地层漏失实验
压力、压井计算
1.做地层漏失压力试验的井深为：钻出套管鞋进入第一个砂层
3-5m处。
2.地层漏失压力：P漏＝P漏立＋0.0098×γ试×H。
3.漏失当量密度计算：γ= P漏/(0.0098×H) =γ试＋P漏立/(0.0098×H)
γ：当量密度，g/cm3。
γ试：试压时的泥浆密度，g/cm3。
P漏立：漏失时的立压，MPa。
H：砂层井深，m。
1.安全关井最高套压不大于井控装置额定工作压力、地层漏失压力
和套管抗内压强度80%三者中的最小值。
2.计算地层漏失压力和套管抗内压强度时应考虑液柱压力。
3.不同密度下安全关井最高套压：P关＝P漏立－0.0098×H（γ2－γ
试）
其中：γ试：试压时的泥浆密度，g/cm3。
P漏立：地层漏失时立管压力，MPa。
γ2：钻进时的泥浆密度。
H：砂层井深，m。
安全关井最高套压是确保地层不发生漏失的关井套压。
十七、压井施工单。
地层破裂试验
中海油服油田化学事业部 2008年8月
1
第七讲内容
一．概述 二．试验方法 三．作业要点 四．试验程序 五．试验评价 六．常见问题
2
一、概述
一、概述
地层泄漏试验的目的，主要有： 1. 检测固井质量。 2. 获取实际的地层泄漏/破裂压力，以确定最大 许用当量钻井液密度和井控时的最大许用环空 关井压力。 3. 获取试验地层的其它资料。
5
4. 准备好压力记录纸； 5. 根据作业者做地漏试验的要求，可在泵头 排出端安装合适量程的压力表，便于查看 压力（注意：打紧2”高压由壬头后再装压 力表，拆时，装表时反之。） 6. 通知井队，输送20桶泥浆到固井计量柜， 保持搅拌； 7. 收集数据，如套管数据、套管鞋垂深、井 内泥浆密度，预测地层破裂梯度、破裂压 力等；
3
二、试验方法
试验设备：
固井泵，或泥浆泵 常用方法： ① 正注法，通过钻杆内 注入，常用。 ② 反注法。通过地面压 井管汇至防喷器组压 井管线，再进入套管 与钻具环空，少用。
4
固井管线
防喷器
扶正器
钻头起至套管鞋处 20"套管鞋 @ 502 26"井眼 @ 505 17-1/2"井深 @ 509 m m m
三、作业要点
设备准备
地层破裂试验主要准备工作：
1. 固井泵自身试压检验。查上排水、并实施 低压500Psi/5min和高压3000±Psi/10min 检查,合格！ 2. 提前对固井管线进行试压检验。 3. 检查固井操作台的15000Psi压力表工作情 况，必要时注传感油； 4. 检查马丁压力记录仪的压力传感胶囊并校 正压力记录表；
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五、试验评价
试验结果评价
地层压差漏失分析研究_蒋宏伟
。
2
压差漏失的漏失量和漏失速度
借鉴油田开发注水的计算，经过分析研究，提
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石
油
机
械
2011 年
第 39 卷
第5 期
出了压差漏失的漏失量和漏失速度的计算公式 。 （ 1 ） 在油田开发注水时， 若是稳定流， 由达 西定律进行推导可得： 0. 543 Kh（ p e － p w ） q = r B μ ln e + S rw
(
) )
（ 7）
图3 氮气钻井环空当量钻井液密度曲线
式 （ 7 ） 换个概念就是单位压差下的 漏 失 速 度，即： vL = 0. 543 Kh r B μ ln e － 3 + S rw 4
(
（ 8）
从百泉 1 井的取心情况和成像测井分析，漏失 原因主要是地层的缝洞发育且裂缝宽度较大 。从区 域地质和邻井漏失情况分析，漏失层位是邻近大断 层、小断层较多和裂缝特别多的区域 。氮气钻井液
图2
U 形管模拟碳酸盐岩地层漏失
碳酸盐岩的孔、缝、洞成因是多样性的，难以 预测，所以碳酸盐岩漏失的预测和分析都比较困难。 从不同岩性的漏失分析可以得出 ，压差漏失的 漏失通道种类较多 （ 孔隙、 裂缝、 孔洞 ） ， 压裂漏 失的漏失通道必然有人为压裂裂缝 ，同时可能还有 自然通道。地层的漏失通常可分为渗透性漏失 、裂 缝性漏失、缝洞性漏失、溶洞及地下暗河性漏失和 破裂性漏失。 渗透性漏失常发生在孔隙度和渗透率较高的粗 砂岩、砾岩及含砂砾岩等层位，其漏失原因主要是 压差作用下的渗漏，漏失量较小，漏速较慢，一般 3 在 10 m / h 以内。 如果孔隙压力低于静水柱压力，
(
)
（ 5）
非稳定流 0. 022 6 Kh（ p － p w ） q = r B μ ln e － 3 + S rw 4
地层破裂试验.
四、试验程序(续)
7.试验的最高极限泵压是固井后的套管抗内压试验 压力。 如果地层泄漏/破裂试验的泵压已达到极限泵压， 地层还没有泄漏/破裂，就终止试验。这时的极限 泵压，就是地层没泄漏/破裂时的最大试验泵压。 地漏试验/破裂试验压力曲线示意图见图11-1
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四、试验程序(续)
地漏试验/破裂试验压力曲线示意图
（Psi）
XXX 9-5/8 2725 2725 1.16 47＃，BTC,N80, 3000 7.25 3200 3500
井别
XXX 井眼尺寸 井深 井眼垂深 地层压力梯度 套管抗内压强度 套管鞋静压 返回体积 当量密度 试验日期
平台/钻机 26 2728 2728 1.28 9300 3161 4.25 1.97 XXX
7
四、试验程序
试验程序
1. 对套管进行压力试验后，钻出套管浮鞋及新地 层3-5米。 2. 循环与调整钻井液性能，要求密度均匀和10分 钟的静切力尽可能低。 3. 起钻头进入套管鞋内，关环形防喷器。 4. 固井泵向井内注入30桶±泥浆，要求固井泵以 40、80和120升/分的的低泵速循环，记录注入 量及泵压； 5. 固井管线试压到预计使地层破裂的泵压再加 6.89兆帕。 6. 用固井泵以选定的泵速，向钻杆内开始恒定地 泵入，记录泵压、泵入量和时间，并绘制泵压 对泵入量的变化曲线。
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4. 准备好压力记录纸； 5. 根据作业者做地漏试验的要求，可在泵头 排出端安装合适量程的压力表，便于查看 压力（注意：打紧2”高压由壬头后再装压 力表，拆时，装表时反之。） 6. 通知井队，输送20桶泥浆到固井计量柜， 保持搅拌； 7. 收集数据，如套管数据、套管鞋垂深、井 内泥浆密度，预测地层破裂梯度、破裂压 力等；
采用MTC技术提高地层漏失压力的油井堵漏试验
采用MTC技术提高地层漏失压力的油井堵漏试验孟从举【摘要】@@%对于具有天然漏失通道的地层,通过提高地层的漏失压力来提高地层的承压力;对于不具有天然漏失通道但强度薄弱的地层,通过提高地层的原始破裂压力来提高地层的承压力.MTC技术主要是将高炉矿渣加入到原钻井液中,采用一定的处理剂将其激活发生水化,进一步固化,从而进行堵漏.试验试验表明:桥堵剂加量达5％对MTC浆强度影响不大；单封、JHZD能一定程度上提高MTC固化体的强度；JHZD对MTC浆有一定催凝作用,其他桥堵剂对MTC浆有缓凝作用.在一定条件下,MTC体系具有较好的提高地层承受压力的效果,由此形成的配套技术将对解决同一裸眼井段可能出现的漏、塌等技术难题有着实际意义.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2012(031)004【总页数】2页(P25-26)【关键词】MTC;井漏;防漏;堵漏;地层压力【作者】孟从举【作者单位】中国石油川庆川东钻探公司【正文语种】中文国内已经研究出了各种各样的堵漏技术，并通过高压岩心压裂实验证明了含有合适固体堵塞物质的体系确实能够有效地达到提高地层承压力效果。
通过在正压差下停钻、随钻堵漏和封护井壁的方法提高地层的漏失压力或者破裂压力的实质就是提高地层的承压能力。
迫于生产的急需，相应地研究形成了许多类型的堵漏体系和配套工艺技术，如桥塞体系、冻胶体系、水泥体系等。
由于井下地质环境异常复杂，孔、缝、洞和流体、压力、温度因素千变万化，没有任何一种类型的堵漏体系能够满足所有薄弱地层提高地层承压能力的需要，因此，能够尽可能多地满足井下苛刻地质和工程条件的堵漏体系和几种堵漏体系的组合应用是当前国内外技术研究的重点。
凡是能够提高井眼内裸露地层的漏失压力或者破裂压力的技术方法都称为提高地层承压力的方法。
因此，提高地层承压力的定义是指只要能够提高已经发生漏失地层的漏失压力，或者提高没有发生漏失的地层破裂压力，均是提高地层承压力。
裂缝性地层钻井液的漏失规律
图1 钻井液漏失裂缝模型钻井作业中如果遇到以上漏失模型中的情况，钻井施工前期就会遇到裂缝，初始压力的数值也会发生相应的改变，井眼中的钻井液与缝内的流体在性能上、流变性上出现比较相近的数值。
裂缝面与井眼之间在时间保持不变的情况下，两者之间存在相交的情况，这时候裂缝内的压力也会逐渐的升高，井内压力也会随着钻井液的增加而上升。
在一些比较特殊的情况下，我们可以将钻井液当作是一种不能进行压缩处理的非流动性流体，通过构建与钻井液相对应的流变方程，对其实现减压、稀释的目的。
3 钻井液漏失规律3.1 裂缝面的滤失性裂缝面滤失性在井底压差相同的基础上，会逐渐的上升，这就会造成钻井液漏失的现象变得越来越严重，钻井液漏失的速率在初始阶段的时候，会有着一定程度的下降幅度。
裂缝面上的钻井液在施工阶段过程中，会出现一定程度的泥饼现象，钻井液漏失的速度在这种情况下会逐渐的呈现出下降的趋势，但是下降的速率不是很快，趋近于平稳。
钻井液漏失的速率在井底压差上升的情况下也会出现上升的趋势，需要采取科学合理的调整方式，来保障井底压差的合理性，目前采取的主要措施为通过提高钻井液体系的封堵性降低裂缝面的滤失量。
3.2 裂缝的几何参数裂缝面的倾斜角从一定角度分析是不断增加的，钻井液漏失的速率也会呈现出上升的情况，对以上现象发生的原因进行分析，其中重力对钻井液流动的影响是其主要的原因之一。
钻井液漏失的速率会随着裂缝初始倾斜角的不断增加而增加。
钻井液在相同压力的情况下漏失的渠道变得越来越多。
裂缝面在此时如果变得越来越小，钻井液漏失的速率也会受到影响变得逐渐降低。
0 引言裂缝型地层钻井作业过程中井漏是最为常见的，井漏给钻井企业带来巨大的经济损失，同时还可能造成钻井施工中出现卡钻、井喷、井塌等安全事故，甚至造成井眼报废，严重影响钻井施工进程。
国内外专家学者针对堵漏材料、堵漏工具和堵漏工艺进行了大量的研究，对井漏进行有效控制和预防，已经实现了一系列完善的技术，并且已经对其机理研究高度重视，通过大量的实验和理论研究，已经深入的了解了钻井液漏失的规律。
地层破裂(漏失)压力试验
四、地层破裂压力试验
数据处理 2、有关参数的计数 地层实际的漏失压力或破裂压力等于地层漏失或破裂时的地面表压加上井内钻井液的静液压力。
2.3、最小水平主地应力 Pmin=PGS+0.00981ρH 式中 Pmin—最小水平主地应力，MPa； PGS—瞬时停泵地面表压，MPa。 2.4、岩石抗拉强度，MPa, St=PGF-PGR 式中： St—试漏层岩石抗拉强度，MPa； PGR—重张时地面表压，MPa。
一、地层破裂压力
地层破裂压力是指某一深度地层发生破碎和裂缝时所能承受的压力。当达到地层破裂压力时，地层原有的裂缝扩大延伸或无裂缝的地层产生裂缝。
一、地层破裂压力
一般情况(遵循压实规律)下，地层破裂压力随着井深的增加而增大。 在钻井时，钻井液柱压力的下限要保持与地层压力相平衡，实现压力控制。而其上限则不能超过地层的破裂压力，以避免压裂地层造成井漏。
五、现场地层漏失压力试验
五、现场地层漏失压力试验
某井试漏时井深1206米，泵排量16.35升∕冲，钻井液密度1.20克∕厘米3
累计泵冲
立压（kPa)
累计泵冲
立压（kPa)
5
836
45
14986
10
2991
50
15015
15
5123
55
15021
20
7264
60
15018
25
9391
试漏前的准备 试漏层段 确定： （SY 5430—92）《地层破裂压力测定套管鞋试漏法 》 试漏层段应选在套管鞋下第一个3～5m厚的易漏层。 井控教科书：当钻至套管鞋以下第一个砂岩层时（或出套管鞋3-5米）， Q/SYCQZ《长庆区域钻井井控实施细则》钻出套管鞋进入地层5 m ～ 15 m， 《长庆油田钻井井控实施细则》钻出套管鞋进入第一个砂层3-5m时
地质钻探完全漏失地层处理方式探讨
钻探工程Drilling Engineering第50卷增刊2023年9月Vol. 50 Sup.Sep. 2023：218-222地质钻探完全漏失地层处理方式探讨王志祥1，许非1，陈冲2，刘爱明1，胡有山1，蒲俊佚2（1.四川省第七地质大队，四川 乐山 614099； 2.西藏自治区地质矿产勘查开发局第六地质大队，西藏 拉萨 851400）摘要：地质钻探遇到完全漏失地层时经常采用顶漏钻进和水泥堵漏。
提出顶漏钻进可采用孔口长流水、倾倒高稠度浆液、倾倒制泡浆液、钻杆涂抹润滑脂（膏）等干孔段应对措施，水泥堵漏添加抗分散剂、促凝早强剂、缓凝剂、水泥球胶合剂等应对措施。
研发了钻孔堵漏小球，从结构特点、操作流程及原理特征进行了说明和探讨，拟解决传统惰性堵漏材料“大颗粒易架桥但不易进裂缝，小颗粒易进裂缝但难承压”的矛盾。
关键词：地质钻探；完全漏失；顶漏钻进；水泥堵漏；堵漏小球中图分类号：P634.8 文献标识码：A 文章编号：2096-9686（2023）S1-0218-05Discussion on treatment of completely leak strata for geological drillingWANG Zhixiang 1，XU Fei 1，CHEN Chong 2，LIU Aiming 1，HU Youshan 1，PU Junyi 2(1. No.7 Geological Brigade of Sichuan Province, Leshan Sichuan 614099, China ；2. No.6 Geological Group, Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration and Development ofTibet Autonomous Region, Lhasa Xizang 851400, China )Abstract ： Leakage drilling and cement plugging are often used when geological drilling encounters completely leak formation. It is suggested that the dry hole section measures can be taken for leakage drilling such as long running water at hole opening ， pouring high consistency grout ， pouring foam slurry and applying grease on drill pipe. While for the cementing plugging ， adding anti‑dispersant ， hardening accelerating and flash setting agent ， retarding agent and cement ball cemedin can be used. The drill hole plugging ball is developed ， and the structural characteristics ， operation process and principle are explained and discussed ， which is intended to solve the contradiction of “arge particles are easy to bridge but hard to enter the crack while small particles are easy to enter the crack but difficult to bear pressure ” for the traditional inert plugging material.Key words ： geological drilling; complete leakage; leakage drilling; cement plugging; plugging ball0 引言地质钻探施工经常遇到钻孔漏失等情况，其发生原因在于孔内泥浆压力大于地层中孔隙、裂缝或溶洞中液体的孔隙压力，并通过漏失通道向周围的容纳空间流失［1-2］。
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地层漏失试验程序
1.1.1 试漏层位：
二开后钻揭新地层5~10m做地层破裂压力试验。
1.1.2 试漏程序：
（1）试验前循环调节钻井液性能，保证钻井液性能均匀，以满足试验施工要求。
（2）上提钻头至套管鞋内，井内灌满钻井液，关井。
（3）用水泥车或试压泵采用从钻具水眼或环空两种方式中的一种向井内泵入钻井液。
裸眼长度在5m以内的选用0.7~1.0L/s的排量，超过5m的选用2~4L/s的排量。
（4）为了求取试漏层最小主地应力和岩石抗拉强度数据，地层压裂后应进行停泵和重张压力测量。
（5）当压力达到井口承压设备中的最小额定工作压力或套管承受的压力达到套管中的最小抗内压强度80%时仍未被压裂，应停止试验。
1.1.3 试漏数据采集：
（1）日期、时间、井号、井深、套管尺寸及下深、地层及岩性、钻井液密度、注入泵型号、缸套直径及冲数。
（2）每间隔20~50L泵入量或每间隔10s（泵速恒定）记录一次相应泵压和注入量或时间。
开始时记录点间隔可大些，后期应加密记录点。
正循环
泵入时，泵压由立管或井口压力表读数。
环空泵入时由环空压力表读数。
（3）地层压裂后继续泵入直到记录出压力平稳段后停泵，停泵每间隔10s记录一次泵压，直至记录出泵压平稳段。
（4）待泵压相对稳定后，重新开泵压开地层，继续泵入钻井液直至再次出现压力平稳段停泵，每间隔10s记录一次重张压力。
（5）详细记录试验过程中的压力与排量变化情况，特别要读出破裂压力值、裂缝延伸压力、瞬时停泵开始压力、停泵后压力下降的拐点、重新开泵后的裂缝重张压力、裂缝延伸压力等各项数据。
1.1.4 试漏结果：
根据采集的数据做出如下图所示的试漏曲线；
有关参数的计算： a ．漏失压力
H G L L ρ00981.0+P =P
式中：L P ——漏失压力，MPa ；
GL P ——漏失时地面压力，MPa ； ρ——钻井液密度，g/cm 3； H ——试漏层深度，m 。
b ．破裂压力
H G F F ρ00981.0+P =P
式中：F P ——试漏层破裂压力，MPa ；
GF P ——破裂时地面压力，MPa 。
c ．破裂压力当量钻井液密度
H
F e P ⨯=972.101ρ 式中：e ρ——地层破裂压力当量钻井液密度，g/cm 3。
d ．最小水平主地应力
H GS m ρ00981.0+P =P
式中：m P ——最小水平主地应力，MPa ；
GS P ——瞬时停泵拐点压力，MPa 。
e ．岩石抗拉强度
GR GF t S P -P =
式中：t S ——试漏层岩石抗拉强度，MPa ；
GR P ——重张时地面压力，MPa 。