CN111287690A - 一种钻井裸眼地层注灰方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻井裸眼地层注灰方法，其中包括以下步骤：在钻井过程中，如果出现上溢下漏的情况，则先第一次注灰封堵下部漏失地层，再注灰封堵上部溢流层，之后下钻扫灰至井底，恢复钻进，若井漏失返，第二次注灰封堵下部漏失地层。在第二次注灰封堵下部漏失地层时，如果井底钻头下方存在蠕动性裂缝漏失层，则采用第一固井工具接触蠕动性裂缝漏失层后注灰堵漏，以便通过第一固井工具接触蠕动性裂缝漏失层产生的剪切力将蠕动性裂缝漏失层的蠕动性裂缝打开。其有益效果是提高了对井底钻头下方的蠕动性裂缝漏失层封固的成功率，保证堵漏效果。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开采技术领域，尤其涉及一种地层注灰方法。
背景技术
随着油气田开采技术中先注后采、老井压裂方案的推广，原始地层的地层压力发生改变，地层压力重组后出现了局部异常高压、异常低压的现象。当钻井现场钻开此类地层出现又溢又漏现象的概率大大升高，又溢又漏现象包括钻遇溢漏同层、上漏下溢及上溢下漏地层的现象。极大的增加了井下复杂处理的难度。
对于上溢下漏的井下复杂情况，是由于上部地层溢流，理论上需要提高钻井液密度，压死溢流层才能安全钻进，但下部地层易漏，当钻井液密度提高后，井下又会出现井漏的问题。在实际钻进过程中钻井液密度窗口窄，甚至无法找到密度的平衡点，给现场钻井施工带来了很大的困难，常会出现上溢下漏的井下复杂情况。在上溢下漏的井下复杂情况中，需要先进行堵漏作业，保持井内液柱高度(井底压力)不发生变化，才能保证上部溢流层不发生溢流。
然而在井下发生上溢下漏事件后，由于现场实际情况复杂多变，会出现井漏堵漏成功后，再次钻进发生失返性漏失的情形，上溢下漏事故无法得到有效解决，对后期施工造成极大的麻烦。因此如何快速堵漏、保证堵漏效果决定了处理上溢下漏的井下复杂情况的成功与否。
发明内容
本申请是基于发明人对以下问题的认识和研究而做出的：
发明人经过研究发现，对于蠕动性裂缝漏失层，堵漏成功后再次钻进常发生失返性漏失的原因是：蠕动性裂缝漏失层在足够的剪切力下会打开裂缝，当剪切力变小或消失时，裂缝又会自动闭合；对于裂缝漏失层，需要注灰所用水泥浆进入漏层裂缝才能起到效果，而采用常规注灰堵漏方法对蠕动性裂缝漏失层进行堵漏，不能产生足够的剪切力使蠕动性漏失层打开裂缝，故注灰封固效果差。比如光钻杆注灰时，钻杆接触井底蠕动性裂缝漏失层不能产生足够的剪切力，不足以使地层产生蠕动，因而无法使水泥浆进入漏层。
因此，亟需一种针对蠕动性裂缝漏失层的上溢下漏地层注灰方法。
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术中井漏堵漏成功后，再次钻进常发生失返性漏失的问题，本发明提供了一种地层注灰方法，其提高了对井底钻头下方的蠕动性裂缝漏失层封固的成功率，保证堵漏效果。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明实施例提供一种地层注灰方法，包括以下步骤：在钻井过程中，如果出现上溢下漏的情况，则先第一次注灰封堵下部漏失地层，再注灰封堵上部溢流层，之后下钻扫灰至井底，恢复钻进，若井漏失返，第二次注灰封堵下部漏失地层。其中，在第二次注灰封堵下部漏失地层时，如果井底钻头下方存在蠕动性裂缝漏失层，则采用第一固井工具接触蠕动性裂缝漏失层后注灰堵漏，以便通过第一固井工具接触蠕动性裂缝漏失层产生的剪切力将蠕动性裂缝漏失层的蠕动性裂缝打开。
本发明实施例提供的地层注灰具有很强的针对性，在注灰封堵井底钻头下方的蠕动性裂缝漏失层时，能够打开漏层裂缝并防止裂缝闭合，保证水泥浆能够顺利进入漏层裂缝，提高封固效果。
可选地，判断井底钻头下方是否存在蠕动性裂缝漏失层，包括：在井底钻头下方存在裂缝漏失层时，将钻头提离井底后开泵并转动顶驱循环，判断是否存在井漏现象；若无井漏现象，则将光钻杆接触井底后开泵循环，并继续判断是否存在井漏现象；若无井漏现象，则转动顶驱，并在井漏失返后，判断裂缝漏失层为蠕动性裂缝漏失层。
可选地，第一固井工具为类钻头注灰旋流器。
具体地，类钻头注灰旋流器包括牙形结构和中空的第一连接杆，其中，牙形结构包括围绕圆柱面均匀分布的牙形齿，牙形齿21的齿尖上固定有PDC复合片，第一连接杆1的杆壁上均匀固定有耐磨焊点；第一连接杆的第一端与钻杆的出灰口连通，牙形齿的齿底与第一连接杆的第二端固定连接，牙形齿的齿尖用于与所述蠕动性裂缝漏失层接触。
可选地，在每一个牙形齿的齿边上均匀排布有锯齿。
可选地，第一次注灰封堵下部漏失地层包括：采用光钻杆注灰封堵下部漏失地层。
可选地，在注灰封堵上部溢流层时，下钻扫灰至溢流层以下，并采用第二固井工具对至少溢流层进行注灰封固，之后下钻扫灰至井底，恢复钻进。
可选地，通过第二固井工具将注灰所用的水泥浆从水平方向泵入井内。
可选地，第二固井工具为水泥分流器。
可选地，水泥分流器包括中空的分流杆和中空的第二连接杆，其中，分流杆的第一端通过第二连接杆与钻杆的出灰口连通，分流杆的第二端封闭且朝向井底；在分流杆的杆壁上均匀分布有分流孔，以便将注灰所用的水泥浆从水平方向泵入井内。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
1、本发明的地层注灰方法，由于采用类钻头注灰旋流器接触蠕动性裂缝漏失层后注灰堵漏，相较现有技术而言，其可以打开蠕动性漏层，防止裂缝闭合，保证水泥浆顺利进入漏层，提高封固效果，并且类钻头注灰旋流器相较常规注灰工具(光钻杆)，该类钻头注灰旋流器不会产生抽汲压力，使注灰候凝的过程更加安全可靠。
2、本发明的地层注灰方法，在注灰封堵上部溢流层时，由于采用水泥分流器对溢流层进行注灰封固，相较光钻杆将注灰所用的水泥浆从垂直方向泵入井内，不易造成水泥和下部泥浆的互窜，产生大量混浆，保证了后期固结强度，并且水泥分流器能够保证后置液起到有效的隔离作用，防止水泥浆下沉。
附图说明
本发明借助于以下附图进行描述：
图1为根据本发明实施例的地层注灰方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的类钻头注灰旋流器的立体结构示意图；
图3为根据本发明一个实施例的水泥分流器的立体结构示意图。
【附图标记说明】
1：第一连接杆；11：耐磨焊点；
2：牙形结构；21：牙形齿；22：PDC复合片；
3：第二连接杆；
4：分流杆；
41：分流孔。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明实施例提出的地层注灰方法，在钻井过程中出现井漏时，如果井底钻头下方存在蠕动性裂缝漏失层，则采用第一固井工具接触蠕动性裂缝漏失层后注灰堵漏，以便通过第一固井工具接触蠕动性裂缝漏失层产生的剪切力将蠕动性裂缝漏失层的蠕动性裂缝打开。能够打开漏层裂缝并防止裂缝闭合，保证水泥浆能够顺利进入漏层裂缝，提高封固效果，在恢复钻进时，避免井漏失返。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
下面就参照附图来描述本发明实施例提出的地层注灰方法。
如图1所示，本发明实施例提出的地层注灰方法包括以下步骤：
S1、在钻井过程中，如果出现上溢下漏的情况，则先第一次注灰封堵下部漏失地层，再注灰封堵上部溢流层，之后下钻扫灰至井底，恢复钻进，若井漏失返，第二次注灰封堵下部漏失地层。
S2、在第二次注灰封堵下部漏失地层时，如果井底钻头下方存在蠕动性裂缝漏失层，则采用第一固井工具接触蠕动性裂缝漏失层后注灰堵漏，以便通过第一固井工具接触蠕动性裂缝漏失层产生的剪切力将蠕动性裂缝漏失层的蠕动性裂缝打开。
也就是说，钻井过程中发生上溢下漏事件，需要先注灰封堵下部漏失层，再注灰封堵上部溢流层，然后在恢复钻进井漏失返时，才能进一步判断井底钻头下方是否存在蠕动性裂缝漏失层，即在保证了上部溢流层的封固效果后，再进一步判断井底钻头下方是否存在蠕动性裂缝漏失层，并在判断井底钻头下方存在蠕动性裂缝漏失层时，采用第一固井工具接触蠕动性裂缝漏失层后注灰堵漏，以便通过第一固井工具接触蠕动性裂缝漏失层产生的剪切力将蠕动性裂缝漏失层的蠕动性裂缝打开。能够打开漏层裂缝并防止裂缝闭合，保证水泥浆能够顺利进入漏层裂缝，提高封固效果。
可选地，判断井底钻头下方是否存在蠕动性裂缝漏失层，包括：在井底钻头下方存在裂缝漏失层时，将钻头提离井底后开泵并转动顶驱循环，判断是否存在井漏现象；若无井漏现象，则将光钻杆接触井底后开泵循环，并继续判断是否存在井漏现象；若无井漏现象，则转动顶驱，并在井漏失返后，判断裂缝漏失层为蠕动性裂缝漏失层。判断方法简便，且判断准确。
进一步地，在本发明的一个实施例中，采用类钻头注灰旋流器接触蠕动性裂缝漏失层后注灰堵漏。
具体地，如图2所示，类钻头注灰旋流器包括牙形结构2和中空的第一连接杆1，其中，牙形结构2包括围绕圆柱面均匀分布的牙形齿21，牙形齿21的齿尖上固定有PDC复合片，第一连接杆1的杆壁上均匀固定有耐磨焊点；第一连接杆1的第一端与钻杆的出灰口连通，牙形齿21的齿底与第一连接杆1的第二端固定连接，牙形齿21的齿尖用于与所述蠕动性裂缝漏失层接触。优选地，在每一个牙形齿21的齿边上均匀排布有锯齿。
其中，使用类钻头注灰旋流器注灰堵漏有以下优点：
(1)结构简单，能够打开蠕动性漏层，防止裂缝闭合，保证水泥浆顺利进入漏层，提高封固效果；
(2)相较常规注灰工具，类钻头注灰旋流器不会产生抽汲压力，使注灰候凝的过程更加安全可靠。
进一步优选地，在每一个牙形齿21的齿边上均匀排布有锯齿。提高了牙形结构与蠕动性裂缝漏失层接触时产生的剪切效果。
可选地，第一次注灰封堵下部漏失地层包括：采用光钻杆注灰封堵下部漏失地层。
可选地，在注灰封堵上部溢流层时，下钻扫灰至溢流层以下，并采用第二固井工具对至少溢流层进行注灰封固，之后下钻扫灰至井底，恢复钻进。
进一步地，通过第二固井工具将注灰所用的水泥浆从水平方向泵入井内，其中第二固井工具为水泥分流器。
具体地，如图3所示，水泥分流器包括中空的分流杆4和中空的第二连接杆3，其中，分流杆4的第一端通过第二连接杆3与钻杆的出灰口连通，分流杆4的第二端封闭且朝向井底；在分流杆4的杆壁上均匀分布有分流孔41，以便将注灰所用的水泥浆从水平方向泵入井内。
其中，使用水泥分流器注灰封堵溢流层有以下优点：
(1)相较光钻杆将注灰所用的水泥浆从垂直方向泵入井内，水泥分流器将注灰所用的水泥浆从水平方向泵入井内，不易造成水泥和下部泥浆的互窜，产生大量混浆，保证了后期固结强度；
(2)水泥分流器能够保证后置液起到有效的隔离作用，防止水泥浆下沉。
根据本发明实施例的地层注灰方法，在发生上溢下漏事件时，采用水泥分流器对溢流层进行注灰封固，相较光钻杆将注灰所用的水泥浆从垂直方向泵入井内，不易造成水泥和下部泥浆的互窜，产生大量混浆，保证了后期固结强度，并且水泥分流器能够保证后置液起到有效的隔离作用，防止水泥浆下沉。采用类钻头注灰旋流器接触蠕动性裂缝漏失层后注灰堵漏，相较现有技术而言，其可以打开蠕动性漏层，防止裂缝闭合，保证水泥浆顺利进入漏层，提高封固效果，并且类钻头注灰旋流器相较常规注灰工具(光钻杆)，该类钻头注灰旋流器不会产生抽汲压力，使注灰候凝的过程更加安全可靠。使得上溢下漏事故得到有效解决，给后期施工带来了便利。
实施例1
一、基本概况：
FNHW5003井2018年8月24日开钻，钻至1197m地层出水溢流，钻井液密度为1.26g/cm3，后将密度升至1.38g/cm3将水层压住。钻进至1231m再次出水，钻井液入口密度1.30g/cm3，出口密度1.28g/cm3，调整钻井液密度为1.32g/cm3，出水现象未能有效解决，钻进至2061m时，长提后下钻遇阻且地层出水量增大，后井下复杂事故频发，经几次处理无法正常钻进，注灰回填封井(报废)。
FNHW5003A井2019年10月19日开钻，与FNHW5003井属同一平台，该井为FNHW5003井的重打井。2001年乌27井压裂注水，压裂层位为1380-1390m、1409-1427m，距离FNHW5003A井井口距离133m。11月13日15:30钻至井深1407m(乌尔禾组)发生井漏，钻井液密度1.28g/cm3，配7％堵漏泥浆泵入后提钻换常规钻具；11月15日下钻后，配5％堵漏泥浆试钻进5m，井漏井口失返，钻井液密度为1.27g/cm3；后配7％、9％堵漏泥浆堵漏后试钻进，井漏井口失返，再次堵漏后循环观察，井口返出泥浆密度降低，停泵井口有污染泥浆持续返出，地层出水溢流，根据FNHW5003的情况，判断出水位置在1120～1280m(克拉玛依下组)。关井观察立套压，立套压均为0MPa，开井后无溢流，期间出水13m3，后反复井漏、堵漏且伴有出水现象。
可见，采用常规注灰堵漏方法，即下光钻杆进行注灰堵漏，对FNHW5003A井井漏堵漏成功后，带堵漏剂试钻过程中，每揭开新地层都会发生失返性漏失，多次堵漏后还导致了上部溢流层出水。结合以往区块的经验及临近井(乌27井)压裂情况，判断漏失点为井底钻头下方，漏失类型为裂缝性漏失。
二、实施情况：
2019年11月17日注灰，注灰井段1180～1413m，注入坂土水泥浆12t，替浆85m3，为封堵上部溢流层做准备。11月18日下钻扫塞至1300m，做承压试验，承压2.1MPa，稳压1.8MPa。11月19日将钻头更换为如图3所示的水泥分流器，下钻注灰封固上部溢流层，注灰井段1150～1300m，换钻头扫灰1150～1413m。
11月22日扫灰至井底1413m井漏失返，将钻头提离井底后开泵并转动顶驱循环，无井漏现象，然后将光钻杆接触井底后开泵循环，无井漏现象，之后转动顶驱，井漏失返；11月23日提钻下如图2所示的类钻头注灰旋流器注灰，注灰期间漏失水泥浆10m3，11月24日扫灰塞至井底1413m，恢复钻进无漏失现象，注灰堵漏成功。
可见，采用类钻头注灰旋流器对井底钻头下方的蠕动性裂缝漏失层进行注灰时，能够打开漏层裂缝并防止裂缝闭合，保证水泥浆顺利进入了漏层裂缝，提高了封固效果，在恢复钻进时，避免了井漏失返。
综上所述，应对上溢下漏的井下复杂情况，需要先处理下部井漏地层，才能提高钻井液密度，以平衡上部溢流层，即此类复杂的处理过程应该是先堵漏再压井；使用水泥浆分流器进行注灰作业，能够有效的预防水泥浆下沉的问题，提高水泥后期的固结强度；类钻头注灰旋流器对地层具有攻击能力，能够产生一定的剪切力，撑开闭合的漏层裂缝，使水泥浆进入漏层，进而提高漏层封固的成功率。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包括”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。
Claims (10)
1.一种钻井裸眼地层注灰方法，其特征在于，包括以下步骤：
在钻井过程中，如果出现上溢下漏的情况，则先第一次注灰封堵下部漏失地层，再注灰封堵上部溢流层，之后下钻扫灰至井底，恢复钻进，若井漏失返，第二次注灰封堵下部漏失地层；
在第二次注灰封堵下部漏失地层时，如果井底钻头下方存在蠕动性裂缝漏失层，则采用第一固井工具接触所述蠕动性裂缝漏失层后注灰堵漏，以便通过所述第一固井工具接触所述蠕动性裂缝漏失层产生的剪切力将蠕动性裂缝漏失层的蠕动性裂缝打开。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断井底钻头下方是否存在蠕动性裂缝漏失层，包括：
在井底钻头下方存在裂缝漏失层时，将钻头提离井底后开泵并转动顶驱循环，判断是否存在井漏现象；
若无井漏现象，则将光钻杆接触井底后开泵循环，并继续判断是否存在井漏现象；
若无井漏现象，则转动顶驱，并在井漏失返后，判断所述裂缝漏失层为蠕动性裂缝漏失层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一固井工具为类钻头注灰旋流器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述类钻头注灰旋流器包括牙形结构(2)和中空的第一连接杆(1)，其中，
所述牙形结构(2)包括围绕圆柱面均匀分布的牙形齿(21)，牙形齿(21)的齿尖上固定有PDC复合片，第一连接杆(1)的杆壁上均匀固定有耐磨焊点；
所述第一连接杆(1)的第一端与钻杆的出灰口连通，所述牙形齿(21)的齿底与所述第一连接杆(1)的第二端固定连接，所述牙形齿(21)的齿尖用于与所述蠕动性裂缝漏失层接触。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在每一个牙形齿(21)的齿边上均匀排布有锯齿。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一次注灰封堵下部漏失地层包括：采用光钻杆注灰封堵下部漏失地层。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，在注灰封堵上部溢流层时，下钻扫灰至溢流层以下，并采用第二固井工具对至少所述溢流层进行注灰封固，之后下钻扫灰至井底，恢复钻进。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过所述第二固井工具将注灰所用的水泥浆从水平方向泵入井内。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二固井工具为水泥分流器。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述水泥分流器包括中空的分流杆(4)和中空的第二连接杆(3)，其中，
所述分流杆(4)的第一端通过第二连接杆(3)与钻杆的出灰口连通，所述分流杆(4)的第二端封闭且朝向井底；
在所述分流杆(4)的杆壁上均匀分布有分流孔(41)，以便将注灰所用的水泥浆从水平方向泵入井内。
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|---|---|---|---|---|
| CN1558983A (zh) * | 2001-08-02 | 2004-12-29 | ̩ | 用于堵漏的剪切敏感的堵漏流体及封堵地层区域的方法 |
| CA2873198A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-03-12 | Resource Completion Systems Inc. | Multi-stage well isolation and fracturing |
| CN205858263U (zh) * | 2016-04-25 | 2017-01-04 | 中国华电集团清洁能源有限公司 | 一种井下送入式挤注堵漏器 |
-
2020
- 2020-04-05 CN CN202010261892.6A patent/CN111287690B/zh active Active
Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 柴金鹏: "复合承压堵漏技术在AT16井中的研究应用", 《现代商贸工业》 * |
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| CN111287690B (zh) | 2021-06-22 |
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