地质条件对定向钻穿越的影响与应对措施

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1、地质条件对定向钻穿越的影响与应对措施中国石油天然气管道局四公司（穿越公司）河北廊坊065000中国石油管道学院河北廊坊065000【摘要】近年来，地质条件对定向钻穿越的影响问题得到了业内的广泛关注，研宄其相关课题有着重要意义。木文首先从软质土层、砾砂卵石层，以及硬质岩石层等多个角度探讨了地质条件的影响与应对措施，并结合相关实践经验，就其中的一些注意事项展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于定向钻穿越相关工作的实践。【关键词】地质条件；定向钻；穿越；影响；应对1前言作为对于定向钻穿越有着重要影响的因素之一，地质条件的关键性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对地质条件

2、带来影响的分析与掌控力度,从而通过合理化的措施与途径，进一步优化定向钻穿越工作的最终整体效果。2地质条件的影响与应对措施2.1软质土层2.1.1粘性土层定向钻在粘性土层中穿越时，首先，粘性土有一定的自造浆能力，使泥浆粘度增大，导致泥浆循环不畅、阻力增大而无法前行；其次，在钻头或切割刀通过后，粘性土将产生一定程度的缩孔；再次，当管顶上覆土体厚度较小时，若泥浆压力过高，超过周围土体允许剪力时，土体将发生变形；最后，粘性土、泥页岩中存在大量的粘土矿物，尤其是蒙脱石粘土矿物的存在，使孔壁粘土层接触到泥浆中的水分时，发生粘土的吸水、膨胀、分散。因此，尽量降低泥浆的失水量以及增强孔壁粘土的抗水敏

3、感性、抑制粘土分散、控制适当的泥浆粘度和压力尤为重要。2.1.2沙质土层定向钻穿越沙质土层、泥页岩时，一方面泥浆粘度不能太高，需要有良好的流动性；另一方面又要保证泥浆具有一定粘度，使钻屑在孔内呈悬浮状态，防止其沉淀。同吋，沙质土层、泥贞岩松散的结构也难以使其成孔后保持稳定的状态。因此，可以向泥浆中添加膨润土和长链聚合物，苏吸附在环形的钻孔孔壁形成一层薄泥皮，粘附在孔壁上，防止泥浆漏失，泥浆填满孔道停留孔内，对孔壁产生压力，稳定孔壁，防止塌孔、地陷。因此，要求泥浆能够消除地层沉淀吸附力，且性能稳定，不被土和地下水析稀，防止埋钻、卡钻、埋管事故发生。冋吋，要求泥浆能够减小沙质地层的摩阻力

4、，降低钻进扩孔扭矩和回拖力，并且能够润滑钻头、钻杆和被铺管，延长钻头、钻杆寿命，使铺管作业顺畅。2.2砾砂、卵石层砾砂、卵石层结构极其松散，骨架颗粒较大，自稳能力极差，孔壁的稳定性问题严峻，仅采取泥浆护壁钻进措施难以达到维持孔壁稳定的0的。同时,较大的卵石自孔壁掉落后，可能堵塞钻孔，使定向钻在回拖或扩孔吋卡钻。通过提高泥浆粘度，可增加井壁颗粒之间的胶结力。通过采用高分散度泥浆、增加泥浆中的粘土含量、加入无机或冇机增粘剂以及采用高粘化合物钻进粉等措施，可以提高泥浆的粘度。如果通过改善泥浆组分配比、调整泥浆压力等措施难以成功穿越吋，可配以套管跟进护壁或注浆局部改良等措施，降低穿越风险。2

5、.3硬质岩石层定向钻钻进、扩孔吋也经常遇到坚硬的岩石层，如花岗岩、凝灰岩等。就定向钻而言，此类岩石坚硬、摩阻大，钻进时破碎岩石所需能耗大、进尺慢、钻头磨损严重，形成的钻屑颗粒小，形成的孔壁相对稳定。因此，对于硬质岩石层钻进泥浆的设计，应侧重增强其润滑性和冷却性，减少固相含量以利于更好地提高钻速，而对钻屑悬排能力和护壁能力要求不高。因此，可以选用润滑减阻型泥浆，如聚丙烯酰胺泥浆和乳状液泥浆等。2.4溶蚀性地层溶蚀性地层以氯化钠盐层最为典型，Jt•他还奋钾盐、石膏、芒硝、天然碱等。这类地层又称为水溶性地层，其遇到泥浆中的水，会发生溶解，使孔壁溶蚀，经常导致井眼超径、垮塌。针对水溶性地层，

6、可以通过降低钻井液对地层的溶蚀性解决相关问题。在泥浆中加入与地层被溶物相同的物质，使溶解度趋于饱和，就是常用的溶蚀治理方法。盐水泥浆的粘度低、切力小、流动性好。例如：在岩盐中钻进，采用盐水泥浆作为钻井液，防塌效果良好，抗盐侵、抑制岩盐地层溶解和抗粘土侵的能力强，抑制泥页岩水化膨胀、坍塌和剥落的效果较好。2.5泥浆严重漏失地层在定向钻穿越设计和施工中，冇吋会遇到溶洞发育等严重性漏失地层。溶洞性地层泥浆漏失速度快、漏失量大，泥浆无法循环返出孔U,钻屑在孔内淤积，容易造成卡钻、孔壁垮塌等事故。针对这种情况，可以采用挤水泥堵漏和低密度泡沫泥浆钻进等新工艺、新技术，其中低密度泡沫泥浆钻进的效果

7、相对更好。在低压漏失地层中，泡沫泥浆最主要的功效是显著减轻了泥浆向地层孔隙漏失的压力，使泥浆不向或少向地层漏失而保证其正常循环。泡沫泥浆的悬渣能力和粘结护壁能力较其他泥浆冇明显提高，这是由于泡沫独特的结构力和粘度，其本身具有一定弹性，且艽表面活性剂具有润滑性，有利于减轻钻具的振动，减少回转功率消耗，降低钻具磨损。2.6风化带基岩层强风化带基岩岩体较破碎，完整性差，且与江水存在较强的水力联系，因此透水性较强，钻孔中泥浆外泄或河水入渗的问题较突出；中等风化带基