逆乳化钻井,这种技术的使用效果明显,防漏性较强。VES-PILL材料是无固相钻井液的一种,以此为例,这种材料能适应温度低于191℃的环境,而且在67%的盐水条件下能出现凝胶状态,黏度较高,能预防和治理钻井的泄露问题。所以,无固相钻井液在防漏和堵漏工作中占据着重要的位置[2]

(5)井眼强化“应力笼”技术。井眼强化“应力笼”技术还是需要无固相钻井液的支持,通过这种材料进行前期修补,然年后再进行井壁的加固处理,提升井壁的强度和承压性,使其更为防漏。具体方法是先对井下钻井施加压力,受到压力后井壁脆弱处会出现裂缝,能借此方法排查处井壁脆弱位置,然后结合井壁裂缝大小和实际地质情况选用固相材料,当固相材料深入到井下与井壁结合时将形成桥塞,堵住渗漏的位置。需要注意桥塞需要渗透率足够低才能保证钻井液不会渗漏。当进行钻井工作时,钻井液会对井壁造成冲击压力,固相材料的渗透率低才能保证液柱压力的平衡,不至于再次渗漏。上述方法可以在井眼周围位置形成“压力笼”效应,可以进一步强化达到堵漏效果。

3 结束语

总而言之,钻井液是钻井工作中的重中之重,一旦出现渗流将严重影响工作安全,还会造成不可挽回的经济损失,因此,应科学选用堵漏材料,采用有效、学科的防漏堵漏技术,结合当地实际情况制定应对方案。在未来的工作中还要加大在防漏堵漏技术方面的研究,确保钻井工作的安全开展。

参考文献

[1]鲁政权.钻井液堵漏材料分析与防漏堵漏技术探讨[J].科技创新与应用,2019(28):157-158.

[2]谭茂波,何世明.相国寺地下储气库低压裂缝性地层钻井防漏堵漏技术[J].天然气工业,2014,34(1):97-101.

作者简介

马洪亮(1991-),男,助理工程师,学士,主要从事:钻井液。
 
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