第二章 漏层的特征及漏失影响因素.pdfVIP

第二章 漏层的特征及漏失影响因素 为了提高防漏、堵漏工艺技术的科学性、针对性、可行性与先进性，必须搞清漏层 特征，研究漏失影响因素及漏层分类。 钻井与完井过程中，井漏可以发生在任何地质年代形成的地层中，从第四系直至 元古界的各种岩性地层中，如粘土岩、砂砾岩、碳酸盐岩、岩浆岩和变质岩等。研究漏 失层特征，必须搞清上述漏失层中的漏失通道如何形成，其基本形态和分布规律。 第一节 漏失通道的形成 漏失通道按其形成原因可分为两大类，一类是自然漏失通道，另一类是人为漏失通道。 一、自然漏失通道 不同岩性的地层形成漏失通道的机理并不相同，下面按岩性分别加以阐述。 (一)粘土岩 粘土岩包括泥岩、页岩和黄土等。一般来说，泥、页岩发生井漏的可能性较小。但 其中一些较硬脆古老地层的泥、页岩，受地壳运动出露在地表或浅层，因构造运动而破 碎形成裂缝、风化作用形成溶孔或其它层间疏松形成漏失通道，易发生井漏。 中深井段和深井段泥岩因成岩作用(脱水收缩) 、异常高压和构造运动均能形成裂 缝，但这类裂缝长度短，宽度小，最大宽度 0.5mm 左右，一般为 0.05~0.1mm 。一般不 易形成漏失通道，但个别情况下，如裂缝发育宽度大，亦有可能形成漏失通道。 黄土是粘土岩中较特殊的一种，它是第四系陆相沉积物，其主要成分是粉砂和粘土。 陇东地区黄土的形成主要是盆地四周的沉积作用。沉积物来源于盆地周围高地，形成不 同地点的残积、坡积以及部分风积的沉积物。在沉积过程中，由于自然地理条件和气候 条件（由较湿热变成旱热）的改变，可能存在多次的沉积间断时间。由于这种间断沉积 作用，使黄土不论从颜色上还是从成份上都出现了数层或数十层的沉积层，层间还夹杂 有砂砾石或钙质结核等，其胶结物多为石膏、碳酸钙等盐类，耐水性差，当湿度增加时， 强度显著降低。黄土层具有多孔性和多洞性，节理发育，结构疏松，渗透性等特点。黄 土孔隙度高达 40 ％～50 ％，有大量根管和垂直方向的孔洞，其垂直方向的渗透性与水平 方向的渗透性差异很大，其垂直方向的渗透系数比水平方向的渗透系数大 4.5～37.5 倍， - 8 - 垂直节理有时延伸到地面，构成漏失通道，钻进时泥浆从井中漏至地面。此外，黄土的 大孔隙结构，当流体进入黄土后，降低了土粒间的粘结力，使结构变形，产生集中渗流， 形成很多地下空洞和暗流燧道，进而演变成洞穴，构成了特殊漏失通道，使井漏更趋严 重。通常刚钻开黄土层发生井漏时，泥浆还能返出，但越漏越严重，直至有进无出。 (二)砂、砾岩 砂、砾岩漏失通道按其成因主要可分为三类。 1．浅层、中深井段未胶结或胶结差的未成岩的砂、砾层 这类地层由砂粒或砾石构成，由于未胶结或胶结差，因而孔隙度大(大于 50％)， 孔隙连通性好，渗透率高达 10μm2 以上，构成孔隙性漏失通道。钻进这类地层极易发生 漏失。例如东疆三台、北三台、吐哈盆地表层砾石层，辽河油田浅层流砂层、馆陶组砾 石层等。 2．中、高渗透砂、砾岩层 孔隙是此类地层主要漏失通道。砂、砾岩孔隙按其成因可分为原生孔隙、次生孔隙 和混合孔隙等三类。 （1）原生孔隙：包括机械压实残留的孔隙、胶结物胶结后残余的孔隙和自生矿物 结晶后产生的晶间孔隙。 砂、砾石沉积后，其原始孔隙度达 40％～50％，随埋深的增加，在机械压实作用 下，改变了原始沉积的颗粒排列方式，砂、砾等碎屑颗粒分别由呈现游离状(极弱压实) →点接触状(轻微压实)→线接触状(中等压实)→镶嵌接触状(强压实)，孔隙度与渗透率 不断下降。当机械压实到一定程度时，机械压实对孔隙度与渗透率的影响明显减少，而 胶结作用的影响逐渐增大。胶结作用种类很多，包括自生粘土矿物的胶结作用、早期碳 酸盐矿物胶结作用、硅质胶结作用、黄铁矿胶结作用等。 此外，对原生孔隙产生影响的还有重结晶作用、蚀变作用和交代作用等。 （2）次生孔隙：包括粒间溶孔、铸模孔、生物碎屑溶孔、填隙物溶孔、收缩孔、 印模孔、粒内孔和微裂缝等。 次生孔隙的形成主要处于两个阶段： ①晚成岩阶段溶解和溶蚀作用形成次生孔隙。 此阶段泥质中有机质脱羧基作用产生CO2和蒙脱石释放的层间水进入孔隙形成酸性 水，破坏了原孔隙水矿物之间的化学平衡，对砂、砾岩层颗粒和填隙物的易溶组分进行 溶解、溶蚀作用，形成次生孔隙。此外，