钻井作业期间，钻井液部分或全部漏入地层被视为井漏或无返出漏失，出现这种情形最有可能的是钻遇了天然裂缝地层，作业者可能会面临环空无泥浆返出的完全漏失。这种情况下遇到的地层孔隙或裂缝往往会很大，一般堵漏材料很难堵住漏层，因此，发生严重井漏事件可能会导致钻井事故，而且代价高昂。
治愈严重井漏的新方法是向漏层设置堵漏塞（settable plugs），这个词用在泥浆上意思是堵漏浆在封堵漏层的过程中会形成胶化或固化的堵塞，当泵入井筒的堵漏浆脱离井眼漏入地层时，由于流速减慢，堵漏浆会迅速胶化或凝胶。这类堵漏产品的范例是交联聚合物（cross－linked polymers）或称黏性物质“gunks”。本文讲述的是严重井漏问题，除了介绍近期开发的堵漏材料外，还介绍几种不同的堵漏方法，目的是治愈或缓解钻井期间的井漏问题。
介绍
钻井作业期间发生井漏是一个非常棘手和麻烦问题，而且，出现这种情形会使钻井作业面临很大的潜在危险。环空循环的泥浆脱离井筒、部分或全部进入地层被称作井漏。本文谈到的地层正是所谓的“窃贼地层（thief formation）”
钻井作业过程中，钻井液或泥浆占去了总成本的5－10％，因此，任何的泥浆损失都会增加钻井总成本，甚至使总成本增加至25－40％，而且，还会产生大量的非生产时间。此外，因井漏造成的有害影响如卡钻、井喷、昂贵的弃井事件等都不应当忘记。还有，当发生储层堵漏导致产量下降时，试油和试采出现的最低产量甚至都会归咎于井漏。
当施加于地层的井筒总压力超过地层破裂压力时，任何井深都可能遇到井漏问题。通常，四种地层类型是导致井漏的原因：
Ÿ 天然或诱发性裂缝地层；
Ÿ 海绵或溶洞类地层；
Ÿ 高渗透性地层；
Ÿ 疏松性地层
实际上，天然裂缝地层是最主要的问题症结，遇到这类地层钻井液可能会漏光，地面无泥浆返出。许多堵漏材料和堵漏方法在钻井作业遇到井漏时都被用来尝试堵漏，恢复循环。通常会运用常规堵漏材料来处理井漏问题，如：碳酸钙、云母和含盐药剂。尽管这类堵漏材料对储层生产有伤害，对于封堵裂缝或溶洞地层，这类材料的堵漏效果还是不佳，原因是对于封堵裂缝开口来说，这些材料的颗粒尺寸都太小，而且，这类堵漏材料很大程度上会伤害储层，降低未来的油气产量。
最近，为了封堵大的裂缝漏层，人们使用化学活性的交联堵漏剂在井下高温高压环境下已显现出很好的堵漏效果。这些堵漏剂被交联剂、时间和温度所激活，在配制和设定恰当时，可以生成一种被形象为橡胶和海绵状的能顺应各种形状的物质，这种物质呈现出了一种良好的封堵效果，而且，经过酸处理可以很容易地除去堵塞，因此，这种材料不会损害地层。
这种交联聚合物堵漏法的首要好处是不存在堵塞钻头喷嘴的风险，第二个好处是能渗透进各种裂缝宽度。主要缺点是：由于交联反应开始于地面，交联堵漏剂夹杂在钻井液中，因此，堵漏剂在渗入漏层前可能存在提前胶化的问题。
严重井漏现象
发生井漏最棘手的问题是钻遇天然裂缝地层，遇到这种地层可能会导致泥浆全部漏失，环空无泥浆返出。在钻遇空穴或大裂缝时常常由于裂缝太大，常规堵漏材料往往无法封堵住漏层；因使用常规堵漏材料造成地层伤害则是另一个关注点。因此，许多大的石油公司投资研究不同的解决方法，改进一些错误且损害储层的堵漏方法。
治愈严重井漏的新方法是向漏层设置堵塞，堵漏浆在封堵漏层时会产生胶化或固化，与传统堵漏材料不同，可固化浆液的主要好处第一是不会堵塞钻头喷嘴，第二是能够渗入或浸入各种宽度的裂缝。在堵漏浆离开井筒漏入地层时，由于流速的减慢，堵漏浆应当会迅速胶化，形成凝胶，如交联聚合物。
为了应对严重无返出的井漏问题，已开发了许多种堵漏产品，并要求堵漏剂具备多种性能指标：
Ÿ 在高低压差两种情况下，堵漏剂必须能有效封堵漏层；
Ÿ 堵漏剂不会对泥浆的化学性能有损害性影响；
Ÿ 最终堵塞的切变强度应当足够高，必须能支撑住泥浆的液柱压力，但在洗井和注入时强度还需低到能被移除的效果；
Ÿ 堵漏剂应当具有可用和可控的设定时间，还应当具有多种用途，在油基泥浆、水基泥浆和混合泥浆钻井时都能使用；
Ÿ 堵漏剂必须能恢复储层的渗透率。
水泥塞
水泥塞设计用来封堵漏层，水泥浆渗入或挤入漏层、凝固和封堵地层空隙或裂缝，水泥浆也会填塞部分裸眼井段。如果水泥塞封堵失败，也可考虑其它选择。对于钻井承包商来说，堵漏是代价高昂的工艺，不但钻井液漏入地层，还可能耗费大量时间，如起下钻、侯凝等，同时，处理井漏还会花费大量资金投入。
活性剂（黏性物质）
被称为黏性物质的Gunk是一种柴油、斑脱土和水的混合物，水使混合物膨胀，因此，水会在最后阶段加入。许多活性反应剂采用双注入液形式，实际过程中使用两种液体，活性液以高排量经钻具泵入，而第二种反应液以同样的高排量从环空注入，两种液体的交界面设计在漏层附近相遇，这种交界面的湍流或紊流使两种流体混合，通常会迅速形成粘性和胶性的固体物质，通常被称作“gink”，然后，在环空加压，将固体物质挤入漏层
Gunk是一种用柴油与斑脱土配制的高浓度混合物，这种流体与水混合时会产生水合作用，形成一种硬塞。Gunks有一些缺点，第一，有时很难将其注入正确的位置；第二，柴油的使用对环境是不友好的，可能会违反环境法规。
交联聚合物凝胶
交联又称作交叉耦合，它的简单定义是：两种独立或不相干的聚合物链，通过缚住或连接两链进行的重新分组耦合，形成交联剂。配制时这种处理剂经过交叉链接被激活，形成一种被描述为像橡胶、海绵和能顺应各种形状的物质，下图展示的是交联聚合物凝胶。
终凝时间被定义为液体呈现为硬的粘弹性物质时所需的时间，这就是聚合复合物达到最大切变强度的时间。根据漏层深度和井底温度，通过采用缓凝剂或加速剂，凝固时间是完全可控的。对于大的天然裂缝或海绵状地层发生的井漏，交联聚合物已被设计为一种混合物，由高分子量交联聚合物、交联剂和中粗纤维堵漏材料组成。随着时间和温度的激活，混合物形成一种软到中硬、类似于橡胶的、顺应形状的、海绵状的固体凝胶。对于井底钻遇天然裂缝或海绵状漏层时，可以采用直接植入的方法将聚合物注入漏层，堵漏浆脱离钻头后要求迅速凝固。因此，设计用于天然裂缝或海绵晶簇状漏层的聚合物在堵漏剂预混时加入交联剂，并进行良好的搅拌。像交联聚合物一样，混合搅拌需在同一时间进行。
对于诱发性裂缝或地层基质漏层，如大范围微裂缝地层或渗透性地层，交联聚合物体系已重新设计为最大的渗透能力和更高的强度。遇到这种情况，混合物包括中等分子量交联聚合物和细纤维材料，当加入生物高聚物和以交联剂、时间和温度于一体激活时，会生成一种中到硬强度、橡胶似的、顺应裂缝形状的堵塞，如上图。
较小颗粒分布的桥接材料增强了交联聚合物堵漏浆渗透进毛细孔穴或诱发性裂缝漏层的能力。压力是另一个能影响聚合物凝固时间的因素，较高的压力会缩短聚合物体系的凝固时间，会使其更快的形成凝胶。最有效的凝胶堵塞对应的配方具有最高的粘弹性质（涉及凝胶的浓度）和切变强度。如果我们考虑两板之间宾汉流体的流动，为的是模拟封堵液侵入裂缝，会看到墙壁上的切变应力最大。描述墙壁方向切变应力的方程，τwall ，沿裂缝长度单位和裂缝宽度，w 是：
因此，为了确保有效堵漏，墙壁上的切变应力必须不超过屈服应力。屈服应力越高，能被凝胶支撑的压降值就越高。采用聚合物封堵裂缝开口可能导致不成功的其它因素还包括pH值、盐浓度及聚合物的比例／浓度等，这些属性应当与目标地层一致或兼容。
这一体系的一个主要缺点在于凝胶的放置，由于这种混合物的反应是在地面开始，因此，胶凝时间应当从开始到漏层这段时间，前面提到，胶凝时间取决于三个变量：井底温度、交联剂的浓度和搅拌时间。这些材料的注入和放置非常重要，因此，在堵漏前，一个好的将堵漏材料置入漏层的作业程序和方法是非常必要的。在钻一个可能的漏层之前，计划和建立一个预防和控制泥浆漏失的操作方案是至关重要的，决策过程中，正确的工艺流程是必不可少的。放置聚合物可能提到的方法有三个：
1、 注入（挤压）；
2、 泵和拉；
3、 回压堵漏剂；
根据漏层和井的情况可以使用第一种方法，而后两种方法有些冒险，作为标准程序不被推荐。
当今，由于一些材料方便使用和有效性好，在发生严重井漏时使用一些堵漏材料。例如一家石油公司在阿尔及利亚沙漠地区钻井中遇到无返出的严重井漏时使用了一种氯化钾／聚合物体系。这口井在井深1521m至1899m钻进期间发生了严重井漏，石油公司试着使用碳酸钙和各种纤维材料堵漏失败，总共漏失了365m3浆液，五次打水泥塞都无法止住井漏，在1899m的深度，16m3比重1．20g/cm3的交联聚合物堵漏浆通过311mm钻头的12．7mm喷嘴被替入漏层；在钻出聚合物堵塞后，钻井队循环泥浆完全返出地面，钻进持续进行，以10m/hr．的机械钻速钻至2748m，未出现泥浆漏失，在井深2325m时泥浆密度从1．20提至1．25g/cm3，之后没有再发生井漏。
一种剪切敏感的堵漏液（SSPF）
SSPF是一种设计研发的快速胶化堵漏液，它能在正常钻井作业中在其通过井底钻具组合（BHA）后迅速胶化，形成一种固体，治愈严重泥浆漏失。SSPF由一个单一“松散”或“剪切敏感”的逆乳液（油包水型乳化）组成。“松散”或“剪切敏感”这个术语定义的意思是所制的乳液对高剪切力具有一定程度的不稳定性。正是这种不稳定乳液被用来创造新的技术。 SSPF是从封装的交联剂在连续的油基液和水相中水溶性高分子环境下制备而成。乳化液是通过一种低浓度的亲油性表面活性剂或乳化剂来维持的，在这种“松散”状态下，交联剂的表面被油弄湿并留在油相中，尽管水滴很大，表面活性剂能在水滴周围形成良好的曲率。因此，从油相到水相交联剂出现最小的转移或迁移。如下图，高剪切变形前“松散”乳液的状态。
为了利用这种新乳液技术，必须获得最小的剪切门槛，以激发两种活性粒子或组分的化学反应。上面介绍的SSPF在穿过小孔、压降大于2．76MPa时，“松散的”逆乳液会经历非常快速的变形，当乳液被注入井下经过钻头时，所经历的高剪切力会引发乳液的界面膜破裂，使乳液急速转变成一种更稳定的直接状态（水包油）。在这一点上，乳液反转使交联剂变成现在的水连续相，引发或触发交联反应。如下图，高剪切变形后的乳液状态。
这次触发事件后的30秒到30分钟之间，液体交联形成一种坚硬的凝胶结构，交联凝胶的快速定型使凝固时间几乎与温度无关。SSPF是一种无水泥的、低固相的流体，具有与许多钻井液一样的流变性能，因此，这种流体容易进入高渗透性地层或漏层。急速转变的乳液在展现出任何凝胶化特性之前很快渗入漏层，在选定凝胶的凝固时间后，预计凝胶已将漏层封住，可以继续进行正常钻进。
在中东一口8 1/2’井眼1540－1589m的一段裂缝地层，这种材料的应用就是其中一个成功案例，漏失量超过114m3/hr．，盲钻持续至1591m，打水泥塞不成功，12．7m3 SSPF堵漏液以1．35m3/min的排量被替入井下，跨越钻头喷嘴产生的压降达3．4MPa，完整的替换作业完成后很快看到了稳定的泥浆返出，最后9．5 m3 SSPF堵漏液以0．69MPa的压力挤了7分钟。上提钻具一个单根，停泵，井筒静止60分钟，测到的漏失量为19 m3/hr．，漏失率降低了80％，最后，一次水泥塞堵住了漏层。
交联水泥 交联水泥（Cross linked Cements 简称 CC）可以帮助临时封堵极端井段，这种井段由于极严重井漏使钻井完井作业很难顺利完成。作为普通水泥浆，CC是一种水泥与裂缝材料结合混在凝胶液中的混合浆液。在井下环境中，CC能获得非常好的交联裂缝堵漏液的特点，并能达到快速一次将堵漏液安置到位的效果。堵漏后可用一种简单的盐酸处理方法去除，恢复储层原有的渗透率。CC在交联之前有一种宾汉流体的形态，而其在交联形态上的变化类似于一种携砂压裂液。
使用CC的一个范例是在阿根廷的内乌肯盆地。这个油田施工的几口井都出现了严重井漏，由于漏层位于非储层井段，因此选择了RCC（强力交联水泥浆），钻具下至漏层下方15m，一个搅拌罐中准备了4m3胶化水，是通过向水中加入千分之35的凝胶剂配成的，并让其水合15分钟；另一个搅拌罐装着所需的伴有1．2％缓冲液（通过凝胶体积算出的）的淡水，搅拌10分钟后，加入0．8％交联剂、0．2％防泡剂，最后，需要准备的4m3A级水泥浆被添加进去，胶化水和配制的浆液以0．5m3/min的排量被分别泵入，两种流体沿排出管线混合和交联，用1．1m3水作为前置液冲洗，然后，用0．8m3水替堵漏浆，接着泵入泥浆。上提钻具，观察堵塞顶部和堵漏效果。3小时等待后，重获循环，继续进行钻井作业，此次堵漏使钻进持续至设计井深。
酸溶性柴油斑脱土2水泥袋（AS－DOB2C）
这是一种井下混合黏性物质的处理方法，已证明在处理裂缝和晶簇类地层极端漏失时非常有效，其组分和命名在下表列出。虽然水泥对斑脱土的各种混合比有着不同应用，最成功的比例（大多数应用）已发现是“柴油斑脱土2水泥袋”（DOB2C）混合，比例是两袋水泥对一袋斑脱土（或膨润土），这种混合比配成的浆液对封堵漏层有着良好的凝胶强度和抗压强度，可有效保持密封。配制浆通常是批量混合，通过钻具泵入井下，当配制浆离开钻具时，泥浆（“M”成分）以一个计算的泥浆对配制浆的理想比例向环空下方回压，比例变化从1：1（软）到1：3（非常硬），而1：2的比例应用最为广泛。
DOB2C基本上是一种水泥堵漏法，因此会伤害地层；不过它可通过加入一种酸溶性桥接剂制成酸性物质，如配制浆加入碳酸钙成分。莫尔比石油公司从事的酸溶性DOB2C工作建议，理想的碳酸钙对水泥的重量比是50：50，例如50％的水泥用碳酸钙替换。莫尔比石油公司发现，为了使酸渗进DOB2C堵塞，水泥必须有对水最小0．08毫达西的渗透率。
