第六章 井漏

第六章井漏

“井漏”是指在油气钻井工程作业中钻井液漏入地层的一种井下复杂情况。井漏的直观表现是地面钻井液罐液面的下降，或井口无钻井液返出，或井口钻井液返出量小于注入量。井漏对油气勘探、开发和钻井作业造成的危害极大，归纳起来有如下几个方面：（1）损失大量的钻井液，甚至使钻井作业无法进行：井漏的严重程度不同，损失的钻井液量也不一样，少则十几立方米，多则几千甚至上万立方米。（2）消耗大量的堵漏材料：堵漏是处理井漏的主要手下段，往往一次很难见效，需要进行多次，会消耗大量的堵漏材料。（3）损失大量的钻井时间：井漏到了一定程度，无法继续钻进，必须停钻处理，少则几十小时，多则十几天甚至数月之久。（4）影响地质工作的正常进行：井漏发生后，尤其是失返井漏，钻屑返不到地面，取不到随钻砂样，对地层无法鉴别，若钻遇的正好是油气层，就会影响对油气层资料的分析。（5）可能造成井塌、卡钻、井喷等其它井下复杂情况或事故：井漏后，井内液面下降，液柱压力降低，使得井内液柱压力不能平衡地层压力，造成较高地层压力中的油气进入井筒，发生溢流或井喷。由于液柱压力的降低，不能抗衡井壁应力，导致井塌甚至卡钻。如果处理失当，还会导致部分井段或全井段的报废,（6）造成储层的严重伤害：如果漏层就是储层，由于大量钻井液的漏入及大量堵漏材料的进入，肯定会对储层造成严重的伤害。所以及时的处理井漏恢复正常钻进是非常重要的工作。

第一节井漏的原因和机理

凡是发生钻井液漏失的地层,?必须具备下列条件:(1)地层中有孔隙、裂缝或溶洞,使钻井液有通行的条件；(2)?地层孔隙中的流体压力小于钻井液液柱压力,在正压差的作用下,才能发生漏失;(3)地层破裂压力小于钻井液液柱压力和环空压耗或激动压力之和,把地层压裂,产生漏失。

形成这些漏失的原因,有些是天然的,即在沉积过程中、或地下水溶蚀过程中、或构造活动过程中形成的,同一构造的相同层位在横向分布上具有相近的性质,这种漏失有两种类型:

1 渗透性漏失:如图6-1(a)所示,这种漏失多发生在粗颗粒未胶结或胶结很差的地层

如粗砂岩、砾岩、含砾砂岩等,只要它的渗透率超过14 m2,或者它的平均粒径大于钻井液中数量最多的大颗粒粒径的三倍时,?在钻井液液柱压力大于地层孔隙压力时,就会发生漏

失。

2 天然裂缝、溶洞性漏失:?如图6-1(b)(d)所示,如石灰岩、白云岩的裂缝、溶洞及不整合侵蚀面、断层、地应力破碎带、火成岩侵入体等都有大量的裂缝和孔洞，在钻井液液柱压力大于地层压力时会发生漏失,?而且漏失量大,漏失速度快。

3.孔隙-裂缝性漏失:即前两者因素都具备的综合性漏失。

有些井漏的因素却是后天造成的,即人为的因素,这些因素有以下几种:

1 因为油田注水开发之后,?地层孔隙压力的分布与原始状态完全不同,出现了纵向上压力系统的紊乱,上下相邻两个油层的孔隙压力可能相差很大,?而且是高压、常压、欠压层相间存在,出现了多压力层系。如图6-2是大庆油田高168-44井注水开发前后地层压力梯度变化情况。在平面分布上，地层压

力也起了很大变化,?同一层位在不同

区域的地层压力不同,没有规律可循。

如图6-3所示是大庆油田某开发区在

平面上的地层压力梯度剖面,可以看

出,横向上的变化也是很大的。造成这

些地层压力高低变化的原因是:

(1)有的层只采不注或采多注

少,能量补充不上,形成低压;

（2）断层遮档或是地层尖灭,注

水井和采油井连通不起来,注入区形

成高压,生产区形成低压;

（3）不同层位的渗透性差别很大,

在注水过程中,渗透性好的地层吸水

量大,渗透性差的地层吸水量少,形

成了不同的地层压力;

（4）有的层注多采少,或只注不

采,形成高压,而常压层则相对成为低

压层;

（5）由于固井质量不好,管外窜

通,或封隔器不严,管内

窜通,或者油层套管发

生了问题如断裂、破裂、

漏失,不可能按人们的

愿望达到分层配注的目

的,该多注的注少了,该

少注的注多了,该注的

层位没有注进水，不该

注的层位却注进了不少

的水,于是人为的制造

了不少的高压层,在此

种区块钻调整井,为了

防止井喷,不能不用高

密度钻井液钻井,于是

那些本来是常压的地层,

也相对的变成低压层了,漏失的可能性增加了,而且这些井的漏失往往是多点的长井段的漏

失,还可能是喷、漏交替发生。

2 由于注水开发,?地层破裂压力也发生了变化，从上而下各层的最低破裂压力梯度不同,?其大小与埋藏深度无关,?高低压相间存在。在同一层位,?上中下各部位破裂压力不同。在平面分布上,?同一层位在平面上的不同位置破裂压力梯度也不同。造成地层破裂压力梯度下降的原因是:

(1)压裂、酸化等增产措施使地层裂缝增加，

(2)由于注水清洗的结果,使地层胶结程度变差,孔隙度变大,不合理的注水又诱发了微细裂缝的产生;

(3)由于生产油气使地层孔隙压力下降;?

(4)由于各区块各层位的注采程度并不均衡,导致地应力的发生、聚集与释放,产生了许多垂直裂纹。

3 施工措施不当,造成了漏失:漏失与不漏失是相对而言的,有些地层有一定的承压能力,在正常情况下可能不漏,但因施工措施不当,使井底压力与地层压力的差值超过地层的抗张强度和井筒周围的挤压应力时，地层就会被压出裂缝,发生漏失,如图6-1(c)所示。造成这种现象的原因有:

（1）在加重钻井液时,控制不好,使密度过

高,压漏了裸眼井段中抗压强度最薄弱的地层。

经验证明,?最易压漏的地层是技术套管鞋以下

的第一个砂层。

(2)?下钻或接单根时,下放速度过快,造成

过高的激动压力,压漏钻头以下的地层。图6-4

显示出在各种不同工况下井底压力的变化趋

势。

(3)?钻井液粘度、切力太高,开泵过猛,造

成开泵时过高的激动压力,压漏钻头附近的地

层。

（4）快速钻进时,排量跟不上,岩屑浓度太

大,钻铤外环空有大量岩屑沉淀,开泵过猛,压力过高,将钻头附近地层压漏。

（5）钻头或扶正器泥包,不能及时清除,以致泵压升高,憋漏地层。

(6) 因各种原因,井内钻井液静止时间过长,触变性很大,下钻时又不分段循环,破坏

钻井液的结构力,而是一通到底,开泵时憋漏地层。

(7)井中有砂桥,下钻时钻头进入砂桥,由于环空循环不畅,即使用小排量开泵,也会压漏地层,漏失层就在钻头所在位置。

(8)井壁坍塌,堵塞环空,憋漏地层。

井漏是很容易发现的,凡是因液柱压力不平衡而造成的井漏,往往是泵压下降,钻井液进多出少,或只进不返,?甚至环空液面下降。凡是因操作不当而造成的井漏,往往是泵压上升,钻井液进多出少,或只进不返,但环空液面不下降,?停泵后钻柱内有回压,但活动钻具时除正常磨阻力外,没有额外的阻力。凡是因井塌或砂桥堵塞环空而造成的井漏,?则泵压上升,钻井液进多出少,或只进不返,停泵时有回压,活动钻具时有阻力而且阻力随着漏失量的增大而增加。

井漏按其漏速大小可分为五类，如下表所示。

第二节漏失层位的判断

井漏后往往采取堵漏的办法以恢复生产,但要堵漏必须首先了解漏层的位置,才能有的放矢,否则,便是盲人骑瞎马,夜半临深池。究竟如何判断漏失层位呢?以下给出一些判断的方法;

一钻井液密度没有增加时产生的漏失:

1 如果钻井液性能没有发生什么变化,在正常钻进中发生了井漏,则漏失层即钻头刚钻达的位置。

2 如果钻进中有放空现象,放空后即发生井漏,则漏失层即放空井段。

3 下钻时如果钻头进入砂桥,或进入坍塌井段,开泵时泵压上升,地层憋漏,则漏层即在砂桥或坍塌井段。

4下钻时观察钻井液返出动态,?每下一立柱,井内应返出与一柱钻具体积相同的钻井液量,但钻井液的返出与钻具的下入并不同时出现,?有一个滞后时间,可能钻柱下完了,钻井液才开始从井口返出,钻具下入越深,这个滞后时间越长,如果没有漏层,钻井液总是会返出来的。当钻具下入后,井口没有钻井液返出时,说明钻头已到达或穿过漏层,以此可以推算漏层的深度。

5 在原始状态下,?漏层位置在平面上的分布往往是具有同一性,所以应分析邻井过去的钻井资料,横向对比该层在本井的深度,则此点发生漏失的可能性最大。

6如果在钻井过程中某层曾发生过漏失,以后在钻井过程中又发生了漏失,则该层应是首先考虑的敏感区。

7.根据地层压力和破裂压力的资料对比，最低压力点是首先要考虑的地方，特别是已钻过的油、气、水层及套管鞋附近。

8.根据地质剖面图和岩性对比，漏层往往在裂缝发育的地方。

二钻井液密度增加时产生的漏失:

如在钻进时不发生漏失, 而在加重钻井液时或替加重钻井液过程

中发生了漏失,应分析本井已钻的地层剖面，那里有断层,?那里有不整

合面,那里有生物灰岩和火成岩侵入体,那里有高渗透的厚砂岩,一般

的说,开放性的断层和不整合面在钻进时就易发生漏失,待泥饼形成后,

漏失的可能性减小了。而高渗透性的厚砂岩、生物灰岩、火成岩侵入

体发生漏失的可能性最大,?埋藏越浅,漏失的可能性越大。当然也有特

殊情况,上部不漏下部漏,?松软地层不漏而中硬地层漏,这是因为脆性

地层在地应力作用下容易形成裂缝,而这些裂缝中的矿物充填程度或

油气水充填程度不饱满而容易形成漏失,?而压实程度较小的具有塑性

的地层反而不容易形成裂缝。

如果在提高钻井液密度的过程中发生井漏,则漏失层可能在裸眼

井段中的任意井段,但最有可能的是技术套管鞋以下的第一个砂岩层。

(一)漏层位置的测定:

如果一时确定不了漏层位置,但有条件进行测定的话,可以采用以下方法进行测定。

1.螺旋流量计法:?如图6-5所示,?该仪器为一带螺旋叶片的井底流量计,叶片上部有一圆盘和记录装置 (照相装置),下部有一导向器。将流量计下到预计漏层附近,然后定点向上或向下进行测量,每次测量时,从井口灌入钻井液,?如仪器处于漏层以下,钻井液静止不动,叶片不转;如仪器处于漏层以上,下行的钻井液冲动叶片,使之转动一定角度,上部的圆盘也随之转动,转动情况由照相装置记录下来,这样就可以确定漏层位置。但这种方法只能在地层不坍塌的情况下进行。

2.井温测定法:在有可能下入井温仪器时,应先测一

条正常的地温梯度线,然后再泵入一定数量的钻井液，并

立即进行第二次井温测量,?由于新泵入的钻井液温度低

于地层温度,在漏失层位会形成局部降温带,对比两次测

井温的曲线,发现有异常段即为漏失段。如图6-6就是井

温测定漏层的典型例子.两次井温测量,不必起出仪器,

应连续进行作业。

3.热电阻测量法:先将热电阻仪下入井内的预计漏

失点,记录电阻值,再从井口灌入钻井液,此时观察电阻

值,若有变化,则仪器在漏失层之上;若电阻值无变化,则

仪器在漏失层之下。如此调整仪器在井内的位置，就会

逐步逼近漏层。

4.放射性测井法:?用伽玛测井测出一条标准曲线,然后替入加了放射性示踪物质的钻井液,并把它挤入漏层,再进行放射性测井,根据放射性异常,即可找出漏层位置。此法测量,非常准确,但不经济,同时有放射性危害。

5. RFT测井法:先测一个微电极曲线,在曲线上找出各个渗透层的深度,再把RFT测试器下入井中,直接对准各渗透层逐一测定地层压力,这样,就可找到地层压力最低的井段,即漏失井段。

6.综合分析法:?井漏之后,利用电测的四条曲线即微电极、自然电位、井径、声波时差进行综合分析，可以判断漏层位置。若某层漏入大量钻井液,则微梯度及微电位电极系的电阻率的差值缩小,自然电位的幅度变小,井径变小,而声波时差变大。

7.钻井液电阻测定法:在裸眼井段,分段注入不同矿化度的钻井液,矿化度相差

60000ppm左右,或者分段注入钻井液和原油,?测一条钻井液电阻率曲线,然后在压入或漏失部分钻井液后,再测一条电阻率曲线,两条曲线对比，即可找出漏层位置。若对漏层位置仍不十分清楚,?可再压入部分钻井液后,再测一条钻井液电阻率曲线,三条曲线对比已足够精确地确定漏层位置了。

8.声波测试法:?在碳酸盐地层用声波测井法找漏层的效果较好,因为,在漏失层段弹性波运行间隔时间Δt s急剧增大,?而纵向波幅度相对参数A p/A pmax则大大衰减甚至完全衰减。漏层上下的非渗透性致密岩层的Δt s为155～250μs/m,A p/A pmax参数分布为多模态形式,而在漏层则Δt s为250～750μs/m,A p/A pmax为0～0.1,这就是判断漏层的主要依据。

9.传感器测试法:?用传感器测

量井内钻井液流速压头的变化而判

断漏层位置。P-4型漏层检测仪如

图6-7所示,?在圆柱形壳体1内装

感应式传感器2并充满液体,壳体

上端以波形弹性膜片3封盖,下端

是底板,其孔眼接有可使仪器内外

达到静压平衡状态的橡胶补偿器

4。传感器电枢用柱形螺旋弹簧6

压贴在膜片3的中心部位,以便把

膜片的移动转换成电信号。测量时,

把仪器下到井中预计漏层附近,向井内灌入钻井液,如果仪器在漏层以上,?由于有钻井液流经仪器而进入漏层,故有信号输出;当仪器位于漏层以下时,没有钻井液流动,也就没有信号输出,?以此确定漏层位置。或者把仪器下到井底,?在均速灌入钻井液的情况下,?均速上提仪器,在漏层以下,仪器与钻井液之间的相对速度即仪器的上提速度;在漏层以上时,仪器与钻井液之间的相对速度是仪器上提速度与钻井液下流速度之和,显然,漏层以上的信号大于漏层以下的信号,这样就很容易找到漏层位置。

10.自动测漏装置:?如图6-8所示,是在钻进中测定漏层深度的自动化装置,其原理是:用压力传感器监测立管压力,?用流量传感器监测钻井液出口流量。井漏时,?压力下降信号沿钻柱内钻井液液柱传递到压力传感器,?流量减小信号沿环空钻井液液柱传递到流量传感器,因两者传输速度相同,按其传输时差

即可确定漏层深度。该装置最大优点是

在钻进中可随时测出漏层深度,?特别是

能测出不在井底的漏层深度。

11. 封隔器测试法:在钻柱上带一

个封隔器，下入裸眼井段进行循环,只许

钻井液从封隔器以上循环,不许钻井液

从封隔器以下循环,当封隔器位于漏层

以上时可以正常循环,?当封隔器位于漏

层以下时则失去循环。若第一次坐封能

恢复正常循环,则应向下找漏层;若第一

次不能恢复正常循环,则应向上找漏层。

封隔器下入的深度有两种方法可资确

定,?即两分法和最优分割法。设裸眼长

度为L,若用两分法,第一次下入深度为

L/2,第二次下入深度为剩余长度的1/2即L/4,?如此类推;若用最优分割法,第一次下入深度为0.618L,第二次下入深度为剩余长度的0.618倍即0.618×0.618L或0.382L,如此类推，这样就逐渐逼近漏层位置。连续测试三次后,?误差只有12.5%和9%,?连续测试四次后,误差只有6%和3%。但使用封隔器测试是有条件的:?(1)井眼稳定,不塌不卡;(2)坐封井段井径规矩,?封隔器能坐封好,否则,测试的结果是无用的。

(二)井漏位置的计算;

1.正反循环测试法:

应用此法的条件是部分漏失,也就是说,井口还有部分钻井液返出。如图6-9所示,?先用正循环法洗井,测量钻井液出口流量和漏失量;然后再用反循环法洗井,改变注入井内的流量,直至达到正循环时的漏失量,再测量相应地出口流量,可按下式计算漏层深度。

H1=H/[(Q1/Q2)?+1]………………………………………………………………………………………………………………(6-1) H—井深,m;

H1—漏层深度,m;

H2—漏层与井底之距离 H1+H2=H

Q1—正循环洗井时出口流量,L/min;

Q2—反循环洗井时出口流量,L/min;????

根据计算，如果漏层位置在上部，为了计算更加精

确起见，应把钻柱上提到某点，此点应在第一次计算结

果的2～3倍，使之符合如下条件：1≤Q1/Q2≤3。再如

前法进行正反循环试验，所得结果，再用式（6－1）进

行计算，如此一步比一步逼近漏层位置。但此时（6-1）

式中的H 是新的钻头位置。Q1、Q2分别为提升钻柱后正、

反循环时的钻井液返出流量。钻具的提升（直到钻具下

端到漏层为止）不会影响到循环钻井液与漏层的的相互

作用条件。而钻柱提升到一定高度时的返出流量值，与

同样漏失条件下钻柱下放到井底时的返出流量值是相同

的，均为常数。

提升钻具后，漏层以下的摩阻减少，应增大返出流

量值。Q1、Q2之比值减小，Q2值接近Q1值，与此同时，

测定漏层位置的准确度亦将提高。

试验证明，在1≤Q1/Q2≤3条件下，再按原有方法测定漏层位置的相对误差就不会超过3%。即使对最佳水平的完成堵漏工艺操作而言，也是完全可以接受的。

进行反循环,应有井口封闭装置,钻柱内不能有止回阀,井内钻井液比较清洁,无堵钻头水眼之可能。

2.井漏前后泵压变化测试法:

应用此法的条件是井漏后泵压不能降到零,井口有钻井液

返出,也就是说,只是部分漏失。

如图6-10所示,设钻头深度为H,漏层深度为H1,井漏前立

压为P P1，井漏后立压为P P2,?井漏前环空压耗为P a1,井漏后环空

压耗为P a2, 进口流量为Q1,出口流量为Q2,环空压力损耗系数为

K,由于井漏前后排量不变,管内损耗和钻头压降不变,立管的压

降只代表环空压力损耗的变化,所以

ΔP=P P1-P P2=P a1-P a2

又由于 P a1=KHQ12

P a2=K[(H-H1)Q12+H1Q22]

所以ΔP=KH1(Q12-Q22)

由此得 H1=(P P1-P P2)/[K(Q12-Q22)]……………………………………………………………………………………………(6-2) 环空压力损耗系数K可以用实测法求得。

3.注低密度钻井液找漏层位置:

当用密度为ρ1的钻井液钻进时不喷不漏,?但为了制服下部的高压层,需要把钻井液密度加重到ρ2,但当以ρ2钻井液顶替ρ1钻井液时,?发生了井漏,显然,井漏的原因是因为漏层以上的有效液柱压力大于漏层的地层孔隙压力或破裂压力所致。当发现井漏后,立即停注ρ2钻井液,再改注原来钻进时的ρ1钻井液。当ρ1钻井液到达漏层位置时,?立管压力将发生变化,记录下立管压力发生变化的时间,就

可以求出漏层所在位置。由于只需记录立压

发生变化的时间,?而不管其变化的大小,故

这种方法具有很高的精度。在有多个漏层存

在的情况下，低密度钻井液每通过一个漏层,

立管压力曲线就会出现一个拐点,利用各拐

点所对应的时间就可以求出各个漏层位置,

比较适用于长裸眼井段找漏。

在完全漏失的情况下,如图6-11所示

①当高密度钻井液替低密度钻井液时,

立管压力是下降的,当发生漏失的时候,立管

压力可能下降到零甚至是负值。

②用低密度钻井液替高密度钻井液时,?

立管压力是逐渐上升的,当低密度钻井液到达钻头时,立管压力升到最高值。设钻柱长为

H(m),单位内容积为V1(L),泵排量为Q(L/s)?,则低密度钻井液到达钻头的时间t1(s)可用下式计算:

t1=HV1/Q……………………………………………………………………………………………………………………(6-3)

③当低密度钻井液由钻头水眼喷出时,?因喷嘴压降与钻井液密度成反比,?故此时喷嘴压降将降低ρ1/ρ2倍,此时,立管压力会有一个突然的下降。

④当低密度钻井液在环空中上返时,?立管压力呈下降趋势。当低密度钻井液到达漏层位置时,?立管压力不再下降,稳定在一个水平线上,这个下降直线与水平直线之交点即为漏层位置。设漏层深度为H1,低密度钻井液到达漏层的时间为t2,环空每米容积为V2,则Qt2=V1H+V2(H-H1)

H1=[(V1+V2)H-Qt2]/V2………………………………………………………………………………………. (6-4) 或者 H1=H-Q(t2-t1)/V2………………………………………………………………………………………………….(6-5)

在部分漏失的情况下,?设泵的排量为

Q,井口返出钻井液量为Q1,漏失钻井液量

为Q2,则:

①如漏层以上有密度不同的两段钻井

液，即漏层以上为ρ2钻井液,井口以下为

ρ1钻井液,在用ρ1钻井液顶替ρ2钻井液

的过程中,?漏层以上的液柱压力将逐渐增

大,返出量逐渐减小。当ρ1钻井液到达漏

层时,?若井口段仍有ρ1钻井液的话,?在

ρ1钻井液未完全顶出井口以前,泵压将维

持一个稳定值 ,因为此时漏层以上的钻井

液液柱压力不会发生变化,?漏失量也将维

持一个稳定值;当井口段的ρ1钻井液被完全替出井口以后,ρ2段钻井液将返出井口。?随着ρ1钻井液的上返,液柱压力下降,返出量将逐渐增大。

如果能测得泵压变化曲线和井口返出量变化曲线,两个曲线一对照,即可找到ρ1钻井液到达漏层位置的时间t2,如图6-12所示,即可用式(6-4)或式(6-5)计算漏层位置了。

②虽然在刚发现漏失时,?仍有部分钻井液返出,但在ρ1钻井液顶替ρ2钻井液的过程中,由于漏层以上液柱压力的增加,?导致钻井液完全漏失,其情况和图6-11所示的一样。

③ρ1钻井液上返时,?当漏层以上已被

ρ2钻井液充满的时候,是漏失压力最大的时

候,此时的井口返出量应降至最小值。?当ρ1

钻井液返至漏层以上时,?随着ρ1钻井液的

上升,液柱压力逐渐降低,返出量逐渐增加。

当ρ1钻井液返至漏层以上某一井深,液柱压

力与漏层压力平衡时,不再漏失，钻井液出口

流量等于进口流量,?此后的立管压力将一直

维持原来的斜率下降,不会产生拐点。直至ρ

1钻井液到达井口,?立管压力才能稳定不变。

如图6-13所示,t2为ρ1钻井液到达漏层的时

间,t3为漏层以上液柱压力与漏层压力平衡

的时间,t4为ρ1钻井液到达井口的时间。

4.循环时差法确定漏层位置

该法应用于进多出少的漏失情况，它的主要原理是：循环耗时主要取决于钻井液的上返速度，而上返速度又与排量有关。当井漏发生后，漏层以上的排量减小，返速降低，导致耗时增长。运用此法，现场施工人员只需经过简单地计算，就可以求出大致的漏层深度，再经校验并参考地质提示，就可以求得准确的漏层位置。

假设漏层位置在井深H处，正常排量与返出排量分别为Q0、Q1，没发生漏失时的循环周期（指从入井到返出井口的时间）为T0；漏失发生后的循环周期为T1,两者之差值为循环时差△T。钻具内外径设为d1和D1，井径为D0，并设当时钻具下深为H0,则可知正常循环周：T0=T A+T B

漏失后循环周：T1=T A+T C+T D

正常环空返速：V0=1.274Q0/(D02-D12)

漏层以上环空返速：V1=1.274Q1/(D02-D12)

正常环空时环空上返耗时：T B=H0/V0

漏层以上环空上返耗时：T C=H/V1

漏层以下环空上返耗时：T D=(H0-H)/V0

联立方程组求解得

H=1274Q0Q1△T/[△Q(D02-D12)]…………………………………………………………………………………(6-6) 式中:

H—漏层井深，m；

D0—井眼直径，mm；

D1—钻具外径，mm

T A—钻具内循环消耗时间,s;

T B——井漏前环空循环消耗时间,s;

T C—井漏后漏层以上环空循环消耗时间,s;

T D—井漏后漏层以下环空循环消耗时间,s;

△T ——漏失后循环周与正常循环周时间之差，s;

△Q ——正常排量与漏失后返出排量之差， L/s;

关于式（6-6）的两点说明：

（1）井内钻具外径若不统一，应用加权平均法求出其当量值，具体方法是：设井内有几种钻具，其外径分别为A 1、A 2…A n ，其长度分别为L 1、L 2…L n ,则其当量外径应为

n n A H L A H L A H L D ?++?+?=0

2021011 （2）至于井径，在套管内应按套管内径计算，裸眼段应按钻头直径和该区块井径扩大系数经验值求得。最后用加权平均法求出当量井径D 0。

第三节 漏层压力的计算

一 .利用静液面的深度进行计算:

已知漏层井深H l (m),如井漏时液面在井口,则漏层压力

P l =0.01ρH l (MPa)………………………………………………………………………………………………………(6-7)

如漏失后液面不在井口,则应用回声仪或钻具测出静液面至井口的距离H s (m),则漏层压力

P l =0.01ρ(H l -H s ) ,MPa;…………………………………………………………………………………………….(6-8)

式中 ρ-钻井液密度,g/cm 3;

二 利用井漏前后钻具悬重的变化进行计算

如图6-14所示,设钻头井深为H(m),井漏后漏层深度为

H l (m)，静液面深度为H 2(m)?,钻具在空气中每米重量为

G m (kg/m),钻具在钻井液中的浮力系数为K f ,则井漏以前,钻具

悬重G 1为:

G 1=0.01K f G m H(kN)

井漏后,钻具悬重G 2为:

G 2=0.01[K f G m (H-H 2)+G m H 2](kN)

悬重变化为ΔG,

则 ΔG=G 2-G 1=0.01(1-K f )G m H 2

因为 K f =(ρs -ρm )/ρs

1-K f =ρm /ρs

所以 H 2=100ρs ΔG/(ρm G m )

如果漏层深度已知,则漏层压力应为:

P l =0.01ρm (H l -H 2),MPa;………………………………… (6-9)

式中 ρm —井内钻井液密度,g/cm 3;;

ρs —钻具钢材密度(7.85g/cm 3);

三利用不同排量循环时的压差计算漏层压力

这是在部分漏失的情况下测求漏层压力的方法,?如图6-15所示,用两种不同的排量Q1和Q2(Q1>Q2)进行循环,测量出口流量分别为Q3和Q4,

设 P h—漏层以上环空液柱压力，MPa

P af—排量为Q1时的环空磨阻，MPa

P af'—排量为Q2时的环空磨阻，MPa

P ff—排量为Q1时的漏层磨阻，MPa

P ff'—排量为Q2时的漏层磨阻，MPa

P l—漏层压力，MPa

K af—环空磨阻系数

K ff—漏层磨阻系数

则漏层以上的压力平衡关系为

P h+P af=P l+P ff

P h+P af'=P l+P ff'

P l=P h+P af-P ff…………………………………………………………………………………………………………..(6-10)

P l=P h+P af'-P ff'……………………………………………………………………………………………………………(6-11) 两式相减得

P af-P af'=P ff-P ff'

由于 p af=K af H1Q12

P af'=K af H1Q22

P ff=K ff(Q1-Q3)2

P ff'=K ff(Q2-Q4)2

由此得

P af-P af'=K af H1*(Q12-Q22)

P ff-P ff'=K ff[(Q1-Q3)2-(Q2-Q4)2]

K ff=K af H1*(Q12-Q22)/[(Q1-Q3)2-(Q2-Q4)2]…………………………………………………………… (6-12) 求出K ff后,则,

P ff≈K ff(Q1-Q3)2

P ff'≈K ff(Q3-Q4)2

所以漏层压力可以利用式(6-10)或式(6-11)求出。

第四节井漏的预防

对付井漏应以预防为主,?尽可能避免因人为的失误而引起的井漏,凡是能搜集到的资料都搜集齐全,凡是能做的工作都做到井漏以前。

1 根据地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力和漏失压力曲线,?正确进行井身结构和套管程序设计，同一裸眼井段内,不允许有喷、漏并存的地层存在。

2 在疏松的表层中钻进,?最好不用清水而用钻井液。表层套管要下到适当的深度,固井质量要有保证,这是一口井的基础工作,千万不可忽视。

3 在松软地层中钻进,钻速很快,钻井液排量跟不上,会使岩屑浓度过大,憋漏地层,应控制钻速,或者每打完一单根,划眼1～2次,延长钻井液携砂时间。

4 在没有高压层存在的条件下,?应尽量降低钻井液密度,认真搞好钻井液固控工作,防止钻井液密度自然增长。穿过高渗透地层时,应提高钻井液的粘度和切力,降低滤失量,加强

造壁作用,减少漏失的可能。在钻开高压层时,应严格控制钻井液密度,做到近平衡压力钻进,既不喷,又不漏。

5 在易漏地层中钻进,?排量要适当,泵压要适当,钻速要适当,起下钻、接单根时下放速度要适当,防止产生激动压力,?压漏地层。发现有微小漏失时,应减小排量,降低泵压,同时应控制钻速,减少钻井液中的钻屑浓度,并防止钻头泥包,这是一个互相关联的问题,不能顾此失彼。如果发现钻头或扶正器泥包,应设法消除。

6 在易缩径地层中钻进时,应采用抑制性钻井液,防止井径缩小而增加环空流动阻力。

7 如下部有高压层,而上部有低压层,又不可能用套管封隔时,在钻开高压层之前,应对裸眼井段进行破裂压力试验,找准漏失层位,先行堵漏,待承压能力达到预期值时,再钻开高压层。

8 在已开发区钻调整井,?可以调整地层压力,即降低高压层压力或提高低压层压力,降低高压层压力的方法是:?(1)停止注水;(2)老井排液泄压;(3)在高压区先打泄压井,对高压层排液泄压。提高低压层压力的方法是:(1)加强低压层注水;(2)停止采油井生产。

9 对钻井液密度敏感性很高的油气层如石灰岩裂缝、溶洞,钻井液密度稍高则漏,稍低则喷,最好是不堵,应调整钻井液性能使钻井液液柱压力与地层压力达到平衡,把目的层钻穿,下套管完井。如胜利油田GB-10井,钻达3647m时放空0.3m,?钻井液密度高于1.06g/cm3就漏,低于1.04g/cm3就喷,堵漏四十多天无效,最后维持密度1.06g/cm3的钻井液打钻,钻进86m,钻遇一个2.8m和一个1.2m的溶洞,完井后,日喷油3600吨,成了中国的第一个高产井。

10 加重钻井液时应首先把基浆处理好,要加足够量的降失水剂,把滤失量降到8ml以下,粘度保持在20s以上,然后梯次增加钻井液密度,使易漏层井壁对钻井液液柱压力有一个逐渐适应的过程。

11 使用高密度钻井液在小井眼中钻进时,?在保证悬浮加重剂的前提下,应尽可能降低钻井液的动切力和静切力,以减少环空流动阻力。

12 在钻井液结构性较强的情况下,?下钻时应分段循环,破坏钻井液的胶凝结构。钻井液在井内静止时间较长时,胶凝结构增强,而且由于岩屑的下沉,局部井段岩屑浓度增加,下钻时也要分段循环。每次开泵都要先小排量后大排量,先低泵压后高泵压,同时转动钻具破坏钻井液结构力,防止把地层憋漏。

13 如果没有高压层,而且又没有地层坍塌的可能,可以用泡沫钻井液、充气钻井液甚至空气进行钻井。

14 在钻穿易漏失地层时,在钻井液中加入适当颗粒尺寸的堵漏剂如云母片、石棉粉、超细碳酸钙、暂堵剂等,一般加量为8-14kg/m3,封堵细小裂缝和孔洞。

15 如下钻过多,?开泵有困难,应起出部分钻具再开泵。特别是不能憋漏,如发现憋漏,要严格控制漏失量不能超过5m3,立即起过危险井段再开泵,如开不通,再起,再开,直至能顺利开泵循环为止,然后再分段下钻循环。

16 下钻时不要在已知的漏层位置开泵。

17 下钻时如发现连下三柱钻杆井口不返钻井液,应立即开泵循环。

18 下钻遇阻,必须循环钻井液划眼。

19 起钻时如发现连起三柱钻杆环空液面不降,或钻杆内有反喷现象,应立即开泵循环,待井下情况恢复正常后再起。

20 起钻时井口应灌满钻井液,?一则是为了防止溢流,二则是为了防止井塌,而井塌不仅会导致井漏,还会造成恶性卡钻。

21 钻遇高压层发生溢流时,要按照防喷规程,进行合理的套压控制,不能憋漏地层。

第五节井漏的处理

发现井漏以后,首先要判断漏层的性质，一般地讲，漏速越大，漏失越严重，漏失通道的开口尺寸也越大。漏层如为胶结疏松的砂岩，漏失通道多为孔隙；漏层如为胶结致密的碳酸盐岩、泥岩，则漏失通道多为裂缝；钻井过程中如出现放空，则漏层通道为溶洞。漏层位置越深，裂缝倾角越大，即浅部地层多为横向裂缝，深部地层多为纵向裂缝。根据漏速可以大致判断漏失通道的性质。一般的砂泥岩地层漏失，漏速每小时达几立方米至失返，则是孔隙性漏失。泥岩地层漏失在30m3/h以内，则为孔隙或微小裂缝性漏失，裂缝开度在1mm以内。碳酸盐地层漏失，漏速30m3/h以内，则为微小裂缝性漏失，裂缝开度在1mm以内。碳酸盐地层漏失，漏速30～60m3/h，则为中等裂缝性漏失，裂缝开度在2～5mm。在碳酸盐岩地层钻进过程中，出现钻时快，钻具别跳，发生井漏，且井口很快失返，则属大裂缝性漏失，裂缝开度大于5mm。在碳酸盐岩地层钻进过程中，出现钻具放空，井口突然失返，则属溶洞性漏失，溶洞大小由几分米到好几米。

处理井漏的基本思路有三条：一是封堵漏失通道，即堵漏；二是消除或降低井筒与漏层之间存在的正压差；三是提高钻井液在漏失通道中的流动阻力。

所有这些都可以结合钻井地质资料进行分析研究。要根据井漏的不同情况,采取不同的办法进行处理。对于井下压力系统和地层结构比较复杂的井只能采取堵漏的办法进行处理,?对于压力系统单一地层结构强度大的井可以采用降低井底压力的办法进行处理。

一 .小漏的处理方法

小漏指进多出少而未失去循环的渗透性漏失,遇到这种情况,应采取如下办法:

(一)起钻静置：当出现这种诱导性裂缝漏失时，应停止钻进和循环，上提钻头至一

定高度,最好是进入技术套管,让下部钻井液静止几个或几十个小时,待井口液面不再下降时,再下钻恢复钻进。因为钻井液具有触变性,漏失到地层中的钻井液,随着静切力的增加,起到了封堵裂缝的作用。而且地层中的粘土遇水膨胀也可起封堵作用。采用此法，不用找漏和堵漏，省工省时，在好多情况下，都取得了满意的效果。

(二) 如漏失量不大,可继续钻进,穿过漏层,利用钻屑堵漏,有可能在漏失一定钻井液量之后不再漏失;如果还继续漏失,可提起钻头至安全位置,静止堵漏。

(三) 调整钻井液性能,降低密度,提高粘度、切力和摩擦系数,以降低井筒液柱压力、循环压力和激动压力，以减少或停止漏失。对压差造成的井漏，减小钻井液密度，井漏自然停止。对自然缝洞漏失，提高粘度、切力，以增加其流动阻力，漏失会得到抑制。调低屈服值可减少激动压力；减小摩阻系数可降低循环压力，都对防漏有效。

(四) 在钻井液中加入小颗粒及纤维质物质如云母片、石棉灰、石灰粉、暂堵剂等堵漏材料,在漏失的过程中进行堵漏。采用此法时，应根据不同的漏层性质，选择堵漏材料的级配和浓度，一般配比为：纤维状：颗粒状：片状=3：6：1，具体使用时按实际需要调整。采用这种方法堵漏，应尽量下光钻杆，以防堵塞水眼。堵漏成功后，要立即循环出剩余在井筒中的桥接材料。

二 .大漏的处理方法

大漏时钻井液只进不出,?遇到这种情况,如果裸眼井段很长,很可能会发生井塌,或在局部井段形成砂桥，在没有井喷危险的情况下,首先应考虑的是钻具的安全,此时应立即停钻停泵,上提钻头至技术套管内,如未下技术套管,应一直起完,中间不可停顿,更不可试图

开泵循环。在上起的同时,要不间断地从环空灌入钻井液(在没有钻井液的时候也可以灌入清水),以维持必要的液柱压力,防止井壁过早地坍塌。此时可能钻具内出现反喷,上提阻力也可能越来越大,这正是井塌或发生砂桥的象征。越是出现这种情况,甚至这种情况越来越严重,更要加快速度上起,更要加大井口的灌入量,只要在设备和钻具的安全限度以内,必须尽最大可能上起。一般情况下,?只要中间不要停顿,不要反复开泵,是可以把钻具起完的。既使起不完,能多起一柱,也少一柱倒扣的工作量。只要钻具不卡,就可以从容处理井漏了。处理大漏的方法,大致有以下几种:

(一) 静止堵漏:

有些漏失,?虽然只进不出,但并非大的裂缝、溶洞所造成,是由于压差较大所造成。当钻井液漏入微细裂缝和孔隙之后,由于地层中粘土吸水膨胀和钻井液中固体颗粒的沉淀及漏失钻井液静切力的增加也会堵住漏层。如胜利油田郝科一井从2623m～4976m井段在钻井液密度1.91g/cm3的情况下共发生大漏18次,其中有15次是静止14-～24小时后,恢复正常钻进的。此后做压力试验,竟能达到当量密度2.22g/cm3而不漏。

(二) 微细颗粒和纤维物质堵漏:

一些裂缝、孔隙的开口直径小于150μm,较大的颗粒进入不了,只有用微细物质如云母片、石棉粉、超细碳酸钙、氧化沥青粉等进行堵漏,在压差的作用下,随着漏失过程的进行,纤维物质在漏失点聚结,加之钻井液中各种粒子的充填,在裂缝中及井壁表面上形成非常致密的骨架结构,从而很快阻止了钻井液的漏失。

k

(三) 单向压力封闭剂堵漏:

单向压力封闭剂是采用短棉绒纤维或将某种木质纤维经化学处理和机械加工而制成的自由流动粉末，表面可被水润湿,但不溶于水。在钻井液中加入该剂(加量不低于3%),在正压差的作用下,能有效地封堵砂岩、砾石层、破碎煤层及其它地层的微细裂缝和孔隙。但在负压差作用下,?能自动解堵。单向压力封闭剂的封堵效果与纤维种类、形状、粒度分布、可塑性、和空间结构等因素有关,?不规则的纤维结构便于形成较好的骨架结构,适当的大中小粒度分布比单一的粗纤维封堵要快,具有适当可塑性的颗粒比刚性颗粒形成的骨架结构好,具有空间结构而又带有可塑性的纤维物质是较好的防漏堵漏物质,因此选用单向压力封闭剂时应使其所含成分与漏层的孔道尺寸相匹配。

表6-2列举了五种单向压力封闭剂的纤维长度和颗粒面积分布。

(四) 桥接剂堵漏:

主要是用固体颗粒堵塞缝隙孔道,其中刚性颗粒在漏失孔道中起架桥和支撑作用,改变刚性颗粒的大小,可以在不同尺寸的裂缝孔道中起到架桥和支撑作用。最隹粒度范围为裂缝宽度的1/2～1/7,?直径大于裂缝宽度的颗粒进不了裂缝,?直径小于1/7裂缝宽度不易在裂缝中形成架桥骨架。柔性颗粒易于架桥和充填,又易变形,因而使用的粒度范围可大一些,最大粒度可以大于裂缝宽度。桥接堵漏的机理如图6-16～图6-20所示。

桥接材料来源广泛,?只要是不与钻井液起化学作用又有

足够强度的固体颗粒,?都可用来做桥接材料。按其形状可分为

三大类,即

①颗粒状材料:常用的有核桃壳、橡胶粒、焦炭粒、碎塑料

粒、硅藻土、珍珠岩、生贝壳、熟贝壳、生石灰、石灰石、沥

青等, 它们主要起架桥作用，即搭建骨架的作用。

②纤维状材料:?来源于植物、动物、矿物、以及一系列合

成纤维，如锯末、棉纤维、棉籽壳、亚麻纤维、花生壳、玉米

芯、甘蔗渣、牧草、树皮、皮屑、纸纤维、石棉粉、废棕绳等,

它们可以填充在架桥剂中，进一步减小骨架中的缝隙。

③片状材料:如云母片、稻壳、赛璐珞、玻璃纸、鱼鳞等,主要起填塞作用。进一步把缝隙填死。

桥接堵漏剂没有统一的规格，通常将颗粒材料分为粗、中、细三级，粗粒：4～10目，中粒10～20目，细粒小于20目。一般而言，对于严重井漏，颗粒状材料以粗、中规格为主，纤维状材料以中长纤维为主，片状材料以粗中片为主；对于一般性井漏，颗粒状材料以中、细规格为主，纤维状材料以中短纤维为主，片状材料以中细片为主；对于微小漏失，颗粒状材料以细规格为主，纤维状材料以短纤维为主，片状材料以细片为主。

由于所用架桥材料的不同,可有多种桥接堵漏剂的配制方法,现在介绍几种常用的桥接堵漏剂:

1 贝壳渣-聚丙烯酰胺钻井液:?它既能堵漏,又能酸化解堵,有利于保护油气层,在裂缝发育的生物灰岩中取得了良好的效果。胶状聚丙烯酰胺加量为钻井液体积的1%～1.5%,水泥(或其它多价金属化合物)加量为钻井液体积的0.5%～1%。贝壳渣?(贝壳焙烧后除去烧成细粉的剩余物)?加量为钻井液体积的3%～5%,?其粒度分布为：0.075～0.5mm占20%,0.5～5mm占20%,5～15mm占60%,?配制时,先把聚丙烯酰胺和水泥加入钻井液中,用水力喷枪冲刺或用搅拌机搅拌,?混合均匀,使钻井液粘度上升到50s以上,然后加入贝壳渣,再混合均匀,注入漏层部位，随着钻井液的漏失,很快就可见到堵漏效果。

2 柔性堵漏剂:橡胶粒和改性石棉、皮屑等复配,加入钻井液中,其中胶粒起架桥作用,改性石棉和皮屑起充填和固化作用,?因橡胶粒密度在1.17～1.27g/cm3之间,能够均匀地分散在钻井液中,并能吸附钻井液中的粘土等物质形成一层吸附膜,具有一定的粘结作用。胶粒有弹性,容易进入较小的裂缝,且胶粒呈不规则的多面体,?能与缝壁产生较大的摩擦力,这种堵漏剂对付裂缝性漏失很有效。使用时,应根据裂缝宽度选择胶粒粒度,大于裂口宽度的胶粒应占40%～50%,相当于裂缝宽度1～1/2倍的胶粒占10%～20%,小于裂缝宽度1/2倍的胶粒占30%～40%是比较合适的,它所形成的堵塞物不仅有一定的强度,而且比较致密。

另外还有一种沥青类型的堵漏剂,产品名称叫OP-1,软化点160℃,颗粒为不规则体,能通过60～200目筛的颗粒占90%,?不溶于水,但能很好的分散于水中。OP-1颗粒在软化点以下有一定的强度,进入漏层后,形成桥接骨架,?进而形成垫层和泥饼,起到充填和桥堵漏层的作用。OP-1堵剂有可塑性,可进入小于颗粒尺寸的裂缝,井下温度接近软化点时,颗粒变形,可涂敷在井壁上,形成致密而坚韧的泥饼,不但可以防漏,而且还可以防塌。

3 膨胀型堵漏剂:种类也很多,现场使用的主要有以下几种:

(1)?聚胺脂泡沫膨体堵漏剂:聚胺脂泡沫膨体(PAT)颗粒堵漏剂的特点是吸水后自身体积可迅速膨胀。在显微镜下观察,?PAT为网状连通结构,网格由直径0.1～0.2mm的网丝构成,孔眼直径为0.4～0.5mm,具有良好的弹性和强度。由于它在孔隙中的堆集,形成一个渗透性的层段,同时它的网格可以捕集各种微粒来充填其间,形成致密的泥饼而起堵漏作用。

(2)?TP-1090:TP-1090是由无机金属盐与聚丙烯酰胺反应而成,为固体颗粒状物,在常温下,40分钟开始吸水膨胀,6小时后,可膨胀达50倍。当该堵剂进入漏层后,吸水膨胀,即可堵住漏层。

(3)SYZ膨胀性堵漏剂:是一种高分子聚合物,具有很强的吸水膨胀性,可吸收自身重量50～60倍的水,其吸水膨胀性主要发生在与水接触后的前30分钟内,?因此在进入漏层以前,不能让该剂与水直接接触,也就是说,?该剂不能用水基钻井液直接携带。使用该剂时必须分三步走,第一步,用油包水乳状液携带该剂至漏层就位;第二步,注入含破乳剂的液体,使之流经漏失通道,并将桥塞孔隙内的油包水乳状液驱出。为了充分发挥破乳剂的作用,应间歇驱动,使破乳剂与油包水乳状液有充分的接触时间和接触面积。第三步,在SYZ吸水膨胀后,再用钻井液挤堵,可形成坚实的堵塞层。

4 复合堵漏剂:即将不同粒径的刚性颗粒、柔性颗粒、纤维物质、片状物质按一定比例混合,加入高粘切高失水的钻井液中,泵送至漏层位置堵漏。因为井漏后,我们很难确定漏层的性质,若是裂缝性漏失,其裂缝宽度绝不会是均匀一致的,?而混合型堵漏剂的适用范围是比较广泛的,刚性颗粒先在孔道内架桥,然后是纤维物质、片状物质及特小的粘土粒子进行充填,形成了坚实的堵塞物质。

典型的复合堵漏剂可列举以下几种:

(1)橡胶粒复合堵漏剂:橡胶粒35%,核桃壳20%,贝壳粉15%,锯末10%,棉籽壳12%,花生壳5%,稻草3%。

(2)HD桥接堵漏剂:核桃壳:云母:橡胶粒:棕丝:蛭石:棉籽壳:锯末=3:2:3:0.1:2:1:1。

(3)FDJ复合堵漏剂:是以惰性硬堵材料为主要原料,以无机盐为增强剂,以聚合物为助效剂,优选配比而成。该剂分为三种:?有适应小漏速的FDJ-1,适应中漏速的FDJ-2和适应大漏速的FDJ-3。加入5%～8%(重量与体积比)?的FDJ-1可堵2mm以下的裂缝,?加入5%～10%的FDJ-2可堵2～5mm的裂缝,?加入5%～12%的FDJ-3可堵5～10mm的裂缝。

(4)915、917复合堵漏剂:915复合堵漏剂由30%的核桃壳、45%的棉籽壳与锯末、25%的蛭石与云母片组配而成。?917复合堵漏剂由20%的核桃壳、15%的橡胶粒、15%的棉籽壳、20%的锯末、15%的蛭石、15%的云母片组配而成。

(5)棉籽壳丸堵漏剂:将50%的棉籽粉、31%的棉籽壳、1%的棉绒、18%的膨润土和0.1%的表面活性剂(如氧化乙烯、氧化丙烯、聚乙二醇的三甲基醚等)?混合均匀,在管状炉中用蒸汽加热至100～160℃,然后将加热后的混合料压缩,?用制丸机挤压成直径6.3mm、长

6.3～25.4mm的丸剂,以备应用。钻遇漏失层时,在钻井液中加入10%～25%的棉籽壳丸,泵入漏层,经一段时间后,棉籽壳丸吸收大量的水份,引起膨胀和分裂,封堵漏层。

(五) 高失水浆液堵漏:

这种浆液到达漏层后,水份迅速跑掉,固体物质可留在孔道或缝隙内,形成堵塞物。可以有不同的配方，如:

1.高粘切高失水混合稠浆:

?按每立方米水加入凹凸棒石或海泡石46～57kg或膨润土14～57kg的比例配制新浆,?再加入1.4kg/m3石灰,143kg/m3硅藻土,14kg/m3细云母片,14kg/m3核桃壳，11.4kg/m3中细纤维和3kg/m3皮屑,?使其滤失量达30～40ml,粘度达80s以上,将其泵送至漏失井段堵漏。以上堵漏材料的规格和数量应根据漏层性质灵活搭配,所列数椐,只供参考。

2.DTR堵漏剂:

DTR堵剂是由具有良好渗透性的物质、纤维状物质及聚凝剂等复合而成的粉状材料,可根据现场需要配制出DTR-1型(软塞)?和DTR-2型(硬塞)高失水堵剂。该剂既具有高失水堵漏性能,又能部分酸溶解堵,有利于保护油气层。DTR浆液可以用清水配制(DTR粉剂:水

=1:6),也可以用钻井液配制,不过用钻井液配制时应把钻井液加水稀释,以增大其失水量。根据现场需要,可以在DTR浆液中加入桥接剂或加重剂。

3.Z-DTR堵漏剂:?

Z-DTR堵剂是由硅藻土、软质悬浮纤维和助滤剂按一定细度和比例均匀混合而成。硅藻土起增大失水和充填漏失通道的作用,?软质悬浮纤维起架托悬浮作用,同时增大堵剂孔隙率,增强透气透水性,?助滤剂能抑制粘土粒子的水化作用,使堵液快速失水,提高堵塞物承压能力。由于以上三种组份的增效作用,?使Z-DTR堵漏浆液有很高的滤失量,其API滤失量达280mL以上,这种浆液进入漏层后,大部分水份可在1～3分钟内滤失完,很快形成固体滤饼,使堵塞物具有足够的承压强度。室内试验表明，可承受4～5MPa压差。堵漏施工后，6～10小时即可恢复钻进。这种浆液中不能混入粘土或钻井液,因受粘土侵染后,其滤失量、滤失速度和滤饼强度都会有所下降,对堵漏效果有不良影响,所以应采用清水配制,?而且在配制前要把钻井液罐和管线清洗乾净。如果漏速较大,可以在Z-DTR堵剂中加入适量的桥接剂,但总量不宜超过7%。

4.Diacel堵漏剂:

该剂是由细碎的纸屑、硅藻土、石灰按一定比例配成的混合物。纸屑是悬浮剂,最隹用量是9%～11%。硅藻土是堵漏材料,最佳用量是80%～85%。石灰是助滤剂,并可提高浆液的粘度和动切力,其最隹用量为8%～10%。

另外还有几种类似的堵剂:

Diacel M堵剂是硅藻土与细石棉纤维的混合物。

狄塞耳(DSL)堵漏剂是硅藻土、惰性材料和聚凝剂的混合物。

5.钻井液与水泥浆混合堵剂:?以含钙粘土粉配成钻井液,与低密度水泥浆按2:1或1;1的容积比进行掺合,再加入各种絮凝剂(如聚氧乙烯、聚丙烯酰胺)以及“泥渣”类型的细散淤塞添加剂,具有高失水性,可以封堵漏层。必要时也可以加入各种桥接剂,提高封堵效果。

（六）酸溶性堵漏剂

1.PCC堵漏剂:

?PCC是由硅藻土、惰性材料、絮凝剂和石灰石粉等复配而成，从外观上看，是由絮状、纤维状、细颗粒状的物质组成。在使用时,?与水复配,可成为具有良好流动性的悬浊液,边搅拌边泵送至漏失井段,在压差的作用下,能迅速的失去水份,体积压缩,密度增加,形成机械强度很高的堵塞物质。随着PCC浓度的增加,?滤失速度也增加。随着粘土量的增加,滤失速度有所下降,所以不要混入钻井液。如果漏失通道较大，可加入桥接物质2%～4%,会增大堵漏效果，但并不影响PCC的高失水性。加重剂对流动性影响不大,但密度不宜超过

1.5g/cm3。PCC形成的堵塞,?能用酸化解堵,其滤饼酸溶率可大于80%，所以特别适宜于油气层堵漏。加PCC10%～18%的浆液,可承受一定压差,浓度增加,承压能力也增加。混入桥接剂,?可提高堵塞的强度,能承受4MPa以上的压差。该剂适于在开口4mm以下的裂缝性漏层的堵漏。如果是完全漏失，堵漏浆液进入漏层一定量后，就会建立循环。这时将钻具上提100～200m，靠循环加压的方式，增加滤饼的强度，一小时之后，即可恢复作业。如果是部分漏失，可先提起钻具，然后关井挤压，压力以2～6MPa为限，不能超过地层破裂压力。

2.酸溶性固化材料ASC-1堵漏剂:

ASC-1是由酸溶性主体材料、凝固剂、结构剂、流性调节剂等多种无机化合物配比组成的混合物,为淡黄色或白色粉末,干粉密度为2.69g/cm3,遇水时起化学反应,生成一种均匀的触变凝胶,随后结晶成致密而坚硬的具有高抗挤强度的固体物质。这个反应过程和水泥的水化作用类似,?但它所形成的凝结物的酸溶率可达95%以上,是油气层堵漏的理想材料。

ASC-1配成的浆液有较好的流动性,?其稠化时间受多种因素的影响,可以根据需要调节,一旦稠化开始，稠度会直线上升,这种特性对于堵漏是有利的,但对施工的要求则是严格的,丝毫马虎不得。ASC-1的稠化时间和强度受以下因素的影响:

（1）主体材料的细度:?随着主体材料细度的增加,与水接触的面积增加,水化作用增强,稠化时间缩短,凝结物的强度增加。

（2）温度:?在常温下,各化学组份之间的反应进行得十分缓慢,但随着温度的增加,反应速度也相应加快，稠化时间缩短,抗压强度增加。可以用缓凝剂调节稠化时间,ASC-1所用的缓凝剂是一种专用的缓凝剂,普通油井水泥所用的缓凝剂对它无效或效果不明显,不可盲目使用。

（3）水灰比:水灰比越大,稠化时间越长,强度下降越大;反之,水灰比越小,浆液体系越稠,稠化时间越短，强度也越大。实验证明,水灰比控制在0.6～0.4之间较为合适。

（4）钻井液的污染:ASC-1受钻井液污染后,对其性能影响较小,混入20%的钻井液后仍能凝固,但凝固体的抗压强度有所下降。反过来,钻井液受ASC-1污染后,失水增大,泥饼增厚,对别的性能影响不大。

（5）加重剂:?如果需要加重的话,最好选用钛铁矿粉,因钛铁矿粉的酸溶率可达67%。加重后,浆液的流动性变差,稠化时间缩短,但对抗压强度影响不大。

（6）盐侵:ASC-1有较强的抗盐能力,除稠化时间略有减少外,对其固化性质改变很小。

因此,使用ASC-1时,必须在室内做好实验,严格地按实验数据施工,可保安全无虞。

3.酸溶性SLD-1堵漏剂

酸溶性SLD-1堵漏剂是一种由纤维状材料和颗粒状材料组成的桥接堵漏剂，其酸溶率可达75%以上，单独使用，可封堵部分漏失，与桥接材料（主要是颗粒状材料）复配使用，可封堵完全漏失。同时，该堵漏剂对钻井液的性能影响较小，可用于随钻堵漏。

(七)?石灰乳-钻井液堵漏:

基本材料为粘土、石灰、烧碱和水玻璃,?由于这些材料组成的比例不同,而有不同的特性,常用的有低比例石灰乳钻井液,高比例石灰乳钻井液及速凝石灰乳钻井液三种:

1 低比例石灰乳钻井液:常用配方

是石灰乳(密度1.4g/cm3)与钻井液之体

积比为(1～5):10,这种配方在高温条件

下固化速度慢,?流动度差,可塑性大,适

用于中深井低压水层的堵漏。图6-21

显示了石灰乳与钻井液体积在不同比例

下的流动度。

2 高比例石灰乳钻井液:?常用的配

方为石灰乳(密度1.4g/cm3)?与钻井液

(密度1.4g/cm3)之体积比为(2～1):1,

这种配方在70～80℃下经过一定时间将产

生固化现象,固化后强度较低，适用于深井堵

漏。可酸化解堵,?在浓度15%的盐酸中,?溶

解度可达40%～60%。图6-22显示了石灰乳

与钻井液在不同比例下的固化速度变化情况,

养护温度为80℃。

3 速凝石灰乳钻井液:?这种配方是在高

比例石灰乳钻井液的基础上加入水玻璃和烧

碱作为催凝剂,缩短凝固时间并减少漏失量,

固化后性质与高比例石灰乳钻井液基本相

同,?其配方是按石灰乳钻井液总体积加入烧碱2%(重量)、水玻璃1%～3%(体积)。

图6-23为2:1的石灰乳钻井液,加入烧碱2%后,?再加入不同量的水玻璃所得的凝固时间(曲线Ⅰ)?、流动度(曲线Ⅱ)和酸化效果（曲线Ⅲ）。从图中可以看出,随着水玻璃量的增大,初凝时间缩短,流动度增大,酸化效果降低。从现场安全施工和酸化效果考虑,水玻璃加量不应超过3%（体积）。

图6-24为2:1的石灰乳钻井液,?加入水玻璃2%后,再加入不同量的烧碱所得的初凝时间(曲线Ⅰ)、流动度(曲线Ⅱ)和酸化效果(曲线Ⅲ)。从图中可以看出,随着烧碱加量的增加,初凝时间缩短,流动度增加,酸化效果略有增加。从施工安全考虑,烧碱加量不应超过3%(重量)。

使用石灰乳堵漏,应注意以下事项:

（1）配制时,?烧碱必须先加入石灰乳中,因它能改变石灰乳的流动度,其方法是预先将烧碱溶于配制石灰乳所用之定量水中。

水玻璃在一切施工条件准备就绪后直接加入新浆中,应搅拌均匀,并不停的搅拌,不然会很快凝固成块，以致泵送困难。

（2）烧碱石灰乳液和水玻璃钻井液在地面配制时两者应严格分开进行。注入时,一边用水泥车注入石灰乳，一边用水泥车或钻井泵注入钻井液或水玻璃钻井液,使其在钻柱内混合,但必须使两者的排量符合设计要求。注完石灰乳浆液后,再用钻井液将其顶替至漏失层段。如果不漏失,可以关井挤压。

（3）注石灰乳钻井液的钻柱以不带钻头和钻铤为宜,可将钻柱下至漏层附近。

（4）施工必须连续,?不论遇到任何情况都不许中断,特别是在石灰乳钻井液替至井底以前,那怕是短时间的停顿,也会造成憋泵。当泵压达10MPa以上时,应停止注石灰乳,争取把混合好的石灰乳钻井液替出钻柱,挤入地层。在石灰乳钻井液替出钻柱以后,?必须经常不断的上下活动钻柱,以防卡钻。

（5）起钻至技术套管内候凝。

（6）候凝24小时后,循环钻井液,如果不漏,即可下钻头通井,恢复钻进。在石灰乳井段,要逐根划眼,要注意憋泵或卡钻。在漏失层位不宜过多循环划眼,以防冲漏。

（7）在封堵有进无出的漏层时,?可以从钻柱内注石灰乳,?同时从环空注入加有水玻璃的钻井液,?其排量应控制在使石灰乳与水玻璃钻井液两者同时到达井下混合,推至漏层位置。

(八)高炉矿渣-钻井液堵漏:

在水基钻井液中加入高炉矿渣,?可使钻井液固化,?稠化时间和抗压强度可用强碱(如NaOH、KOH)?、盐或硅酸盐来控制。增加强碱的浓度可抵销木质素磺酸盐的缓凝效果。增加碳酸钠的浓度能改善早期的抗压强度。

高炉矿渣是非金属产物,?主要由硅酸盐和钙、镁及其它碱基铝酸盐等成份组成,?在高炉中与铁一起熔化时产生,?通过快速冷却使其转化成玻璃质颗粒状水硬物质,?然后研磨成所要求的细度,?以供使用。要求矿渣中玻璃质矿物的重量含量不低于90%,细度在400～700m2/kg之间。

高炉矿渣钻井液的流变性能可以调节,粘度高低可以用普通钻井液的稀释剂或增粘剂来调节,加木质素磺酸盐可延长凝固时间,提高活化剂浓度可缩短稠化时间。如出现沉淀和自由水,可用粘土或预水化粘土浆来增加粘度。

在钻井过程中,?加入少量的高炉矿渣,能在地层表面凝固,形成密封。如已发生漏失,