一种裂隙发育地层地面钻井施工惰性材料循环堵漏方法与流程

本发明涉及地面钻井施工，具体为一种裂隙发育地层地面钻井施工惰性材料循环堵漏方法。

背景技术：

1、裂隙发育地层包括断层破碎带、煤层裂隙以及岩层节理等地层；由于该类地层中存在不同张开程度和不同发育状态的裂隙，在地面钻井施工过程中，钻井液容易沿裂隙进入地层，从而发生钻井液漏失；

2、钻井液漏失会影响井内钻井液的正常循环，使钻井液对井壁的支护作用以及对钻屑的携带作用受到影响，严重时还可能引发井壁失稳、卡钻等施工问题；因此，在裂隙发育地层进行地面钻井施工时，通常需要对漏失井段进行堵漏处理；

3、在循环堵漏施工中，堵漏材料随钻井液进入漏失井段，并在裂隙内聚集，以减小或阻止钻井液继续漏失；堵漏效果与裂隙条件、堵漏材料以及循环施工条件有关；当堵漏材料的颗粒尺寸与裂隙张开程度不相适应时，堵漏材料不易在裂隙入口形成有效封堵，可能影响堵漏效果；

4、此外，不同漏失井段的漏失情况、裂隙条件和井眼条件存在差异；若堵漏材料及循环施工参数与实际漏失情况不相适应，可能影响堵漏材料的悬浮、输送和封堵过程；同时，在循环堵漏过程中，还需要根据井口返浆情况判断堵漏材料的输送和封堵状态，以便确定后续循环操作；

5、因此，如何提高堵漏材料与裂隙条件及漏失情况之间的适配性，并提高循环堵漏施工过程的针对性和可控性，是裂隙发育地层地面钻井施工中需要进一步解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种裂隙发育地层地面钻井施工惰性材料循环堵漏方法，以解决上述背景技术中提出的现有循环堵漏施工中堵漏材料与裂隙条件及漏失情况适配性不足、堵漏施工针对性和过程可控性较差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种裂隙发育地层地面钻井施工惰性材料循环堵漏方法，包括：

3、确定地面钻井施工过程中的漏失井段，并获取所述漏失井段的漏失速度、裂隙张开度和井眼尺寸；

4、根据所述漏失速度确定所述漏失井段的漏失工况；

5、根据所述裂隙张开度分别确定惰性堵漏材料中最大颗粒、中等颗粒和小颗粒的颗粒尺寸，根据所述漏失工况确定所述惰性堵漏材料的种类和质量百分比浓度，并根据所述惰性堵漏材料的种类和质量百分比浓度调节钻井液漏斗粘度，根据所述井眼尺寸确定循环排量；

6、将具有所确定颗粒尺寸的所述最大颗粒、所述中等颗粒和所述小颗粒共同加入漏斗粘度调节后的钻井液中并进行搅拌，配制得到堵漏浆；

7、将钻具下放至所述漏失井段的上方，按照所述循环排量将所述堵漏浆循环泵入井内，使所述惰性堵漏材料随所述堵漏浆进入所述漏失井段的裂隙，并在所述裂隙的入口处形成桥塞；

8、在循环泵入所述堵漏浆的过程中，获取井口返浆情况，根据所述井口返浆情况判断堵漏效果，并根据判断结果控制所述堵漏浆的循环泵入。

9、作为本发明的进一步技术方案，所述最大颗粒的颗粒尺寸以估算得到的所述裂隙张开度为目标颗粒尺寸；

10、所述中等颗粒的颗粒尺寸为估算得到的所述裂隙张开度的1/3～1/2；

11、所述小颗粒的颗粒尺寸为估算得到的所述裂隙张开度的1/5～1/10。

12、作为本发明的进一步技术方案，所述惰性堵漏材料选自核桃壳、锯末、云母片、蛭石和棉籽壳中的至少一种，所述最大颗粒、所述中等颗粒和所述小颗粒分别由所选取的惰性堵漏材料构成。

13、作为本发明的进一步技术方案，当所述漏失速度小于15 m3/h时，确定所述漏失工况为轻微漏失工况，所述惰性堵漏材料为锯末；

14、当所述漏失速度大于或等于15 m3/h且小于30 m3/h时，确定所述漏失工况为中等漏失工况，所述惰性堵漏材料包括共同使用的锯末和核桃壳，且所述锯末和所述核桃壳分别包括所述最大颗粒、所述中等颗粒和所述小颗粒；

15、当所述漏失速度大于或等于30 m3/h时，确定所述漏失工况为持续漏失工况，所述惰性堵漏材料为锯末，并采用稠泥浆作为配制所述堵漏浆的钻井液。

16、作为本发明的进一步技术方案，在所述轻微漏失工况下，所述锯末的质量百分比浓度为2%～5%，所述钻井液漏斗粘度为30～35 s，根据所述井眼尺寸确定的循环排量为30～40 m3/h，循环泵入所述堵漏浆的时间为2～3 h。

17、作为本发明的进一步技术方案，在所述中等漏失工况下，所述锯末和所述核桃壳的总质量百分比浓度为5%～10%，所述钻井液漏斗粘度为35～40 s，根据所述井眼尺寸确定的循环排量为40～50 m3/h，循环泵入所述堵漏浆的时间为3～4 h。

18、作为本发明的进一步技术方案，在所述持续漏失工况下，所述锯末的质量百分比浓度为5%～10%，所述钻井液漏斗粘度为40～50 s，根据所述井眼尺寸确定的循环排量为40～50 m3/h，循环泵入所述堵漏浆的时间为3～4 h；

19、所述锯末分散于所述稠泥浆中，所述稠泥浆用于悬浮并携带所述锯末。

20、作为本发明的进一步技术方案，所述配制得到堵漏浆，包括：

21、根据所述惰性堵漏材料的种类和质量百分比浓度调节所述钻井液的漏斗粘度；

22、在搅拌所述钻井液的过程中，将所述最大颗粒、所述中等颗粒和所述小颗粒均加入所述钻井液中；

23、继续搅拌所述钻井液，使所述最大颗粒、所述中等颗粒和所述小颗粒分散于所述钻井液中，得到所述堵漏浆。

24、作为本发明的进一步技术方案，当所述井口返浆量相较于循环泵入所述堵漏浆之前增加，且尚未恢复至正常返浆量时，判定当前循环堵漏有效，并继续循环泵入所述堵漏浆；

25、当所述井口返浆量恢复至正常返浆量时，判定所述裂隙已完成封堵，并停止循环泵入所述堵漏浆。

26、作为本发明的进一步技术方案，在尚未达到对应的循环时间时，若所述井口返浆量相较于循环泵入所述堵漏浆之前未增加，则继续循环泵入所述堵漏浆；在达到对应的循环时间后，若所述井口返浆量相较于循环泵入所述堵漏浆之前仍未增加，则判定本次循环堵漏无效，并结束本次循环堵漏。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、本发明根据估算得到的漏失井段裂隙张开度，分别确定惰性堵漏材料中最大颗粒、中等颗粒和小颗粒的颗粒尺寸，并将三档颗粒共同用于配制堵漏浆，使惰性堵漏材料的颗粒尺寸与裂隙张开度相适应；由此，不同颗粒尺寸的惰性堵漏材料能够随堵漏浆进入裂隙，并在裂隙入口处聚集形成桥塞，为阻止钻井液继续进入裂隙提供条件；

29、本发明根据漏失速度确定漏失工况，并根据所述漏失工况确定惰性堵漏材料的种类和质量百分比浓度，使轻微漏失工况、中等漏失工况和持续漏失工况分别对应相应的堵漏材料体系，从而能够针对不同漏失工况配置堵漏浆，提高循环堵漏方法对不同漏失状况的适应性；

30、本发明根据惰性堵漏材料的种类和质量百分比浓度调节钻井液漏斗粘度，使钻井液的悬浮和携带能力与惰性堵漏材料相适应；特别是在持续漏失工况下，采用稠泥浆作为配制堵漏浆的钻井液，能够提高锯末在堵漏浆中的悬浮能力，减少锯末在配浆及循环输送过程中发生沉淀的可能性，有利于将锯末输送至漏失井段；

31、本发明根据漏失井段的井眼尺寸确定循环排量，使堵漏浆的循环输送条件与井眼条件相适应，从而有利于惰性堵漏材料随堵漏浆到达漏失井段并进入裂隙，避免循环排量与井眼条件不相适配而影响堵漏浆输送；

32、本发明在循环泵入堵漏浆的过程中获取井口返浆量，并以循环泵入堵漏浆之前的井口返浆量作为比较基准；根据井口返浆量是否增加以及是否恢复至正常返浆量判断堵漏效果，为控制堵漏浆的继续循环或者停止循环提供判断依据；

33、本发明根据井口返浆量的变化控制堵漏浆的实际循环过程，在井口返浆量增加但尚未恢复至正常返浆量时继续循环泵入堵漏浆，在井口返浆量恢复至正常返浆量时停止循环泵入堵漏浆，并在达到对应循环时间后井口返浆量仍未增加时结束本次循环堵漏；由此，能够使循环堵漏操作与实际堵漏状态相适应，提高堵漏施工过程的可控性，并有助于避免在已经完成封堵后继续进行不必要的循环；

34、本发明将漏失工况确定、颗粒尺寸匹配、堵漏材料选择、钻井液漏斗粘度调节、循环排量确定、堵漏浆配制、循环泵送以及返浆判断依次衔接，形成从堵漏方案确定到堵漏效果判断的完整施工流程，有利于提高裂隙发育地层循环堵漏施工的规范性和针对性。