摘要

井漏是钻井工程中普遍存在的井下复杂问题，严重影响着钻井施工安全与钻井周期，井漏特征精细识别是高效治理井漏的关键。首先，综合测井、钻井、录井及地质等资料，结合漏层力学性质与物理机理分析，利用加权系数法，建立了基于“井漏综合指数”的井漏层位识别新方法。然后，研究了漏失通道类型及尺寸、漏失压差、漏失速度等井漏特征参数的定量分析方法，并给出计算模型，形成了多信息融合的井漏特征精细识别方法。该方法在X区块进行了实例分析，分析结果表明，X区块实际井资料的处理结果与现场实际漏失地层的层位、漏失类型及漏失速度等井漏特征基本吻合。井漏特征精细识别方法综合考虑了井漏的主要影响因素，利用其可以准确识别漏层的特征，为防漏堵漏技术优化及施工提供科学依据。

高渗透裂缝性、缝洞型地层钻完井过程中井漏严重且堵漏成功率低，建立井漏特征识别方法是防治井漏的关键，也是当前研究热点。根据漏失机理与发生原因，井漏可分为渗透性漏失、裂缝性漏失和溶洞型漏失，其中裂缝性漏失包括天然裂缝漏失和诱导裂缝漏失。漏失压差是分析井漏特征的关键参数。石林等人提出了地层极小漏失压力模型，并给出了漏失压差与地层孔隙压力、破裂压力的关系。国内外专家学者对漏失压差的见解不同，提出的模型也有差别，需根据实际地质工程条件选择合适的模型确定漏失压差。随着勘探开发不断深入，国内主要油田的井漏问题日渐突出，井漏层位确定方法也在不断发展。甘秀娥等人基于常规测井、成像测井资料分析，提出利用漏失层段测井响应特征来确定漏层的方法。钻井工程资料也广泛应用于确定井漏层位，陈钢花等人在传统立压变化测试法基础上，通过引入井径测井曲线，根据钻具组合和井身结构分段计算，使立压变化测试法趋于完善，井漏层位判断更加准确。

目前，多位专家对井漏特征识别方法进行了理论研究与实际应用探索，在漏失类型划分、漏失压力计算及漏失层位确定方法等方面均取得了进展。然而，目前国内外井漏特征识别一般局限于单一或部分信息资料，没有从多角度出发综合分析井漏的主要影响因素，缺乏对井漏主要特征参数的定量化分析，难以全面精细反映井漏特征。为此，本文综合利用测井、钻井、录井及地质等资料，建立了考虑漏失层位、漏失通道类型及尺寸、漏失压差、漏失速度等井漏主要特征参数的定量化分析模型，形成了井漏特征精细识别方法，提高了井漏识别的准确性，为防漏堵漏技术优化提供了科学依据。

1. 多信息融合的井漏特征识别基本原理

井漏是钻井过程中普遍存在的井下复杂情况，在各类地层中都可能发生。鉴于目前国内外井漏特征识别方法的局限性，提出了多信息融合的井漏特征精细识别方法。该方法充分利用多信息及多参数资料，综合测井、钻井、录井及地质等资料，建立了漏失层位、漏失通道类型及尺寸、漏失压差、漏失速度等关键参数的分析模型，以综合细化表征井漏特征。

首先，依据井漏产生的基本条件，并结合漏层力学性质与物理机理，建立了基于“井漏综合指数”的井漏层位识别新方法。针对渗透性漏失特点，通过分析物性参数确定平均孔喉半径，得到了渗透性井漏通道参数；对于裂缝性漏失，利用深、浅侧向电阻率测井资料计算裂缝开度，确定漏失裂缝尺寸。地层孔隙压力、地层破裂压力与井眼压力共同决定漏失压差大小。若地层存在原始漏失通道，则漏失压差主要为井眼压力与地层孔隙压力之差（压差漏失）；若为诱导裂缝性漏失通道，则漏失压差主要为井眼压力与地层破裂压力之差（压裂漏失）。然后，基于漏失层位、漏失通道类型及尺寸、漏失压差和漏失速度等井漏特征参数分析结果，形成了多信息融合的井漏特征精细识别方法。

2. 井漏特征参数分析

X区块为断鼻构造，发育4条断层，构造落实，但距离断层较近。实钻过程中，井漏情况日益增多，且堵漏困难，导致钻井液大量漏失，严重影响正常施工。据不完全统计，水基钻井液井漏14井次，共计漏失1758.3m³，油基钻井液井漏13井次，共计漏失2035.60m³。准确定位井漏层位是堵漏作业能否成功的关键。

2.1 井漏层位分析

基于发生井漏的基本条件，分析了井壁两侧正压差、岩石孔隙度、渗透率与漏失层的相关性，如图1所示。由图1可知，漏层井壁两侧正压差略高于非漏层，且漏层物性较好，二者在井壁两侧正压差上区分较明显，在物性上区分不明显，说明X区块井壁两侧正压差对井漏的影响较显著。

基于以上分析结果，综合地层孔隙压力、地层破裂压力、井眼压力等力学性质与岩石孔隙度、渗透率、岩石平均孔喉半径等物理性质，通过分析X区块已漏井资料，建立了采用加权系数法计算“井漏综合指数”、确定井漏层位的新方法，井壁两侧正压差较大、物性较好的渗透性地层容易发生井漏。因此，渗透性地层井漏综合指数经验公式为：

式中：ξ为井漏综合指数；r为地层平均孔喉半径，μm；D₅₀为钻井液固相颗粒粒度累计质量分数为时对应的粒径，μm；∆p_max，∆p_min为漏失压差的最大、最小值，MPa；φ_max，φ_min为孔隙度的最大、最小值；K_max，K_min为渗透率的最大、最小值，mD；α_Δp，α_φ，α_K分别为漏失压差、孔隙度、渗透率的权重。

权重由实际地层因素决定，对X区块已漏井相关数据进行总结，进行统计回归分析发现，该区块的权重α_Δp，α_φ，α_K分别取0.6，0.2和0.2时，井漏层位判断更为准确。井漏综合指数大于0.8，即可判断为井漏。

2.2 漏失通道类型及尺寸分析

渗透性地层的平均孔喉直径大于钻井液D₅₀的3倍时，在压差作用下，易发生渗漏；裂缝性地层的裂缝开度大于钻井液D₅₀时，在压差条件下易发生井漏。因此，将地层平均孔喉半径、裂缝开度作为2种典型漏失地层漏失通道评价参数。

 2.2.1 渗透性地层孔喉半径预测

1)孔隙度计算。单矿物含水泥质岩石模型适用于X区块孔隙度计算，主要利用密度测井值计算：

式中：ρ_b为密度测井测得密度，kg/L；ρ_f和ρ_ma分别为孔隙流体和岩石骨架的密度，kg/L；V_sh为泥质含量；ρ_sh为泥岩密度，kg/L；φ为岩石孔隙度。

2)渗透率计算。根据X区块实际资料分析结果，选用Timur公式计算渗透率：

式中：S_wb为束缚水饱和度；K为绝对渗透率，mD。

3)孔喉半径预测。先利用式（2）、式（3）计算地层的孔隙度与渗透率，然后计算地层的平均孔喉半径：

2.2.2 裂缝性地层裂缝开度预测

漏层双侧向测井响应特征能反映裂缝特征，利用其可以计算不同倾角下的裂缝开度。高角度裂缝开度的计算公式为：

低角度裂缝开度的计算公式为：

式中：w为裂缝开度，μm；C_LLS，C_LLD分别为深、浅侧向电导率，S/m；C_mf为钻井液滤液的电导率，S/m。

其中，裂缝倾角由深、浅侧向电阻率确定。

2.3 漏失压差计算模型分析

漏失压差是研究钻井液漏失性质的关键参数。从压差角度和井漏基本条件方面分析，漏失压差是井漏时井壁两侧流体的正压差。根据地层胶结压实程度与漏失通道特征，建立了不同井漏情况下的漏失压差分析模型。

高孔、高渗或存在天然裂缝、溶洞的地层，井筒内压力大于地层孔隙压力即可能发生井漏，漏失压差近似于：

式中：∆p为漏失压差，MPa；p_b为井眼压力，MPa；p_p为地层孔隙压力，MPa。

低孔、低渗胶结压实程度较好的地层，井筒内压力大于地层破裂压力，可产生诱导裂缝性漏失。诱导裂缝性漏失的漏失压差计算公式为：

式中：p_f为地层破裂压力，MPa。