软泥岩井壁失稳原因与技术对策

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富水软岩斜井局部失稳机理及治理对策

富水软岩斜井局部失稳机理及治理对策

富水软岩斜井局部失稳机理及治理对策吴学明;伍永平;张建华【摘要】宁夏清水营煤矿1号回风斜井局部破坏较严重,多次发生大面积顶板冒落.通过对冒落区现场调查,并根据现场工程地质条件,利用有限差分程序法和物理相似模拟实验,分析其顶板局部失稳机理,指出导水裂隙带和剪切变形局部化效应是导致有效应力变化和塑性区失稳的主要原因.提出对于冒落轻重区分别采用"锚-网-钢带-喷+11号矿工字钢棚梁"联合支护方案.工程效果表明,这种支护技术对于此类围岩是一种有效的经济支护方式.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2010(038)006【总页数】6页(P48-53)【关键词】富水软岩;斜井;局部失稳;治理对策【作者】吴学明;伍永平;张建华【作者单位】西安科技大学能源学院,陕西,西安,710054;教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西,西安,710054;西安科技大学能源学院,陕西,西安,710054;教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西,西安,710054;神华宁夏煤业集团,宁夏,银川,750004【正文语种】中文【中图分类】TD82局部失稳冒落是构造裂隙岩体井筒中常见的、存在安全隐患的、突发性工程事故,对其进行研究意义重大[1-10]。

工程实践表明,软岩的工程性质明显有别于其他类型的岩土体,特别是在水环境作用下,软岩的物理力学性质变化明显,尤其在水的物理冲蚀作用下发生结构破坏,极易软化甚至崩解,继而强度降低。

当前,对小范围井筒冒落治理的主要方法有锚杆索加固法[11]、注浆加固法[12]和锚杆网喷注联合支护法[13]。

这些方法虽然节约材料成本,施工迅捷,但支护后不能恢复井筒原貌且无法控制其后续冒落。

然而神华宁夏清水营煤矿斜井顶板局部冒落不同于普通冒落。

冒落区表现为长度长,高度大,冒落点分散;岩性主要以(粗、细、粉)砂岩、泥岩、砂质泥岩为主,岩石较松散,抗压强度低;岩块的坚固性系数在0.001~3.58;岩体的结构、组织及所处的地质环境多表现为软弱、风化、碎裂、多相网状结构节理面,遇水弱化或膨胀。

处理泥页岩的坍塌掉块

处理泥页岩的坍塌掉块
⑤、井径扩大,测井遇阻卡。 3、井径不稳定的原因: 1)、力学因素: ①、原地应力状态:未钻井前,地层内部的应力。 a、上覆地层压力; b、水平地应力。
处理泥页岩的坍塌掉块
②、地层被钻开后所引起的井眼围岩应力状态的变化; ③、造成井壁力学不稳定的原因:
井壁力学稳定的必要条件:P液> P地 。
2)、物理化学因素: ①、地层的岩性(组分);
处理泥页岩的坍塌掉块
井塌可能发生在各种岩性、不同粘土矿物种类及含量的地层中;但 严重井塌往往发生在下述地层中。 1、层理裂隙或破碎的各种岩性地层。 2、孔隙压力异常的泥页岩。 3、处于强地因力作用的地区。 4、厚度大的泥岩层。 5、生油层。 6、倾角大易发生井斜的地层等。
处理泥页岩的坍塌掉块
2.井壁不稳定现象 (1)井塌的现象 钻井或完井过程中发生井塌他会出现以下现象:
处理泥页岩的坍塌掉块
钙离子为两价离子,有较强的静电作用,能与粘土紧密地连接在 一起。钙离子还可以与页岩中的二氧化硅起作用使粘土转化为非膨胀 性的钙硅酸盐,使井壁稳定。此外,钙离子优先与钾离子在水化粘土 颗粒上发生盐基交换。所以,钾钙基钻井液中的钙离子能减少钾离子 的消耗量,使更多的钾离子进入页岩而有利与井壁稳定。
4、钻井泵能正常使用;
5、钻井液全套性能测试仪。
处理泥页岩的坍塌掉块
(三)、操作步骤: 设:钻至泥页岩地层时,坍塌掉块较严重,极大地影响钻井液性能和正 常钻进。处理:加入1%JT888、3%SAS、1%MV-CMC,用BaSO4↑ρ(由 1.15g/cm3 ↑1.20g/cm3). 1、分析井下情况,制定正确的处理方案. 2、确定所需处理剂和加入比例; 3、计算处理剂加量: ①、JT888加量:m1=1×1%=1×0.01=0.01t=10Kg; ②、SAS加量:m2=1×3%=1×0.03=0.03t=30Kg; ③、MV-CMC加量: m3=1×1%=0.01t=10Kg; ④、BaSO4加量: m重=V原· ρ重· (ρ重﹣ρ原)/(ρ重﹣ρ加) =1×4.0(1.20﹣1.15) / (4.0﹣1.20)=0.2/2.8=0.071t=71Kg 。

软泥岩井壁失稳原因与技术对策

软泥岩井壁失稳原因与技术对策

软泥岩井壁失稳原因与技术对策<网络与相关文献资料整理>一、软泥岩的特点与钻井液技术对策软泥岩属于层理裂隙不发育的岩体,地层组构特征:粘土矿物以伊蒙无序间层为主;大多属于第三系或白垩系地层,成岩程度低,呈块状,处于早成岩期;分散性强,回收率大多小于20%;阳离子交换容量高,15-30mmol/100g土;泥岩易膨胀,膨胀率高达20-30%;绝大部分地层属于正常压力梯度,极个别地区此类地层出现异常压力梯度;岩石可钻性级别低,小于1级~3级。

钻遇软泥岩地层的潜在井下复杂情况为:造浆性强,地层自造浆密度高,切力大,含砂量高;钻井过程中易缩径,起钻遇卡拔活塞,灌不进钻井液,处理不当易发生卡钻、井塌、下钻遇阻、划眼、蹩泵、井漏;阻卡井段固定,以700m~1500m井段最为严重。

典型区块为我国东部油田明化镇组泥岩。

软泥岩中井壁不稳定发生原因:泥岩中伊蒙无序间层吸水膨胀、分散、缩径;高渗透砂岩形成厚泥饼;钻速高,环空钻屑浓度过高。

软泥岩中的钻井液技术对策:采用强包被的聚丙烯酸盐聚合物、两性离子聚合物、阳离子聚合物、正电胶阳离子聚合物、正电胶等类型钻井液;对于直径等于或小于f244mm的井眼,应采用低密度、低粘、低切钻井液,提高返速,使环空钻井液处于紊流;对于直径等于或大于f311mm的井眼,在保证钻屑携带前题下,应尽可能降低粘切,提高钻井液的抑制性与返速,降低滤失量,改善泥饼质量;控制环空钻屑浓度;搞好固控。

应用实例:BZ25-1油田。

前期28口井钻井中使用的小阳离子钻井液(JFC)存在的主要问题为:机械钻速低、伴有憋泵抬钻具现象,并且钻井液的流变性难以调控,维护困难。

后期钻井过程中采用抑制性更强的聚合醇钻井液(PEM),虽然聚合醇钻井液的抑制性和机械钻速提高了,但是井壁稳定和起下钻遇阻问题却更为突出,钻井时效反而降低,具体表现为以下几个方面:(1)明化镇组大段活性软泥岩地层钻进过程中憋钻、卡钻严重,倒划眼困难,甚至出现倒划眼时间超过钻井时间。

第八章井壁稳定

第八章井壁稳定

2、井壁失稳与岩石破坏类型的关系 井壁失稳(unstable borehole)时岩石的破坏类型主要有两种: 拉伸破坏(tensile failure)、剪切破坏(shear failure )。 剪切破坏又分为两种类型: 一种是脆性破坏,导致井眼扩大,这会给固井、测井带来问题。 这种破坏通常发生在脆性岩石中,但对于弱胶结地层由于冲蚀作用 也可能出现井眼扩大; 另一种是延性破坏,导致缩径,发生在软泥岩、砂岩、岩盐等 地层,在工程上遇到这种现象要不断地划眼,否则会出现卡钻现象。 拉伸破坏或水力压裂会导致井漏,严重时可造成井喷。 实际上井壁稳定与否最终都表现在井眼围岩的应力状态。如果 井壁应力超过强度包线,井壁就要破坏;否则井壁就是稳定的。
一、井壁不稳定的危害
在我国各大油田的长期勘探开发过程中,井壁不稳定问题一直 比较突出。如环渤海湾地区主要表现为馆陶、明化镇组泥页岩地层 的水化膨胀,造成缩径卡钻事故;东营底、沙河街、孔店组泥页岩 地层的剥落掉块,造成井径扩大(out of gauge hole )、坍塌卡钻 (stuck drill pipe )、电测质量低下、固井不合格等工程事故; 一些特殊层位如:生物灰岩、裂隙性玄武岩、软弱砂岩的井塌井漏 等。
(公式复杂) ,再利用破坏准则(failure criterion )求解。
三、井壁破裂的判据
对于拉伸破坏一般采用最大拉应力理论:
3 Pp t
其中 3 为井壁上的最小主应力; t 为地层的抗拉强度。
对于直井,均匀水平地应力的情况,有:
Pf Pw 2 h t Pp
对于直井,非均匀水平地应力的情况 :
pw 图8-1 井壁围岩的应力分析
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浅析钻井井壁失稳的原因及预防措施

浅析钻井井壁失稳的原因及预防措施

浅析钻井井壁失稳的原因及预防措施长期以来,井壁失稳一直是困扰钻完井施工的一个主要难题。

特别是近年来,钻井面临的地质条件越来越复杂,且水平井、大位移井、分支井等复杂结构井越开越多,这使得钻完井过程中的井壁失稳问题更为突出。

本文是从井壁失稳的原因出发,探讨相关预防措施。

1 井壁失稳的原因从理论上,产生井眼失稳的根本原因,在于井眼形成过程中井眼周围的应力场(包括化学力)发生了改变,引起井壁应力集中,井内钻井液柱压力未能与地层中的地应力建立起新的平衡。

1.1 地质方面的原因除了高压油气层的影响外,地层的构造状态的影响是造成井壁失稳坍塌卡钻的最重要的地质方面的原因。

原始地应力,地壳是在不断运动之中,于是在不同的部位形成不同的构造应力(挤压、拉伸、剪切)。

当这些构造应力超过岩石本身的强度时,便产生断裂而释放能量。

但当这些构造应力的聚集尚未达到足以使岩石破裂的强度时,它是以潜能的形式储存在岩石之中,待机而发,当遇到适当的条件时,就会表现出来。

岩石本身的性质,由于沉积环境、矿物组分、埋藏时间、胶结程度、压实程度不同而各具特性。

泥页岩孔隙压力异常,泥页岩是有孔隙的,在成岩过程中,由于温度、压力的影响,使粘土表面的强结合水脱离成为自由水,如果处于封闭的环境内,多余的水排不出去,就在孔隙内形成高压。

钻井时,如果钻井液的液柱压力小于地层孔隙压力,孔隙压力就要释放。

如果孔隙和裂缝足够大且有一定的连通性,这些流体就会涌入井内。

1.2 物理化学方面的原因井壁失稳坍塌卡钻的物理化学方面的原因表现在岩石的水化膨胀、毛细管作用和流体静压力等,即与水的存在密切相关。

只要使用水基钻井液,只要有水的存在,就有泥页岩的水化膨胀和坍塌问题。

经过大量研究发现,泥页岩中的粘土含量、粘土成分、含水量及水分中的含盐骨对泥页岩的吸水及吸水后的表观有密切关系,泥页岩粘土含量越高,含盐量越高、含水量越少则越易吸水水化。

蒙脱石含量高的泥页岩易吸水膨胀,绿泥石含量高的泥页岩易吸水裂解、剥落。

钻井井壁失稳思考

钻井井壁失稳思考
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(12三、)井壁失稳的处理
4、井壁失稳后的处理措施:
① 选择合适的钻具结构和钻头类型(松软地层、硬地层); ② 选择合适的划眼畅通井眼措施(松软地层、硬地层); ③ 软地层防出新眼的划眼方式(“冲、通、划”、“拨放点划”); ④ 划出新眼时的处理; ⑤ 硬地层划眼注意事项(防蹩钻); ⑥ 严重阻卡时的应急处理; ⑦ 稠浆“封井”或“段塞携带”注意事项等。
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(三)12井、壁井失壁稳失的稳分的析处及理处理
3、硬脆性地层防塌体会
(1)硬脆性地层坍塌机理; (2)防塌思路; (3)防塌措施:
① 强化“吸附”泥饼和迅速“充填裂纹”的概念,重视膨润土含量; ② 强化“沉积”泥饼的概念,“高粘切”改变流型,促进“层流”护壁; ③ 借助油性润滑剂改变井壁润湿特性; ④ 研究地层沉积环境,改进钻井液液相性质(矿化度); ⑤ 定期用“稠浆”封井,确保起下钻顺利,减少“拨动”效应; ⑥ 控制起、下钻速度和钻柱旋转速度,减少对井壁碰撞等。
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(四)岩盐、高压盐水层的处理
① 选择合适的钻井液体系; ② 适当提高钻井液密度; ③ 根据蠕变速率确定施工工艺;
④ 简化底部钻具组合; ⑤ 采取“少钻多划”的方式; ⑥ 采用扩眼和随钻扩眼措施; ⑦ 防止套管挤毁变形; ⑧ 高压盐水层喷、漏同存时施工注意事项等。
根据温度、压力确定 钻井液密度示意图
(三)井壁失稳的分析及处理
1、防塌的常规做法
(抑制、物理、携带、稳定)
(1)浅层流砂、松散地层
(物理:稠膨润土浆护壁,携带,“悬浮”)
(2)易水化膨胀泥岩地层
(抑制:抑制水化;物理:利用微扩眼器、射流、返 速、低粘切泥浆扩径)
(3)易剥蚀垮塌页岩地层
(物理+抑制:封堵防塌、抑制防塌)

钻井过程中井壁失稳的原因分析及预防探讨

钻井过程中井壁失稳的原因分析及预防探讨

钻井过程中井壁失稳的原因分析及预防探讨作者:唐伦帅方曦来源:《中国化工贸易·中旬刊》2017年第09期摘要:钻井施工过程中,井壁失稳的原因是错综复杂的,有力学的原因,有化学的原因,还有工程方面的原因。

本文主要是从这个三个方面入手对井壁失稳的原因展开分析,探讨从合理选择钻井液密度、优选防塌剂和完善工程措施三个方面保障井壁稳定,提升钻井施工效率和安全性。

关键词:钻井;井壁失稳;钻井液钻井过程中井壁失稳易造成井壁垮塌、缩径、漏失、卡钻及储层污染等井下事故,严重制约了油气田勘探开发的发展。

在油气勘探开发中钻井费用占了勘探开发总费用的50%~80%。

井壁失稳的原因是错综复杂的,有力学的原因,有化学的原因,还有工程方面的原因,总之是地层原地应力状态、井筒液柱压力、地层岩石力学特性、钻井液性能以及工程施工等多因素综合作用的结果。

1 井壁失稳的原因井壁失稳问题的诱因很多,概括起来可分为天然和人为两个方面:天然因素主要有地层岩性、地层强度、粘土矿物的类型、地层倾角、孔隙度以及孔隙流体压力等;人为可控因素主要有钻井液的性能、地层裸眼时间、钻井液的对井壁的冲刷作用、激动压力、井眼轨迹等。

1.1 力学因素井内钻井液液柱压力起到了一定的支撑所钻岩层原本提供的支撑作用,井壁处原本的三向应力平衡被破坏,使得井眼周围应力重新分布。

当井内液柱压力小于地层孔隙压力时,可能使井壁岩石产生剪切破坏,对于塑性岩石这个时候通常会导致缩径问题,而脆性岩石则会产生坍塌掉块,造成复杂情况。

地层强度对浅井井壁稳定性有着显著的影响,大幅度提高钻井液密度可以解决如浅部地层强度太低的问题。

但是对于深部泥页岩地层,由于其具有极强的粘土矿物的水敏性,简单依靠增大钻井液密度来平衡地层压力是不可取的,甚至会造成井漏或者垮塌。

1.2 化学因素泥页岩主要由水敏性粘土矿物组成,其与钻井液中的水的相互作用是必然的。

由于泥页岩结构和组分上的特点,采用不同的钻井液体系,这种作用的差别也是很大的,离子交换作用、渗透作用、水沿泥页岩的微裂隙的侵人以及毛管力作用产生的渗析强度都有明显影响。

井壁垮塌的处理

井壁垮塌的处理

井壁垮塌的处理钻井十分公司摘要2020年在高庙F井二开、三开施工中,因井壁垮塌给施工带来了很多困难,尤其是在三开,由于井壁失稳垮塌掉块严重,大小不一的掉块较多,起下钻经常遇卡、遇阻,划眼困难,甚至造成卡钻。

经过现场多方面的处理,井下有了明显好转。

本文结合现场情况,对施工的难点和处理措施做分析总结。

主题词垮塌、卡钻、遇阻、划眼一、井下基本情况2020年7月17日11:30以1.90g/cm3的泥浆密度三开,2020年7月24日24:00根据井下情况,泥浆密度逐渐调至2.00 g/cm3,钻进至3018m双泵循环泥浆2小时,当时活动钻具正常,停泵后起钻因遇卡,花了3个小时才起出1根单根,后来采用高密度钻井液双泵带砂,返出大量掉块,大约有0.40方。

2020年7月26日1:30泥浆密度上调至2.05 g/cm3后继续起钻,至26日4:00拔出3根单根,当时提放、倒划眼拔单根都困难,返出只有少量较小掉块;至26日8:00注入密度2.45 g/cm3、粘度183S的泥浆25方循环带砂,返出只有少量较小掉块。

2020年7月26日8:00钻井液密度提高到2.10 g/cm3,拔单根仍困难,至26日20:00拔单根起至2748m,拔单根时返出少量蹩碎的小掉块,偶尔见有较大掉块,直径在4~5cm,当时只能开单泵。

2020年7月28日 15:00下钻至2818m遇阻;至2020年7月29日8:00开双泵划眼,划眼时连续有1~4 cm大小的掉块返出,扭矩频繁上升蹩钻,最高扭矩达到3.55KN·m,上提偶尔有挂卡现象; 29日4:00以GRL-1及井壁封固剂FGL配高粘段塞泥浆循环一次,带出最大掉块长达12.5cm、宽9.5cm、高2.5cm,重约500克。

至7月30日12:30划眼到底,钻进中,开双泵注入密度2.35 g/cm3、粘度210S的泥浆10方,返出10多块1~5㎝和1块长13㎝、宽10㎝的掉块。

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软泥岩井壁失稳原因与技术对策<网络与相关文献资料整理>一、软泥岩的特点与钻井液技术对策软泥岩属于层理裂隙不发育的岩体,地层组构特征:粘土矿物以伊蒙无序间层为主;大多属于第三系或白垩系地层,成岩程度低,呈块状,处于早成岩期;分散性强,回收率大多小于20%;阳离子交换容量高,15-30mmol/100g土;泥岩易膨胀,膨胀率高达20-30%;绝大部分地层属于正常压力梯度,极个别地区此类地层出现异常压力梯度;岩石可钻性级别低,小于1级~3级。

钻遇软泥岩地层的潜在井下复杂情况为:造浆性强,地层自造浆密度高,切力大,含砂量高;钻井过程中易缩径,起钻遇卡拔活塞,灌不进钻井液,处理不当易发生卡钻、井塌、下钻遇阻、划眼、蹩泵、井漏;阻卡井段固定,以700m~1500m井段最为严重。

典型区块为我国东部油田明化镇组泥岩。

软泥岩中井壁不稳定发生原因:泥岩中伊蒙无序间层吸水膨胀、分散、缩径;高渗透砂岩形成厚泥饼;钻速高,环空钻屑浓度过高。

软泥岩中的钻井液技术对策:采用强包被的聚丙烯酸盐聚合物、两性离子聚合物、阳离子聚合物、正电胶阳离子聚合物、正电胶等类型钻井液;对于直径等于或小于f244mm的井眼,应采用低密度、低粘、低切钻井液,提高返速,使环空钻井液处于紊流;对于直径等于或大于f311mm的井眼,在保证钻屑携带前题下,应尽可能降低粘切,提高钻井液的抑制性与返速,降低滤失量,改善泥饼质量;控制环空钻屑浓度;搞好固控。

应用实例:BZ25-1油田。

前期28口井钻井中使用的小阳离子钻井液(JFC)存在的主要问题为:机械钻速低、伴有憋泵抬钻具现象,并且钻井液的流变性难以调控,维护困难。

后期钻井过程中采用抑制性更强的聚合醇钻井液(PEM),虽然聚合醇钻井液的抑制性和机械钻速提高了,但是井壁稳定和起下钻遇阻问题却更为突出,钻井时效反而降低,具体表现为以下几个方面:(1)明化镇组大段活性软泥岩地层钻进过程中憋钻、卡钻严重,倒划眼困难,甚至出现倒划眼时间超过钻井时间。

(2)起下钻遇阻严重,基本都采用倒划眼的方式进行。

(3)在泥岩井段地层钻进过程中钾离子消耗较快,必须及时补充KCl,只有维持钾离子含量大于15000mg/L才能控制聚合醇钻井液粘度的增长,因此一口井的KCl用量可能达到60-70吨。

根据BZ25-1油田现场情况及对活性软泥页岩井壁稳定机理进行分析,采用无机盐抑制的方法并不能从根本上解决活性泥页岩井壁膨胀、遇阻现象。

井内的水基钻井液与活性泥页岩都存在着比较复杂的物理-化学作用,井壁失稳的物理因素主要有水力传递、渗透作用、离子和压力传递,化学因素主要有离子交换、膨胀压的改变。

室内研究认为适合于大段活性软泥页岩钻井的钻井液应具有如下特性:1)钻井液应具有很好的携砂和润滑能力,能够有效地将钻屑带到地面,以避免钻屑在钻井液中停留过长而消耗处理剂并增加钻井液固相含量。

2)钻井液应在现场施工过程中具有强的包被抑制性,保证钻屑不水化分散和钻井液性能的稳定。

3)具有较高的固相容量限。

4)软抑制。

这是钻井液设计思路的关键,传统的无机盐(尤其是KCl)抑制的方式不可取,不仅不能有效地抑制地层的水化膨胀,还会造成近井壁带硬化(硬抑制),给起下钻带来一系列问题。

室内研究采用软抑制,即通过研究合成具有适度分子量和高的正电荷的有机物作为抑制剂,通过正电荷压缩双电层抑制黏土水化膨胀,使近井壁地层不至于变硬。

5)在软抑制的基础上提高膜效率,可有效减缓压力的传递和滤液的侵入,进一步增强活性软泥页岩的稳定性。

室内研究最终优选了适合于大段活性软泥页岩地层的有机正电胶(PEC)钻井液。

二、软泥岩钻井的相关技术问题(1) 钻井液体系的选择对于软泥层的钻进,首先是钻井液体系的选择,要求钻井液必须具有强抑制性。

(编者注:目前也有观点认为在软泥岩钻井中钻井液抑制性过高或过低都是不利的,但尚无量化标准)。

目前,在钻软泥岩地层时,70% 以上用的是欠饱和/饱和盐水钻井液。

这是因为盐水钻井液具有脱水作用,井壁处的泥岩遇盐水脱水、收缩,缓解了水化膨胀趋势,有利于井壁稳定。

(2) 冲蚀-蠕变的平衡对于蠕变速率较小的情况,采用大排量、低粘切钻进,增大钻井液对井壁的冲蚀作用,冲蚀作用增大井径扩大率,并使井径扩大率的速率与蠕变缩径的速率基本保持在一个动态平衡状态。

此过程要考虑加重材料、坂土、钻屑在井壁上的吸附速率和吸附累积量。

在酒东油田的丰一井软泥岩施工中,为了控制软泥岩的缩径,采用通常的提密度的方法,密度从1.18g/ cm3 提高到1. 45g / cm3,井下阻卡情况不但没有得到缓解,反而加重。

后降密度至1.25g/ cm3 井眼趋于稳定。

分析原因认为:密度提高后,钻井液中的固相含量由7% 增大到12%,固相粒子在井壁上的吸附速率和吸附量增大,另一方面,提密度后,粘切升高,减弱了钻井液对井壁的冲蚀作用,致使井径扩大率增大速率小于蠕变缩径的速率造成阻卡。

因此,对于蠕变速率较低的地层,通过提高钻井液的上返速度、降低粘切、增强絮流对井壁的冲蚀,能有效减弱和控制软泥岩的缩径。

(3) 分散-抑制的平衡软泥岩地层钻进,由于其水化分散能力特别强,要求钻井液具有很强的抑制性,以减弱钻屑在钻井液中的分散和井壁泥岩的水化、分散、膨胀,坂土含量控制在3%以下。

在酒东油田,使用阳离子钻井液,充分利于小阳离的粘土稳定作用,通过调整不同分子量小阳离子配比,增强粘土的稳定性。

在以大阳离子作为包被剂的同时,以阳离子降滤失剂( HS- 1) 降低滤失量的同时,保持体系的强抑制特性。

由于三种主处理剂均加入了抑制剂,在土粉基本不分散的情况下,滤失量很高,但井下阻卡没有明显加剧。

相反,在丰一井的软泥岩钻进中,先在套管用腐植酸钠将中压滤失量降至4mL,井下阻卡特别严重。

分析认为是加入腐植酸钠后,虽然滤失量很低,但腐植酸钠具有较强的分散能力,加剧了近井壁泥岩的分散,并且低滤失量减弱了钻井液对井壁的冲蚀作用,造成缩径。

(4) 钻井液的润滑性软泥岩层钻井中,由于其粘弹性很强,钻屑极易粘附在扶正器、钻头、钻杆接箍处,造成泥包而引发阻卡。

因此在钻进中要加入足量的润滑剂和防泥包剂。

酒东油田软泥岩钻井中,选用阳离子乳化沥青作为主润滑剂(润滑抑制型沥青),在使用用防泥剂的同时,配合使用消泡剂,有效地防止了泥包的发生。

(5) 短起下作业软泥岩层钻井中的短起下作业特别重要,有利于及时修正井眼,破坏因蠕动向井眼内移动的软泥岩。

实际钻井中应当根据软泥岩缩径速率的变化,每钻进50-150m进行一次短起下作业。

三、钻井中缩径卡钻的特点与预防(1) 缩径卡钻的特征对钻具来说,遇钻点只发生在钻头或扶正器位置。

对地层来说,遇钻点固定于某一个或几个井段,离开该井段,不管是起钻还是下钻,皆畅通无阻。

缩径卡钻仅发生在起钻或下钻过程中,钻头在静止时不会发生卡钻,除非钻头在石膏层井段。

缩径遇阻,开泵循环是没有效果的,而不像岩屑遇阻,一开泵循环,起钻就顺利。

缩径卡钻像粘附卡钻一样,泵压、井口返浆及钻井液性能皆无变化。

(2) 缩径的种类泥页岩缩径:浅层泥页岩,主要成分是钠基蒙脱石,吸水后晶格增大,岩石膨胀,而且连接力仍然很强,不发生剥落,导致井径缩小。

中深层软泥岩,因其含水量和孔隙压力异常高,地层被钻穿后,在其上覆盖压力作用下,产生塑性变形,使井眼缩小。

砂岩缩径:砂岩渗透性强,当钻井液中固相含量高时,易形成很厚的泥饼,从而发生缩径。

盐膏层缩径:石盐易发生蠕变,石膏吸水易发生膨胀,二者均可井眼缩小。

钻头外径磨小发生缩径卡钻:钻头使用到后期,外径磨小,形成一小段井眼,下钻太快,发生卡钻。

井眼弯曲发生缩径。

错把大一级的钻头下入小一级的井眼中。

堵漏时发生缩径:堵漏时将钻井液比重、粘度调的特别高,以致在井壁上形成很厚的假泥饼,使井眼缩小。

地层错动,造成井眼横向移动发生缩径。

(3) 缩径卡钻的预防从钻井液上预防缩径:在无剥落但缩径地层,用清水加聚丙烯酰胺(加量0.2%)钻进,钻至缩径层前10米,按整体钻井液一次性加2.5%的氯化钾或1.5%的硅酸钾或1%的广谱护壁剂Ⅰ型,缩径层便不再缩径。

在坍塌又缩径地层,要把钻井液性能一次调起来,比重调到 1.06-1.08、漏斗粘度调到35s-40s、失水量调到(5-7)ml/30min、矿化度调到2%~3%。

在软泥岩层,主要是提高钻井液比重,最低比重必须≥1.2。

(编者注:上述提及的相关指标可能是针对具有油田得出的,需要具体问题具体分析) 从工程上预防缩径钻头下井前,要丈量其外径,大于正常井眼的钻头绝不能下井。

打捞套洗管最大外径要小于井眼15mm。

发现取出的旧钻头外径磨小,下入新钻头在离井底前100米开始划眼。

下钻时有20吨遇阻,即需要划眼下钻。

下钻顺利,最后一个单根也要划眼下钻。

用三牙轮钻进的井段,改用PDC钻头或取心钻头,下钻时稍有遇阻就要划眼。

取心井段必须划眼。

起钻遇阻不能硬提,而应上下串动,最大提升力不超过钻杆柱自重的50%,确实太困难就下钻,再钻进20m。

有条件的井队接上随钻震击器无论是起钻遇阻还是下钻遇阻,都可以震击解卡。

在严重缩径段,要每钻进2m上提4m划眼一次,钻完一个方钻杆,要反复划眼划眼3个,每钻进50m短起100m。

四、划眼倒划眼作业的注意事项(1) 大位移井、水平井划眼需要注意的问题首先应该弄清楚是因为什么原因划眼,井眼轨迹差、井下存在大肚子、井壁失稳、沉砂过多、软泥岩缩径还是膏盐层缩径。

井眼轨迹差,划眼时会导致憋钻严重,但是反复拉划后能够畅通,泵压正常。

井下存在大肚子井眼,需要考虑用重浆或者稠浆携岩,重浆中加入随钻堵漏剂做为防漏措施。

井壁失稳,垮塌物多,划眼时会有憋泵现象,而且扭矩波动大,需要考虑重浆或者稠浆携岩,尽量不要全井泥浆提粘切,同时加大封堵剂和抑制剂用量。

如果在此基础上仍然垮塌,则需要提高密度。

沉砂过多,只要没有太大的掉快,划过之后应该恢复正常,但是接单根时返水会比较明显。

软泥岩、膏盐层缩径,拉划后接单根重复划眼的可能性比较小,这样的地层每钻进1根单根后都应该划眼一次,同时每200米进尺或者钻进3天左右,短起下一次,控制低失水,泥岩层加大抑制剂用量,膏盐层钻进时,泥浆中的无机盐浓度不要控制太高,适当溶蚀一些会使井眼更畅通,但是过度溶蚀会形成大肚子不易带砂。

另外如果泥浆性能不好,HTHP失水大也会在高渗透率地层形成虚厚泥饼,但是这种情况下划眼比较容易。

钻井中应随时了解地质情况和工程情况,了解井身质量和井眼轨迹,对泥浆工作会有很大的帮助。

水平井划眼绝对不能像直井和普通定向井那样轻压划眼,必须加大钻压划眼,有条件的可在钻头上部加一根短钻铤和一只小直径210-212mm的稳定器进行划眼,基本可以杜绝划出新眼。

(2) 大肚子井眼如何划眼提高泥浆的粘切,用动塑比高的泥浆。

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