劉殿有，馮長(zhǎng)英，王 利，王玉民

（吉林省第六地質(zhì)探礦工程大隊(duì)，吉林延吉133401）

從地?zé)徙@井大裂隙漏失的堵漏實(shí)踐談橋接堵漏

劉殿有*，馮長(zhǎng)英，王 利，王玉民

（吉林省第六地質(zhì)探礦工程大隊(duì)，吉林延吉133401）

在地?zé)峋┕ぶ?，鉆遇大裂隙或溶洞，鉆井液嚴(yán)重漏失，浪費(fèi)大量人力、物力，且易引發(fā)井內(nèi)事故。采用在漏失通道設(shè)立堵塞隔墻輔助惰性材料、粘土球?yàn)檎澈蟿┍萌胨酀{封閉的聯(lián)合堵漏措施，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證表明，采用橋接堵漏措施效果良好。

紅磚為骨架材料；粘土球?yàn)檎澈蟿┘佣栊圆牧希凰酀{加固；橋接堵漏

鉆井漏失是鉆井過(guò)程中最普遍、最常見(jiàn)的井下復(fù)雜情況之一。井漏不僅會(huì)耗費(fèi)鉆井時(shí)間，損失大量泥漿，消耗大量堵漏材料，而且可能引起卡鉆、井塌等一系列事故復(fù)雜情況。從某種程度上講，井漏比某些鉆井事故給鉆井帶來(lái)的損失更大。因此，有必要對(duì)鉆井防漏、堵漏工作進(jìn)行全面系統(tǒng)的再認(rèn)識(shí)，本文從一起地?zé)峋拇罅芽p漏失的堵漏實(shí)踐中，談一談橋接堵漏的方法。

2012年，我隊(duì)在吉林省白山市江源區(qū)施工了一口地?zé)峋O(shè)計(jì)井深2500m，實(shí)際鉆井深度2001m，該井施工中，在井深1002m時(shí)發(fā)生嚴(yán)重的漏失，采用了多種堵漏方法，歷時(shí)40余天，耗費(fèi)了大量的人力和物力，最終成功完成了堵漏工作，確保了該井的順利施工。此次堵漏的成功，為今后地?zé)峋秀@遇大裂隙的漏失處理，開(kāi)辟了一種經(jīng)濟(jì)高效的堵漏途徑。

1 礦區(qū)概況

該地?zé)峋挥诩质“咨绞薪磪^(qū)育林新村。屬華北板塊東北緣，遼東臺(tái)隆渾江坳陷。

地層自上而下為：

0～20m，第四系，由黃褐色、綠灰色粘土及雜色砂礫層組成。

20～970m，第三系，巖性主要為灰色礫石、砂巖、粉砂巖（粉砂巖夾少量紫色泥漿）、凝灰質(zhì)砂巖、凝灰?guī)r等組成。970～1910m，古生界石炭系，巖性主要為灰黑色泥巖、灰黑色粉砂巖，夾煤層。

1910～2500m，古生界奧陶系，巖性主要為灰色灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等。

2 鉆井井身結(jié)構(gòu)和套管程序

該井設(shè)計(jì)井深2500m、三開(kāi)結(jié)構(gòu)。分別為：

一開(kāi)：井徑?311.1mm，下入?244.5mm×8.94mm石油套管，下深400m。

二開(kāi)：?215.9mm、下入?177.8mm×8.05mm石油套管至1500m。

三開(kāi)：?162mm裸眼，至設(shè)計(jì)井深。

3 施工設(shè)備選擇

鉆機(jī)：GZ-2600型鉆機(jī)

鉆塔：K31.5-135/2.2

泥漿泵：CQ3NB-500

泥漿凈化機(jī)：JCN-1

鉆桿：?127mm、?89mm

鉆鋌：?178mm、?159mm、?121mm

4 事故概況

二開(kāi)鉆井，在井深1002m時(shí)，突然發(fā)生漏失，井口不返漿，泵壓表無(wú)泵壓，下放鉆具，沒(méi)有鉆壓，呈放空狀態(tài)，輕放鉆具至1004m遇井底，放空井段為2m。

漏失發(fā)生后，井隊(duì)首先進(jìn)行了常規(guī)的堵漏方法進(jìn)行處理，加大了泥漿粘度，泥漿粘度為70s，比重1.25g/mL,泵送泥漿達(dá)50m3,井口仍不返漿，泵壓沒(méi)有反應(yīng)。

在送濃泥漿無(wú)效的情況下，配制泥漿粘度仍為70s，泥漿內(nèi)加入鋸末、稻草等堵漏材料，繼續(xù)處理，仍不返漿，考慮井孔漏失孔隙大，采用粘土球和水泥漿聯(lián)合堵漏，先向井內(nèi)投入粘土球，下鉆具分段搗實(shí)，然后向井內(nèi)注入水泥漿液進(jìn)行堵漏，但在投入粘土球進(jìn)行搗實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)，投入多次泥球，井內(nèi)不見(jiàn)有堆積，因此，這種聯(lián)合堵漏方法無(wú)法進(jìn)行。由此可見(jiàn)，這次的漏失情況復(fù)雜，上述方法難以處理。

5 事故原因分析及解決措施

根據(jù)處理過(guò)程中大量漏失和泵壓及返漿情況，以及鉆進(jìn)過(guò)程出現(xiàn)的放空狀況，可以確定該漏失是由大的裂隙或溶洞引起的。同時(shí)由于投入井內(nèi)的粘土球未能形成堆積，由此推測(cè)，該裂隙內(nèi)可能有地下水的活動(dòng)，因此，此次漏失的處理，采用常規(guī)的方法，很難取得效果。

5.1 大裂隙成因

產(chǎn)生漏失的井段為1002～1004m井段，屬中深井段，其巖性主要為粉砂巖，因此，可排除由碳酸鹽巖所形成的溶洞、裂隙的可能。

其裂隙的產(chǎn)生可能是砂巖層受構(gòu)造變形作用，在構(gòu)造應(yīng)力作用下產(chǎn)生破裂，形成構(gòu)造裂隙，同時(shí)由于區(qū)域構(gòu)造，包括斷層構(gòu)造和褶皺構(gòu)造的影響，使裂隙相互貫通，形成了具有地下水活動(dòng)的大的裂隙。

5.2 堵漏措施的制定

針對(duì)上述情況，我們認(rèn)真進(jìn)行了分析、研究，認(rèn)為解決該井的漏失應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：

（1）為了堵住漏失層，必須在距井筒很近范圍內(nèi)的漏失通道里建立一道堵塞隔墻，用以隔斷漏液的通道，隔墻必須具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。

（2）當(dāng)堵漏物質(zhì)到達(dá)漏失層時(shí)，其物質(zhì)顆粒的形狀、尺寸、漿液流動(dòng)變形等應(yīng)適應(yīng)漏失通道的復(fù)雜形態(tài)，堵劑才能按設(shè)計(jì)的數(shù)量進(jìn)入漏失層。

（3）堵劑進(jìn)入漏失層后，不能讓其源源不斷進(jìn)入地層深處，進(jìn)入地層的堵劑必須能抵御各種流體的干擾，在各項(xiàng)流動(dòng)阻力的作用下，在近井筒漏失通道處發(fā)生滯流、堆積，從而充滿(mǎn)一定范圍的漏失空間。

根據(jù)上述條件，結(jié)合鉆井口徑等因素，確定了以研磨性較好的紅磚為骨架材料，粘土球?yàn)檎澈蟿從?、稻草、廢棕繩為堵漏材料，水泥漿為加固材料的聯(lián)合堵漏措施。

5.3 堵漏措施的實(shí)施與成果

按照制定的聯(lián)合堵漏措施，先以1/2大小的紅磚塊，間斷投入井內(nèi)，投入一定量后，下鉆具進(jìn)行通井搗實(shí)，防止在井內(nèi)架橋，一次投入不要太多，在20塊整磚左右。然后投入預(yù)先做好的粘土球，粘土球大小在5～8cm左右，要做實(shí)，略風(fēng)干，防止由于表面遇水，粘附井壁而架橋，下鉆通井、搗實(shí)，重復(fù)幾個(gè)循環(huán)，待井內(nèi)堆積，填充超過(guò)漏失井段后，用濃泥漿加入鋸末、稻草、廢棕繩等小泵量送入井內(nèi)幾次都未見(jiàn)效果。經(jīng)再次分析研究可能是由于裂隙內(nèi)地下水活動(dòng)，小的骨架材料難形成堆積，決定采用整磚加半磚向井內(nèi)投送，克服裂隙內(nèi)地下水的破壞，通井時(shí)遇有阻力，采用輕壓，慢轉(zhuǎn)將其推送至井底，其它程序同樣進(jìn)行。

上述過(guò)程歷經(jīng)十幾個(gè)回次，井口終于返漿，說(shuō)明井底大裂縫已基本被填充，然后采用水泥漿進(jìn)行封孔，候凝48h后透孔鉆進(jìn)，返漿恢復(fù)正常，至此堵漏結(jié)束，該井順利施工至2001m完井。

此次堵漏共耗時(shí)40余天，紅磚1000余塊，泥漿500m3,水泥5t。

5.4 鉆井中的注意事項(xiàng)

在堵漏井段以下鉆井中，應(yīng)注意降低激動(dòng)壓力，防止漏失井段人為堆積的井壁破壞。

首先，在下鉆過(guò)程中，控制每下一個(gè)立根的時(shí)間不小于45s，同時(shí)做到勻速下放，平穩(wěn)操作，最大限度地降低因鉆具慣性力而引起的激動(dòng)壓力。

第二，控制開(kāi)泵泵壓，每次開(kāi)泵，首先啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，破壞泥漿的結(jié)構(gòu)力，而后用小排量建立循環(huán)，待泥漿返出正常后，再增加到正常排量。

第三，鉆進(jìn)至深井段，每次下鉆要分段循環(huán)，根據(jù)井下情況確定分段循環(huán)次數(shù)，必要時(shí)應(yīng)加密分段循環(huán)的次數(shù)，另外，在深井段下鉆，應(yīng)避免一次下鉆到井底，最好下鉆至井底20～30m處，開(kāi)泵循環(huán)，正常后，接單根劃眼至井底。

第四，當(dāng)下鉆遇阻時(shí)，應(yīng)接方鉆桿，緩慢開(kāi)泵，正常后劃眼通過(guò)。同時(shí)控制劃眼速度，嚴(yán)防因憋泵等因素而憋開(kāi)漏失層。

6 橋接堵漏

此次鉆井中大裂隙漏失所采用的聯(lián)合堵漏方法，其原理就是比較典型的橋接堵漏。

6.1 橋接堵漏的原理

橋接堵漏就是利用接堵漏材料在封堵漏失層的過(guò)程中，進(jìn)行機(jī)械堵塞，其作用原理有以下幾個(gè)方面：

（1）架橋作用。顆粒狀橋接堵漏材料在通過(guò)地層中漏失通道時(shí)，能在其凹凸不平的粗糙表面及狹窄部位產(chǎn)生阻力并“架橋”。所謂“架橋”，不僅僅指的是顆粒材料單一式的架橋，多數(shù)情況下是多種顆粒材料相互支撐。相互依托的堆砌式“架橋”。由于顆粒狀材料質(zhì)硬，力臂短，應(yīng)力分散，因此一旦“架橋”，就具有相當(dāng)強(qiáng)的抗破壞能力，在其它材料的配合作用下，能有效地封堵漏失層。

（2）堵塞和嵌入作用。架橋作用形成以后，僅僅形成了封堵漏失通道的基本骨架，漏失通道由大變小，由小變微，但還沒(méi)有徹底消除漏失通道的相互連通。這時(shí)堵漏漿液中的維纖維狀材料，片狀材料和細(xì)顆粒材料，在壓差作用下對(duì)“架橋”中的微小孔道和地層中原有的小裂縫進(jìn)行嵌入和堵塞，從而完全消除漏失，從而達(dá)到堵漏的目的。

（3）滲濾作用。堵漏泥漿中的橋接材料，具有增大漿液高壓失水的作用，形成較厚的濾餅，這些濾餅在壓差作用下，被擠入地層裂隙，形成楔塞，增強(qiáng)堵漏效果。

（4）在濾餅中的“拉筋”作用。堵漏漿液在壓差作用下失水形成濾餅填塞時(shí)各類(lèi)堵漏材料，尤其是纖維狀和片狀材料被夾在濾餅之中起到了強(qiáng)有力的“拉筋”作用，同時(shí)大大加強(qiáng)了楔塞的機(jī)械強(qiáng)度。

（5）膨脹堵塞作用。橋接堵漏材料大部分屬木質(zhì)纖維類(lèi)物質(zhì)，這些材料在水的浸泡下，具有一定的吸水膨脹性，因此，當(dāng)橋接材料被擠進(jìn)地層裂隙形成橋堵墊層后，受到地層中液體的浸泡，產(chǎn)生膨脹，可增加橋堵墊層的封堵能力。

（6）“卡喉”作用。地層中存在許多形狀不一的裂隙、孔隙，它們相互交錯(cuò)、延伸，對(duì)一條漏失通道來(lái)說(shuō)，始終有其最窄小的部位，這就是“喉道”，在此處架橋就是所說(shuō)的“卡喉”作用。橋接堵漏材料針對(duì)這些“喉道”部分發(fā)揮架橋、填塞、嵌入等作用來(lái)形成機(jī)械堵塞，從而達(dá)到消除井筒漏失的目的。

6.2 橋接堵漏材料應(yīng)具備的性能

從橋接堵漏材料的基本作用原理，可以總結(jié)出對(duì)橋接堵漏材料的主要性能：

（1）顆粒狀堵漏材料必須有適當(dāng)?shù)膸缀纬叽绾蜋C(jī)械性能，以便適合于井內(nèi)復(fù)雜情況和承受作用于橋塞上的壓力差。一般情況下，顆粒狀材料的最佳尺寸應(yīng)是地層中漏失通道開(kāi)口尺寸的1/3，此時(shí)，才能形成較為穩(wěn)定的橋堵。在穩(wěn)定的橋堵形成過(guò)程中，顆粒狀材料必須具有足夠的抗壓、抗剪切強(qiáng)度，才能承受由壓差引起的彎曲應(yīng)力和縱向力。同時(shí)顆粒狀材料還必須具有足夠的硬度，以防止顆粒應(yīng)變變形而改變其幾何形狀，而降低堵漏效果。

（2）纖維狀材料和片狀材料必須有能力在橋堵上形成密封，以降低堵塞滲透率，就是說(shuō)它們必須具有足夠的強(qiáng)度，才能橋接堵塞住顆粒材料中的間隙，而且還必須具有足夠的彈性和塑性，才能變形封堵大部分裂隙的有效流動(dòng)面積。

6.3 橋接堵漏材料的濃度和級(jí)配

單一材料的封堵能力往往是很有限的，不同材料的復(fù)配使用，能相互增效，大大提高其封堵漏層的能力，在應(yīng)用橋接材料堵漏時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的漏層性質(zhì)，合理選擇堵漏材料的級(jí)配和濃度。

在選擇橋接材料濃度時(shí)，應(yīng)綜合考慮漏失速度、漏失壓力、液面深度、漏層段長(zhǎng)度、漏層形狀等，一般范圍是5%～15%（重量體積比）。其中片狀和纖維狀材料在堵漏漿液中加量一般不得超過(guò)5%，顆粒狀材料的加量控制在7%（重量體積比）之內(nèi)。同時(shí)，對(duì)于漏失速度快、裂隙大或孔隙大的漏失，應(yīng)用大顆粒、長(zhǎng)纖維、大片狀橋接材料配成高濃度漿液，反之則用中小粒度、短纖維、小片狀的橋接材料配成低濃度漿液。

橋接材料級(jí)配的一般原則是：顆粒狀、片狀、纖維狀堵漏材料之比為5∶2∶1。

6.4 橋接材料的種類(lèi)

橋接材料一般稱(chēng)為隋性材料，按其形狀分為3大類(lèi)：

（1）顆粒狀材料：常用的有核桃殼、橡膠粒、碎塑料粒、硅藻粒、珍珠巖、生石灰、瀝青粉等。它們?cè)诙侣┻^(guò)程中主義用于卡住漏失通道的“喉道”，起“架橋”作用，因此又被稱(chēng)為“架橋劑”。

（2）纖維狀材料：主要來(lái)源于植物、礦物及一系列合成纖維。一般有鋸末、花生殼、玉米芯、稻草、廢棕繩等。它們?cè)诙侣{液中起懸浮作用，在形成的堵塞中它們縱橫交錯(cuò)，相互牽扯，通常被稱(chēng)為“懸浮拉筋劑”。

（3）片狀材料：常用的有云母片、稻殼、刨花、玻璃紙等。它們?cè)诙侣┻^(guò)程中主義起填塞作用，因此被稱(chēng)為“填塞劑”。

橋接材料由于經(jīng)濟(jì)價(jià)廉、使用方便、施工安全，因此在鉆井施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用普遍，并取得了明顯效果，使用此方法可以處理由孔隙及裂隙造成的部分漏失。

實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，除上述介紹的橋接材料外，可根據(jù)井內(nèi)情況、現(xiàn)場(chǎng)條件，利用各種可以堵漏的物質(zhì)進(jìn)行堵漏。如本次漏失處理中，采用的建筑紅磚，以往施工中很少用到，而在此次漏失處理中，卻起到了決定性的作用。

7 處理鉆井漏失的一般規(guī)程

（1）漏失發(fā)生后，應(yīng)認(rèn)真分析漏失發(fā)生的原因，確定漏失層的位置，漏失的類(lèi)型（滲透漏失、裂隙漏失、溶洞性漏失等）以及漏失的嚴(yán)重程度。

（2）根據(jù)漏失情況及地層性質(zhì)、井下情況等決定是否繼續(xù)鉆進(jìn)一段，確保漏失層完全鉆穿或是立即起鉆等。 （3）配制堵漏漿液施工時(shí)，如果能夠起鉆，應(yīng)盡可能采用光鉆桿結(jié)構(gòu)，下至漏失層頂部，使用正確的堵漏劑注入方法，確保2/3的堵漏劑進(jìn)入到漏失層近井眼處。同時(shí)施工過(guò)程中，要不停地活動(dòng)鉆具，避免卡鉆。

（4）施工前，應(yīng)精心設(shè)計(jì)、精心施工，施工后認(rèn)真收集、整理各項(xiàng)材料。

8 結(jié)束語(yǔ)

該地?zé)峋穆┦П容^嚴(yán)重、復(fù)雜，采用常規(guī)堵漏方法，難以解決，本次處理過(guò)程，大膽采用紅磚、粘土球、濃泥漿及堵漏材料，配合水泥漿護(hù)壁堵漏的聯(lián)合堵漏方法，雖耗時(shí)較長(zhǎng)，但成功完成大裂隙漏失的堵漏工作，確保了該地?zé)峋樌@至設(shè)計(jì)井深，同時(shí)也豐富了橋接堵漏的一些內(nèi)容，為今后在地?zé)徙@井中，鉆遇類(lèi)似大裂隙漏失的堵漏開(kāi)辟了一種經(jīng)濟(jì)高效的堵漏途徑。

在該地?zé)崾┕ぶ械膸c(diǎn)體會(huì)：

（1）該地?zé)峋┕?，由于?duì)礦區(qū)地質(zhì)情況了解少，在鉆井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，存在很多缺陷。

一開(kāi)?311.1mm、套管?244.5mm、二開(kāi)?216mm、套管?177.8mm，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有給下步處理井內(nèi)復(fù)雜情況留有余地。因此建議在地?zé)峋┕ぶ校貏e是陌生的礦區(qū)，在鉆井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，一定要充分考慮到鉆井過(guò)程中的復(fù)雜情況，留有一定的套管級(jí)配，減少施工中的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）發(fā)生漏失事故不要盲目處理，應(yīng)充分分析施工中出現(xiàn)的各種復(fù)雜情況和認(rèn)真分析地層、地質(zhì)情況，確定漏失類(lèi)型及嚴(yán)重程度，確定處理方案，按方案所設(shè)計(jì)的方針進(jìn)行處理，以避免因盲目施工帶來(lái)的時(shí)間和物資的損失，并避免更大事故的發(fā)生。

[1]鉆井工程施工新技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)用手冊(cè)[M].石油工業(yè)出版社，2007.

[2]復(fù)雜地層深部鉆探工程施工關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[R].2011.

[3]王敏，張寶河.大裂隙堵漏劑在神農(nóng)架礦區(qū)復(fù)雜地層鉆進(jìn)中的試驗(yàn)應(yīng)用[R].2014.

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1004-5716(2015)06-0035-04

2014-06-26

劉殿有（1960-），男（漢族），吉林延吉人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事巖芯鉆探、地?zé)峋┕す芾砉ぷ鳌?/p>