哈山地区石炭系防塌钻井液技术探究

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1、哈山地区石炭系防塌钻井液技术探究摘要：本文介绍了哈山地区的石炭系地层特点，分析了此区块井壁失稳的原因，提出了钻井施工中钻井液技术难点，并总结了对应的钻井液技术措施。关键词：井壁失稳有机胺强抑制造壁性流变性哈山地区位于新疆维吾尔自治区克拉玛依市乌尔禾区西北部，构造上位于准11葛尔盆地与和什托洛盖盆地结合部，处于哈德构造带的西段。由于哈山地区地层十分复杂，其中石炭系井壁失稳表现尤为突出，钻进中塌、卡、漏等复杂情况交互出现，因此，对石炭系地层井壁失稳机理进行了分析研究，并由此制定出了相应的钻井液技术措施。一、井壁失稳机理分析1•地

2、质及力学因素通过对地质条件及力学影响因素的分析，可知哈山地区石炭系地层具有以下特征。1.1地质因素。石炭系地层存在纵横交错的微裂隙，这些微裂隙为钻井液中自由水的进入提供了前提条件，同时也是地层整体强度变差并出现坍塌的原因之一。1.2地应力因素。石炭系地层存在着较高坍塌压力，坍塌压力大于孔隙压力，且随着井深的增加而增大。按孔隙压哈山地区石炭系防塌钻井液技术探究摘要：本文介绍了哈山地区的石炭系地层特点，分析了此区块井壁失稳的原因，提出了钻井施工中钻井液技术难点，并总结了对应的钻井液技术措施。关键词：井壁失稳有机胺强抑制造壁性流变

3、性哈山地区位于新疆维吾尔自治区克拉玛依市乌尔禾区西北部，构造上位于准11葛尔盆地与和什托洛盖盆地结合部，处于哈德构造带的西段。由于哈山地区地层十分复杂，其中石炭系井壁失稳表现尤为突出，钻进中塌、卡、漏等复杂情况交互出现，因此，对石炭系地层井壁失稳机理进行了分析研究，并由此制定出了相应的钻井液技术措施。一、井壁失稳机理分析1•地质及力学因素通过对地质条件及力学影响因素的分析，可知哈山地区石炭系地层具有以下特征。1.1地质因素。石炭系地层存在纵横交错的微裂隙，这些微裂隙为钻井液中自由水的进入提供了前提条件，同时也是地层整体强度变

4、差并出现坍塌的原因之一。1.2地应力因素。石炭系地层存在着较高坍塌压力，坍塌压力大于孔隙压力，且随着井深的增加而增大。按孔隙压力设计钻井液密度时，相对于坍塌压力而言即形成“欠平衡”。1.3地层孔隙压力。地层孔隙压力随井深的加深而加大。钻开地层后若无足够的力来平衡，地层孔隙压力易向井内释放而导致井塌。2•物理化学因素2.1毛细管效应：石炭系地层节理、微裂缝发育，比表面大，毛细管效应突出，当水渗过微裂缝而进入粉砂与粘土颗粒间的孔隙后，由于水的极性极强，取代原来的粒土颗粒间的氢键，在颗粒间的接触点上原来使地层保持稳定的氢键不存在了

5、，引起地层内聚力降低，裂缝张开，地层变得不稳定或开始崩裂。2.2水化膨胀作用：石炭系地层分散性粘土矿物含量高,但膨胀性粘土矿物含量较低，一旦钻井液中的自由水沿微裂隙进入地层中，随着水敏性粘土矿物吸水后体积的增大，地层中会产生强大的压力，随着渗透水化的进行，地层的整体强度会逐步降低，在膨胀压力超过地层水化后的强度时，井壁坍塌。2.3胶结物的溶解：裂缝观察和水溶盐测定表明，地层中含有少量的粘土矿物和无机盐，主要以胶结物和填充物的形式存在于裂缝和节理中。地层吸水后引起粘土矿物的水化膨胀和无机盐的溶解，裂缝间的胶结破坏，使地层的强度

6、下降。1.钻井工程因素3.1钻井周期长。由于钻速慢、组织停工多，地层在钻井液中浸泡时间过长，易出现掉块等井壁失稳现场。3.2钻具撞击。钻进及起下钻过程中不可避免地出现钻具机械碰撞，由于石炭系地层胶结差，很容易出现掉块。3.3起下钻速度。起下钻速度过快，造成很大的抽吸压力和激动压力，导致井壁失稳。3.4钻速与排量不匹配。不合理的冲刷井壁或长时间定点冲孔导致井壁失稳。二、哈山地区石炭系钻井液施工难点与技术对策1.哈山地区石炭系钻井液施工难点1.1井壁稳定问题哈山地区石炭系地层以火山岩为主，火山岩岩石类型多、岩性复杂，地层压力变化

7、大，受地层应力改变及施工周期长、地层浸泡时间长等因素影响，井壁稳定问题更加突出。1.2井眼净化问题由于石炭系井壁不稳定井段长，有剥落掉块现象，掉块粒径比较大，如果悬浮性不好，停泵时掉块向井底下滑，使扭矩增大，出现憋泵等现象，严重时会造成卡钻。1.3润滑防卡问题哈山地区井较深，钻具与井壁的轴向摩擦造成起下钻具成钻具旋转时扭矩增大，过高的扭矩造成设备负荷过重。时阻力大,易出现起钻遇卡、下钻遇阻等现象;径向摩擦造1.4钻井速度慢，钻井周期长，为钻井安全带来了巨大隐患由于哈山地区石炭系地层厚度大，岩石可钻性差，所以钻井速度慢，钻井周

8、期长是必然的，也由此带来裸眼段浸泡时间长，复杂事故增多、套管磨损严重等一系列难题。1.5流变性调控施工时间长，岩屑在环空中被钻具反复挤压、碾磨，粒径减小，体系中低密度固相增加，引起钻井液粘切升高，流动性变差。1.6高温稳定性高温下，膨润土颗粒分散度增加，导致钻井液增稠、胶凝甚至固化；处理剂