【7A文】处理井下复杂情况的钻井液技术.ppt

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1、处理井下复杂情况的钻井液技术目录第一节井壁不稳定的机理和对策一、井壁不稳定地层的类型与现象二.井壁不稳定的原因分析三、稳定井壁的技术措施及其确定方法第二节井漏的预防与处理一、井漏发生的原因及分类二、确定漏层的方法三、井漏的预防四、井漏的处理第三节卡钻的预防与处理一.压差卡钻二．沉砂卡钻三、井塌卡钻、砂桥卡钻和掉块卡钻四、缩径卡钻五、钻头泥包卡钻第四节聚硅醇防塌钻井液介绍一.研究目的二.固化井壁的作用机理三.聚硅醇防塌钻井液体系主体工艺配方四.聚硅醇防塌钻井液特点五.现场应用效果第一节井壁不稳定的机理和对策井壁不稳定是指钻井或完井过程中的井壁坍塌缩径、地

2、层压裂等三种基本类型.井壁失稳是钻井工程中常遇到的井下复杂情况之一，严重影响地质资料的录取、钻井速度、质量及成本；部分新探区还会因井壁不稳定而无法钻达目的层，延误勘探与开发得速度，为保持井壁稳定，实现安全钻井，必须搞清失稳地层特征，井壁失稳的原因及相关的钻井工程与钻井液技术措施。图1—1井壁失稳的类型一、井壁不稳定地层的类型与现象1．井壁不稳定地层的类型钻井过程中所钻遇的地层，如泥页岩、砂质或粉砂质泥岩、流砂、砂岩、泥质砂岩或粉砂岩、砾岩、煤层、岩浆岩、碳酸盐岩等均可能发生井壁不稳定。但井塌大多发生在泥页岩地层中，约占90％以上。缩径大多发生在蒙脱石含量

3、高、含水量大的浅层泥岩、盐膏层、含盐膏软泥岩、高渗透性砂岩或粉砂岩、沥青等类地层中。压裂则可发生在任何一类地层中。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)层理裂隙发育或破碎的各种岩性地层。(2)孔隙压力异常的泥页岩。(3)处于强地应力作用的地区。(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。2．井壁不稳定现象(1)井塌的现象钻井或完井过程中如发生井塌会出现以下现象：①返出钻屑尺寸增大，数量增多并混杂。②泵压增高且不稳定，严重时会出现憋泵现象，并可憋漏地层。③扭矩增大，蹩钻严重，

4、停转盘打倒车。④上提钻具遇卡，下放钻具遇阻；接单根、下钻下不到井底，遇阻划眼，严重时会发生卡钻或无法划至井底。⑤井径扩大，出现糖葫芦井眼，测井遇阻、卡。(2)缩径的现象当钻井过程中地层发生缩径时，由于井径小于钻头直径，会出现扭矩增大、蹩钻等现象，严重时转盘无法转动，甚至被卡死；上提钻具或起钻遇卡，严重时发生卡钻；下放钻具或下钻遇阻，如地层缩径严重，可使井眼闭合，如胜利油田和南疆钻含盐软泥时均出现过此现象。(3)压裂的现象当钻井液的循环压力大于地层的破裂压力时，就会压裂地层，使地层出现裂缝，从而导致泵压下降，钻井液漏入地层，井筒中液柱压力下降。如液柱压力降

5、至上部易塌地层的坍塌压力或孔隙压力之下，就可能发生井塌或井喷等井下复杂情况。二.井壁不稳定的原因分析井壁不稳定的实质是力学不稳定，当井壁所受应力超过其本身强度就会发生井壁失稳其原因十分复杂，主要可归纳为三个方面：1．力学因素(1)原地应力状态(2)地层钻开后引起井眼围岩应力状态的变化当井眼被钻开后，地应力被释放，井内钻井液作用于井壁的压力取代了所钻岩层原先对井壁岩石的支撑，破坏了地层和原有应力的平衡，引起井壁周围应力的重新分布。进一步的研究表明，井眼围岩的应力水平与井眼液柱压力有关。若钻井液密度降低，井眼围岩差应力(径向应力减小，切向应力增大)水平就升高

6、。当应力超过岩石的抗剪强度时，就要发生剪切破坏(对于脆性地层就会发生坍塌，井径扩大；而对于塑性地层，则发生塑性变形，造成缩径)。相反地，当钻井液密度升至一定值后，井壁处的切向应力就会变成拉应力，当拉伸应力大于岩石的抗拉强度时，就要发生拉伸破坏(表现为井漏)。(3)造成井壁力学不稳定的原因①钻进坍塌地层时钻井液密度低于地层坍塌压力的当量钻井液密度。井壁不稳定包括缩径与井壁坍塌，其实质是力学问题。长期以来，地质部门设计钻井液密度均依据所钻遇油气水层时的压力系数，而未考虑易坍塌地层可能存在异常孔隙压力与地应力，以及所造成的高地层坍塌压力对井壁稳定的影响。在实际

7、钻井过程中，同一裸眼井段部分地层的坍塌压力往往大于油气水层的孔隙压力。②起钻时的抽吸作用造成作用于井壁的钻井液压力低于地层坍塌压力。在起钻过程中，由于未及时灌注钻井液、钻井液塑性粘度和动切力过高以及起钻速度过快等均会产生高的抽吸压力。这种抽吸作用使钻井液作用于井壁的压力下降，当其低于地层坍塌压力时就会发生井塌。③井喷或井漏导致井筒中液柱压力低于地层坍塌压力钻井过程中如发生井喷或井漏，均会造成井筒中液柱压力下降。当此压力于地层坍塌压力时，就会出现井塌。④钻井液密度过低不能控制岩盐层、含盐膏软泥岩和高含水软泥岩的塑性变形。当岩盐层、含盐膏软泥岩和高含水的软泥

8、岩等地层被钻开后，如所使用的钻井液密度过低，就会发生塑性变形。产生蠕变，所谓蠕变