【正文】 流沖擊壓力對(duì)井壁的作用物理法隨鉆防漏堵漏就是通過(guò)井下特殊的側(cè)向水力工具，利用射流的水力能量對(duì)井壁的沖擊壓力作用，把混入鉆井液中的隨鉆防漏堵漏材料有針對(duì)性地強(qiáng)力推向漏失井壁巖石的孔、洞、隙和裂縫(包括誘導(dǎo)性裂縫)，從而增大井壁的承壓能力和鉆井液的安全密度窗口，在井壁內(nèi)側(cè)形成具有一定強(qiáng)度的泥餅，即所謂的“人造井壁”，提高漏失層井壁正反方向的承壓能力。由此可見(jiàn)，物理法隨鉆防漏堵漏技術(shù)的關(guān)鍵是射流對(duì)井壁的沖擊壓力作用。鉆井液流體以流量 (泵排量)進(jìn)入井下工具后，通過(guò)分流孔(23個(gè))將流量分流到兩個(gè)側(cè)噴嘴，流量(鉆頭噴嘴排量)進(jìn)入井下鉆頭進(jìn)行常規(guī)鉆井的正常循環(huán)。它利用安裝在近鉆頭處的側(cè)向水力工具對(duì)井壁施加旋轉(zhuǎn)射流作用，將堵漏材料與井壁有機(jī)結(jié)合，形成滲透率很低的濾餅(即所謂的“人造井壁”)，不但能有效防漏堵漏，而且能提高井壁正反向的承壓能力，擴(kuò)大鉆井液密度窗口，有利于后續(xù)鉆井施工。物理法隨鉆防漏堵漏技術(shù)主要適用于孔隙和裂縫性漏層的井漏。其中暫堵法、靜止堵漏和顆粒橋接堵漏比較常用。表41 漏層解釋結(jié)果井名漏層類(lèi)型解釋結(jié)果介質(zhì)(裂縫)滲透率(103 )平均孔隙半徑()平均裂縫寬度()曲線(xiàn)擬合法特征直線(xiàn)法曲線(xiàn)擬合法特征直線(xiàn)法曲線(xiàn)擬合法特征直線(xiàn)法A井均質(zhì)孔隙介質(zhì)地層——B井微裂縫孔隙介質(zhì)地層——第5章 防漏及堵漏處理技術(shù)研究根據(jù)鉆井施工井所處區(qū)塊的漏失特點(diǎn)，采取對(duì)應(yīng)的防漏、堵漏技術(shù)，提高易漏地層的抗破能力，同時(shí)還要盡可能地保持井壁穩(wěn)定?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)已經(jīng)證實(shí)，該診斷結(jié)果正確的指導(dǎo)了堵漏工藝。利用不同類(lèi)型地層的解釋理論對(duì)地層滲透率、孔隙半徑(裂縫寬度)等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，解釋結(jié)果見(jiàn)表31。根據(jù)試井解釋理論，對(duì)于均質(zhì)孔隙介質(zhì)，曲線(xiàn)的主要特征是早期為斜率為1的直線(xiàn)，；而對(duì)于具有發(fā)育的天然微裂縫地層。這種理想化將允許通過(guò)一種較簡(jiǎn)化的流動(dòng)模型來(lái)模擬礦場(chǎng)結(jié)果(如圖49)。用多裂縫模型討論裂縫性地層縫寬與裂縫滲透率之問(wèn)的關(guān)系。進(jìn)行壓力落差測(cè)試時(shí)，首先用鉆井液灌滿(mǎn)井筒，并在鉆桿上依次連接好流量計(jì)、壓力計(jì)以及輔助設(shè)備。以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的測(cè)量裝置可以很好地確定漏層位置。熱源功率800，控制熱源溫度為80 ，下方14處測(cè)點(diǎn)溫度變化曲線(xiàn)(如圖48)所示。熱源功率1500，控制熱源溫度為100，下方14處測(cè)點(diǎn)溫度的變化曲線(xiàn)(如圖47)所示。關(guān)閉閥門(mén)2，流體靜止時(shí)，熱源功率1500，控制熱源溫度為100時(shí)，距離加熱源上、下14處兩個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度的變化曲線(xiàn)(如圖46)所示。圖45 井漏模擬實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)中，先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后啟動(dòng)加熱源加熱，溫度達(dá)到規(guī)定值后，控制加熱溫度保持不變，到規(guī)定時(shí)間后，停止加熱和數(shù)據(jù)采集。該實(shí)驗(yàn)外部加熱方式與現(xiàn)場(chǎng)鉆具內(nèi)部加熱方式雖有一定差別，但其熱力學(xué)傳播機(jī)理是一致的。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了井漏模擬實(shí)驗(yàn)裝置，示意圖(如圖45)。較冷流體流過(guò)發(fā)熱物體時(shí)，流體會(huì)攜帶熱量，并將其中一部分熱量傳遞給流經(jīng)的較冷物體。準(zhǔn)確的井漏層位判斷為有效地防漏堵漏奠定了基礎(chǔ)，節(jié)約了堵漏作業(yè)時(shí)間，提高了堵漏成功率。改進(jìn)的立壓變化測(cè)試法與傳統(tǒng)的立化測(cè)試法相比，更能準(zhǔn)確地確定井漏層位。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，考慮到理論排量不全等于實(shí)際排量，一般應(yīng)估算最大排量誤差△，分別以Δ，+Δ代入以上各式，便可計(jì)算出兩個(gè)相應(yīng)的漏層位置。且由式(46)： =∑ (46)由式(46)中： 為第(1≤≤)段井徑，；為第(1≤≤)段鉆具外徑，；為井漏前第(1≤≤)段環(huán)空摩阻系數(shù)，無(wú)因次。當(dāng)≤時(shí)，(新的第一段鉆具長(zhǎng)度，以下數(shù)據(jù)如未標(biāo)注，均指分段后數(shù)據(jù))，為實(shí)際漏層位置；否則當(dāng)＞時(shí)，需進(jìn)行第一次迭代計(jì)算，直至≤∑為止。但鉆進(jìn)時(shí)鉆頭以上接有不同尺寸的鉆鋌、鉆桿、接頭及各種工具，同時(shí)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可能采取不同尺寸的鉆頭，致使不同井深處的環(huán)空尺寸并不是一個(gè)常數(shù)。(2)當(dāng)＜0時(shí)，即井漏后失返，液面不在井口，隨著動(dòng)液面的降低，漏失流量將不斷減小，當(dāng)液面下降至位置時(shí)(鉆井液靜液面井深，通常由回聲儀測(cè)量數(shù)據(jù)提供)，將保持平衡狀態(tài)不再降低，此時(shí)漏失流量保持穩(wěn)定，且等于泵排量。現(xiàn)分兩種情況討論井漏層位計(jì)算方法。由此可見(jiàn)，因井漏使立壓發(fā)生變化實(shí)質(zhì)上反映了漏層以上環(huán)空壓力損耗的變化，在一定條件下，一定的環(huán)空壓耗變化對(duì)應(yīng)著一定的井漏層位，據(jù)此可以計(jì)算出漏層位置。圖43 井溫測(cè)井判斷漏點(diǎn)位置的實(shí)例 改進(jìn)的立壓變化測(cè)量法 理論基礎(chǔ)圖44 立壓變化測(cè)試法示意圖如圖44所示，設(shè)計(jì)井深為()，井漏層位為()，泵排量()，井漏后出口鉆井液返出量()，井漏前泵壓()，井漏后泵壓()。如圖43(b)所示為井溫測(cè)井曲線(xiàn)，～，漏失量大，漏點(diǎn)位置的判斷比較容易，～，溫度曲線(xiàn)上變化不明顯，但從微差井溫曲線(xiàn)上可以判斷出來(lái)。堵漏失敗，如圖43(a)，堵漏成功。圖42 井下流體溫度測(cè)量曲線(xiàn) 應(yīng)用實(shí)例圖43為一口井井溫測(cè)井判斷漏點(diǎn)位置的。當(dāng)井中的泥漿溫度與周?chē)鷰r層溫度不同時(shí)，將發(fā)生使溫度趨于一致的熱交換，泥漿溫度與地層溫度一樣隨著深度的增加而升高。 判斷漏點(diǎn)位置的原理地殼的自然熱場(chǎng)主要是由地球內(nèi)部熱源產(chǎn)生的，其中放射性衰變產(chǎn)生的熱能等也起著重要作用。而在探井上利用測(cè)量井溫來(lái)判斷井漏位置，則不需要使用專(zhuān)門(mén)的井溫測(cè)井儀，任何能記錄溫度變化的井下儀器，包括各種測(cè)井儀自身攜帶的控制儀器狀態(tài)的溫度裝置，都可以得到我們需要的結(jié)果。將這種測(cè)井思路移植到探井中，利用井下流體溫度異常變化在溫度曲線(xiàn)上的反映，來(lái)判斷井漏的漏點(diǎn)位置。井下電子線(xiàn)路的刻度標(biāo)準(zhǔn)是每改變1(1=)，頻率輸出隨之改變50。熱變電阻作為溫度探頭與其他3個(gè)電阻組成橋式電路(如圖41)。井溫測(cè)井又稱(chēng)熱測(cè)井，是利用井溫儀測(cè)量井內(nèi)流體的溫度。針對(duì)井漏漏點(diǎn)位置的確定，本文從井筒內(nèi)泥漿溫度的變化、改進(jìn)的立壓變化測(cè)量法、通過(guò)擬實(shí)驗(yàn)研究了井漏發(fā)生時(shí)流體攜熱特征和對(duì)鉆井過(guò)程中的壓力落差測(cè)試資料對(duì)漏層參數(shù)加以計(jì)算解釋這四個(gè)方面來(lái)分析在鉆井過(guò)程中的井漏層位的確定。其中，快速、準(zhǔn)確地判斷漏層的位置與特性，是當(dāng)前該研究領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵問(wèn)題，因此綜合利用測(cè)井、鉆井以及地質(zhì)等資料，深入開(kāi)展漏層判斷分析新方法探索研究，非常重要而迫切。萬(wàn)一井漏發(fā)生了，就要及時(shí)采取有效措施進(jìn)行堵漏，以確保鉆井的順利進(jìn)行，所以研究防漏堵漏技術(shù)的意義是重大的。而從鉆井的角度看，長(zhǎng)裸眼，多壓力層系，復(fù)雜地層，特別是鉆調(diào)整井時(shí)，井漏的問(wèn)題顯得常見(jiàn)和更嚴(yán)重:而井漏的發(fā)生就會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。故在預(yù)計(jì)的儲(chǔ)層段鉆井中發(fā)現(xiàn)漏失必須很好地加以分析和判斷，以免造成人為的夫誤?？傊?，井漏對(duì)勘探開(kāi)發(fā)工作會(huì)造成極大的影響及巨大的經(jīng)濟(jì)損失。井漏是鉆井過(guò)程中常見(jiàn)的井下復(fù)雜情況之一，它不僅會(huì)耗費(fèi)鉆井時(shí)間，損失泥漿，而且有可能引起卡鉆、井噴、井塌等一系列復(fù)雜情況，甚至導(dǎo)致井眼報(bào)廢，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。泥漿池的液面逐漸下降甚至很快抽干而中斷循環(huán)；其二是有時(shí)會(huì)發(fā)生鉆速突然變快或鉆具突然放空；其三是泵壓明顯下降。其三是此通道的開(kāi)口尺寸應(yīng)該大于外來(lái)工作液中固相的粒徑。如地層不存在任何可以流入外來(lái)液體的各種通道如孔隙、裂縫等，那么外來(lái)液體就無(wú)法流入地層中。因此可以說(shuō)，漏失壓力、破裂壓力和泥漿動(dòng)壓力三個(gè)因素直接影響井漏的發(fā)生。鉆井過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)以下兩種情況時(shí)均會(huì)發(fā)生井漏。在鉆井過(guò)程中不是什么時(shí)候都會(huì)發(fā)生井漏現(xiàn)象的?；鹕綆r由于巖漿噴發(fā)、溢流、結(jié)晶構(gòu)造運(yùn)動(dòng)如風(fēng)化作用等因素，在熔巖內(nèi)形成了十分發(fā)育的孔隙和裂縫，構(gòu)成了易發(fā)生漏失的通道。碳酸鹽地層經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地下水的溶蝕、沖蝕作用，形成大大小小的地下溶洞和地下暗河，而強(qiáng)裂的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生縱橫交錯(cuò)的裂縫，其開(kāi)口由幾厘米到幾十米不等。其三是碳酸鹽層漏失。一是在淺層中深井段常存在首末膠結(jié)性的砂礫層，孔隙度大，連通性好，滲透率高，鉆進(jìn)過(guò)程中這類(lèi)地層極易發(fā)生漏失；二是對(duì)中深井段，深井段經(jīng)成巖作用形成的低孔低滲的砂礫巖其漏失主要為裂縫性漏失。但這種裂縫的長(zhǎng)度一般較小，不易形成漏失通道。一般來(lái)說(shuō)，泥頁(yè)巖井段不易發(fā)生井漏，但一些埋藏久遠(yuǎn)的地層的硬脆性泥頁(yè)巖，因受地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而形成裂縫， 因風(fēng)能作用而形成溶孔及其它層間疏松孔道，易發(fā)生井漏。另一類(lèi)是自然通道，即在沉積過(guò)程中、地下水溶蝕過(guò)程中、構(gòu)造活動(dòng)過(guò)程中形成的。其二由于注水開(kāi)發(fā)，地層破裂壓力發(fā)生變化，高低壓相間存在。按漏失通道形成的原因可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是人為造成的漏失，是由于井眼壓力高于地層破裂壓力時(shí)，在井眼周?chē)貙又姓T發(fā)出裂縫導(dǎo)致井漏。井漏類(lèi)型必須根據(jù)該地區(qū)的地質(zhì)特征，各地層的壓力梯度，鄰井的井漏狀況，鉆井參數(shù)的變化，鉆井液性能及其變化，漏層深度、漏失速度、漏失量等多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行綜合分析判斷。單純以單位時(shí)間的漏失量去衡量漏失的強(qiáng)弱是不科學(xué)的，很難判斷漏失速度為100的井就比漏失速度為80的井漏失嚴(yán)重，而應(yīng)該以單位時(shí)間單位面積的漏失量衡量?？偵喜浑y看出來(lái)前三種漏失，其漏失壓力可能遠(yuǎn)小于破裂壓力；第四種漏失，其漏失壓力即破裂壓力。漏速一般在100以上，井漏后往往會(huì)造成井噴或井塌卡鉆事故，屬最嚴(yán)重的井漏(如圖23)。特別是在我國(guó)南方海相碳酸鹽底層中，經(jīng)過(guò)千百萬(wàn)年的地球溶蝕作用而形成大的溶洞。在破碎帶地層中鉆進(jìn)時(shí)，常會(huì)隨著井下憋跳、鉆速加快等現(xiàn)象的出現(xiàn)而發(fā)生并漏，其漏速一般在20～100不等(如圖22)。通常在構(gòu)造軸部、高點(diǎn)、斷鼻構(gòu)造，鼻狀構(gòu)造、斷層附近，斷層的、 盤(pán)極易產(chǎn)生裂縫。由于地層的滲透性較好，只要它的滲透率超過(guò)14，或者它們平均粒徑大于鉆井液中數(shù)量最多顆粒粒徑的三倍時(shí)，在井內(nèi)壓差的作用下鉆井液將會(huì)漏入巖層孔隙里，但泥餅的形成會(huì)阻止或減弱其漏失的程度，因而滲透性漏失的漏速不大，一