【7A文】提高井眼地层承压能力的钻井泥浆技术探讨.ppt

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1、1提高井眼地层承压能力的钻井泥浆技术探讨(关于解决我国钻井技术难题的探讨之一)罗平亚西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室2013年8月胜利2目录(一).序言(二).提高地层承压能力的技术思路(三).提高地层承压能力的封缝即堵技术(裂缝即时有效封堵技术)(四).窄安全密度窗口的安全钻井技术3在复杂地层深井长裸眼钻井中经常遇到一种很难解决的恶性漏失:全井段表现出随钻随漏、遇漏必堵(不堵则漏失越来越大，容易堵住);堵完再钻、再钻再漏、再漏再堵；堵完又钻、又钻再漏、又漏再堵;再钻又漏……一直循环往复直致结束。全井段（整个地层）漏点多、漏点随

2、钻头不断下移、反复出现、位置不定、时间不定、漏失频繁；而完钻后固井还可能漏……这称为地层承压能力低，或地层复杂压力系统引发的严重漏失。4它是当前钻井(特别是深井钻井)常迂到的头疼问题。特别是当:深井裸眼中(重泥浆)高压盐水层与低承压地层同时存在时困难重重;使深井(重泥浆)低承压地层与高压气层(特别是高压、高产、高含H2S气层)同存或同层时的失风可堵险大大增加。现在承压堵漏是我国提高地层承压能力常用的办法,有一定的效果,但只能用于对付已钻地层(仃钻),且成功把握不大(一次成功率低，可蹩压但循环失效，承压能力不够)…。成为当前制约我国钻井发展的一

3、个重大技术难题。5地层承压能力高低是一个相对的概念。提高地层承压能力一般有以下几种情况:在裸眼井段:1、上部地层只能承受低密度泥浆才不漏,而下部将钻进高压地层或高坍塌压力地层。必须提高上部(己钻)地层的承压能力(或下套管或膨涨管封住上部地层)。2、钻进上部地层必须用高密度而下部地层不承压。必须提高下部(待钻)地层的承压能力(或下套管或膨涨管封住上部地层)。3、喷—漏同层…而提高地层承压能力的操作可以随钻进行,也可仃钻进行(包括钻井正常而固井漏)。显然这是属于窄、负安全密度窗口才有的问题。其中喷—漏(气层)同层最为复杂。6㈠、提高地层承压能力的

4、技术思路我们钻井所遇到的承压能力低的地层大多数是裂缝发育及微裂缝发育的地层.我们衡量地层是否承压的标准是在泥浆压力(静＋动)作用下地层是否发生漏失。所以这种情况下地层承压能力P承与P破、P漏是一致的。提高地层承压能力P承就是提高P破或P漏。地层承压能力高低与岩石本体组成与力学性质无必然的联系。主要与地应力和地层裂缝及微裂缝发育状况密切相关。7必须认真搞清础地层承压能力低的机理从而提出提高地层承压能力的原理和思路。近十年来国外对提高地层承压能力作了大量研究工作提出多种的井壁强化机理(提高地层承压能力)（1）防漏颗粒护壁的强化井壁理论（2）裂缝填

5、塞模型（3）控制裂缝漏失的闭合压力理论(4)“应力笼”（Stresscage）概念但无公认的定论,也未形成成熟技术国内对”承压堵漏“也进行大量研究和实践,取得不少成果,但并无把握，也未对其深入研究。近几年提高地层承压能力的理论与实践研究取得了重大进展!81.裂缝性地层承压能力低的机理(原因)综合国内外相关研究思路和成果,进行分析和研究形成相应的认识、原理、思路和方法:⑴．地层破裂（压力）与地层承压能力钻井工程中常把地层破裂压力(地层裂缝开启压力)作为地层承压能力的标志。即是泥浆柱压力（静＋动）把地层压裂而造成漏失的压力。它是以漏失与否来衡量。

6、因此，地层承压能力是指钻井、完井中井眼地层防止（承受）泥浆柱水力压裂的能力。9⑵．地层被压裂（承压能力低）发生的机理根据断裂力学和地层水力压裂的原理，地层被泥浆柱压裂的机理为：①.井壁地层岩石表面存在有“缺陷”、“瑕疵”，包括地层岩石的解理、层面、裂隙。而地层中的天然存在和钻井所形成的各种微裂缝，细微裂缝则是影响突出“缺陷”、“瑕疵”,而闭合的各类天然裂缝更是如此。。它们能引导工作液液相进入地层②.P泥（静＋动）＞P地.且P泥（静＋动）大于地层岩石的抗张强度（对于以脆性为主的岩石抗张强度并不大）。10③.由于对地层的正压差使泥浆或泥浆滤液沿裂

7、缝进入地层。若泥浆液相进入裂缝的速度＞泥浆液相沿裂缝缝面滤失速度，裂缝中液相体积不断迅速增加并垂直沿裂缝面方向对地层产生张应力（其大小由P泥和缝面大小决定），并在裂缝尖端产生应力集中。当此应力大于地层抗张强度，则发生水力尖劈作用。裂缝尖端不断向地层深部发展漫延，形成诱导裂缝而压开地层，并不断扩张、增大开度，达到致漏宽度；增加长度向内部延伸，最终沟通地层内部漏失通道，产生漏失。表现出地层被压裂，和地层不承压。11若泥浆液相进入裂缝的速度＞泥浆液相沿裂缝缝面滤失速度，裂缝中液相体积不断迅速增加并垂直沿裂缝面方向对地层产生张应力（其大小由P泥和缝面

8、大小决定），并在裂缝尖端产生应力集中。当此应力大于地层抗张强度，则发生水力尖劈作用。裂缝尖端不断向地层深部发展漫延，形成诱导裂缝而压开地层，并不断扩张、增大开度，达