复杂情况下钻井液工艺、油层保护.ppt

第五章 复杂情况下的钻井液工艺 及油层保护,51 井塌 一、井壁不稳定的现象 二、井壁不稳定地层类型及泥页岩 1. 井壁不稳定地层类型 发生井塌的地层：泥页岩、 胶结不良砾岩、砂岩、塑性变型埋藏较深的岩盐 发生井塌的主要地层是泥页岩 泥页岩是沉积在海相盆地的沉积岩，主要由粘土和淤泥形成的岩层。,2. 泥页岩的形成 成岩过程： （含大量电解质） 松软 硬脆 泥砂，生物遗体 25千米 一般5千米 当沉积过程中有砂、钙、铁等物质参与形成，就形成各种含质的泥页岩 在压实过程中，沉积物中的水分被挤压，水分被上覆地层压力挤出。当钻开井眼后，岩石的受压情况变化（减小）泥页岩中粘土因表面吸附能的缘故，会重新吸附泥浆中的水，这就是所谓“表面水化”的原因。 当沉积物中的水分被上覆压力挤出后，沉积物泥页岩的孔隙中的离子浓度升高，泥页岩孔隙便会吸附泥浆中水进入，这就是所谓“渗透水化” 即泥页岩钻开后会发生“表面水化”和渗透水化。,当压实过程中上部分是非渗透性的，则水分不能被挤走而被圈闭在下面，承受上覆岩层的压力，就产生异常压力泥页岩。 上覆压力由地层岩石骨架支撑着，若地层强度不足以支撑上覆压力，则一部分上覆压力将由岩石孔隙中流体承受，这样就会使地层流体呈异常高压。 上覆压力 另外，由于地壳构造运动，会产生一些断层破碎带等力学不稳定结构。,3.泥页岩分类 1.2类，主要蒙脱石多，称为软泥页岩，以水化膨胀为主，在水中分散成糊状。 3.4.5含蒙脱石少，称为硬页岩，以裂解为主，分散成片状，水不浑浊。,三、井壁不稳定原因分析 (一)地层方面原因 1.异常压力释放 正常压力：地层孔隙与地面水源连通，它的压力为正常压力。 压力梯度Gn=0.1000.106kg/cm2/m0.106为含盐10万PPm的盐水柱压力。 Gn=0.1070.237kg/cm2/m即为大于盐水柱列岩石柱压力。实际上Gn0.143kg/cm2/m为异常高压 Gn0.100kg/cm2/m为异常低压 产生异常压力的原因是孔隙流体圈闭，未与地面水源连通。,（2）泥页岩里面的砂岩透镜体孔隙压力异常 在页岩形成过程中页岩内的水被地层压力挤入砂岩透镜体，砂岩透镜体的水被隔离封闭起来，孔隙内充满液体形成高压，液柱压力总是于孔隙流体压力，在P孔-P液的压差作用下，孔隙内部液体会沿着阻力最小的砂岩与页岩的交接面把压力释放出来，造成页岩被水冲垮，掉入井内。,2.构造应力释放 在地壳构造运动中使部分地层岩石受挤压，会产生很大内应力，当井眼钻开后，构造应力释放造成页岩崩垮。 构造应力使地层破碎，井眼钻开后破碎岩石掉入井内。,高压,高压,低压,3.井壁岩石受力不均匀，产生较大侧应力。 在上覆压力作用下，产生侧压力。,强度低的岩层有： 含水量较高的蒙脱石地层 岩石膨胀后，胶结力变弱，增大P侧增大。当P侧的作用超过了岩石的屈服强度后，岩石便向井内垮塌，显然的大小反映了岩石强度大小，所以为了克服侧压力引起的坍塌，可提高液柱压力来平衡。 深部地层岩盐层，或含盐量较高的页岩层。 以上原因是客观存在的井壁不稳定，属于力学不稳定，受力关系较复杂，一般对付措施： a.提rm平衡地层压力 b.对胶结不良的倾斜地层运应加封堵物质，如沥青,(二)钻井工艺方面原因 1.泥浆冲刷 泥浆返速较高，冲蚀井壁，易促使破碎地层和微裂缝发育的伊利石地层垮塌。 2.井内压力激动过大 起钻的抽吸压力易使受预应力地层，异常地层垮塌。 3.起钻未灌满泥浆 4.井斜后，钻具碰撞井壁,(三)物理化学方面原因 -泥页岩的水化效应 1.泥页岩的两种水化关系 (1)表面水化 P表=P覆-P孔指向井壁 (2)渗透水化 地层中的离子浓度大于泥浆中的离子浓度，泥浆中水自动于移到地层-渗透水化 指向井内 2.,3.膨胀压力（Pb） -向四周膨胀的压力。方向由地层指向井内。膨胀压力由表面水化压力和渗透水化压力两部分组成。 给定含水量下的膨胀压与同样含水量下粘土蒸汽压有关，遵从下面方程式 式中- 与岩石或粘土平衡状态时水的相对蒸汽压，近似等于试样中水的活度：地层吸水愈利害，膨胀压越大。地层越易变形垮塌，若两种水化压力作用方向一致，二者叠加会产生上百个大气压数量级压力，用提高泥浆比重克服水化膨胀压起防塌作用难见效，而是想法降低Pb。,（4）影响水化膨胀的因素。 .页岩的性质 软页岩吸水强，Pb大，硬脆页岩水化弱Pb小。 .泥浆滤液性质 泥浆矿化度高，抑制泥页岩膨胀Pb小，PH高，水化增强Pb .吸附水的时间 膨胀压要经过一段时间后才会明显上升，所以可以以快制塌。,(四)井壁坍塌应力 井眼形成后，地应力在井壁上的二次分布所产生的指向井内引起井壁岩石向井内移动的应力，称为。P塌0。 P塌一旦产生（P塌0）井壁岩石必然逐渐掉（挤）入井中（垮塌）。 钻井过程中P塌可以（也只能）用井内泥浆柱压力有效平衡：P泥P塌则井壁保护稳定。,四.防塌理论 保持井壁稳定，关键针对泥页岩水化效应，其实质是防止水相迁移，泥页岩吸水膨胀，泥页岩脱水使其变脆，也易发生掉块剥落坍塌，最好使井壁岩石与井眼内没有水迁移，这时井壁稳定，根此提出活度平衡防塌。 活度平衡防塌 根据化学位原理 体系化学位 纯水化学位,根据热力学函数及化学位概念，可得出结论，在等温条件下，物质从化学位高的向化学位低的转移，到平衡时两相化学位相等。 由,活度平衡防塌要点： 由于地层泥页岩与钻井液中水的矿化度不同，亦即活度不同，化学位不同，而导致水的转移，使泥页岩脱水或吸水产生井壁不稳定，故必须使两个化学位相等，亦即活度平衡。才能防止水相转移而有效地保持井壁稳定。 体系活度平衡，渗透作用不存在。当 ，意味泥浆中电解质浓度小于泥页岩水中的电解质浓度，泥浆中水分自发向泥页岩渗透，使泥页岩吸水膨胀，反之泥页岩脱水，故活度平衡为防塌最有效，在实际运用时，要求泥浆的活度与其地层的最低活度平衡。,例：计算用多少的CaCl2(kg/m3)应加到油基泥浆的水中以抑制具有活度为0.74的泥页岩的水化作用，设油基泥浆含有30%体积的水。 解：根据活度平衡防塌理论,(二)压力平衡防塌 要点： 井内泥浆与泥页岩之间的水分移动方向是指向井内泥浆，即泥页岩吸水还是脱水，是由作用在这一深度的各种压力的合力决定。 要保证井壁稳定必须保证两个平衡 P液P孔 防止地层流体的压力释放 P液+P表+P吸渗P孔+P脱渗 水相不移动或指向井壁井筒，使其不吸水，以上五个参数，仅P液和P脱渗为可变因素，由控制泥浆密度和增加泥浆矿化度来实现以上条件。,1. 泥浆对P塌的影响 泥浆引起页岩中粘土水化。此水化作用导致P塌增加： 引起水化作用的内在因素（岩石方面） 粘土水化产生膨胀压（P膨）此膨胀直接转化为P塌： 粘土表面水化：P膨 404000大气压（400MPa) 粘土渗透水化：P膨 几100大气压(10MPa),（一）水敏性地层的井壁稳定, 粘土水化（特别是渗透水化）大大改变岩石力学性质（刚性下降，塑性增加），使P塌上升。 粘土水化 大大降低页岩强度，从而使P塌上升 此影响受页岩矿物组成、结构、产状及地层水状态的影响。其中主要是粘土矿物的种类、含量、存在状态以及原始水化状态（即粘土实际水化状态、地层水矿化）是决定P塌产生及大小的内在因素。, 引起页岩水化作用的泥浆因素（外在因素、人力可控因素）： 泥浆水相进入页岩地层： 推动力： 正压差：P泥P地0 泥浆水相（滤液）进入地层； 页岩亲水表面引起的毛管附加压力P加0，泥浆水相进入地层； 化学势（渗透压）：泥浆中水的活度岩石中粘土水化水的活度。, 进入地层的泥浆水相引起粘土表面水化或渗透水化 由于其水化程度大小由泥浆水化能力或抑制水化能力所决定。其水化程度可在0（完全不水化）极大（完全水化分散）之间变化。因此而引起P塌的增加。相当于密度增加02（依地层组成、埋深等因素变化）。水化引起岩石力学性质及强度的变化使P塌进一步上升。,理论和实践证明，在一般情况下（地应力正常、地层倾角小、页岩埋藏深度不太大、地层不破碎），P塌通常为0。但经泥浆作用后， P塌可以上升到12（当量密度）,2. 水敏地层的防塌泥浆技术 技术要点 全过程保持合理的泥浆密度，确保P泥P塌 减少泥浆液相对地层的渗入： P泥接近等于或低于P地P0 改变岩石表面润湿性：使P加0或P加0（油基泥浆或使用阳离子表活剂） 泥浆矿化度高于地层水矿化度，使泥地 改善泥浆造壁性：改善泥饼质量，降低泥浆失水 封堵、阻断地层中泥浆水相流动通道, 提高泥浆水化抑制能力 泥浆抑制能力：抑制水化能力 抑制水化膨胀、分散能力 抑制水化能力：加入处理剂（以电解质为主）降低泥浆中水相活度a水至小于地层粘土的a水，从而消除或减少粘土表面水化和渗透水化。, 当前存在的主要问题 P塌的确定不准确 由各种井壁应力分布模型和相应的实验测定方法可以确定出P塌。但若考虑到水化作用的各种影响而改变后的P塌至今没有一个得到公认的办法。得不到具体一口井井下实际的P塌。, 客观准确反映井壁稳定技术的评价方法不过关 目前常用的方法有岩心浸泡、滚动回收、SSI值测定。都不能很好反映其实质。而必须应该有的 粘土水化（去水化）程度。水化（去水化）程度引起岩石力学性质、岩石强度变化情况。泥浆及其组份水化抑制性强弱的评价方法至今尚未建立。 因此现有防塌泥浆处理剂及泥浆体系的防塌能力的评价仍不够准确。, 技术观念要进一步更新 泥浆增加P塌。不同泥浆增加幅度不同。由现场井下实际情况总结出的P塌一般都偏大 H.T.H.P失水低未必就是好的防塌泥浆 这类地层的封堵是指封堵剂渗入页岩微细孔道后对它的堵塞（不可能是泥浆中固相粒子造成） KCl、CaCl2、聚合物体系的抑制性达不到要求。, 高效抑制泥浆体系并未建立 常用抑制剂(KCl、CaCl2、MMH、阳离子、高分子聚合物)抑制性不足 泥浆抑制性与泥浆性能之间的矛盾未能根本解决，其兼顾协调结果使抑制性被削弱。 , 防塌泥浆技术新进展（在原有技术基础上）： 有针对性的评价方法。水化程度、水化程度 与岩石力学性质、强度关系、泥浆抑制水化能力评价以及特殊封堵评价等方法已在建立。 泥浆作用引起P塌增加的测定和计算方法已在建立 室内测试与理论计算 数值模拟 工程测井：测定井下页岩实际P塌, 高效抑制泥浆体系可能解决 有机酸盐泥浆体系：用机机酸盐（如 HCOOK、HCOONa)代替无机盐（NaCl、CaCl）。,HCOOK、HCOONa 等甲酸盐溶解度大，可配成浓度很高活度很低的溶液。以它作水相建立的泥浆可有效抑制井下地层常见的各种水化。而且有机酸盐对泥浆性能的破坏作用较大地低于同浓度的无机盐。 因此，建立泥浆体系、维持泥浆性能比较容易，对其抑制性的降低不大。从而使泥浆抑制性的整体水平有较大提高。若再配合其它办法比如与乙二醇、聚合物配合使用，则有可能得到抑制性完全满足钻井需要的新泥浆体系。, 可有效阻断页岩内微细孔道 利用具有浊点的水溶性聚合物例如各类聚合醇（聚乙二醇、聚乙氧基短链醇、聚丙氧基短链醇），它可提高泥浆抑制性，增强聚合物温度稳定性，提高处理剂效能，降低H.T.H.P失水，而最有效的是随着溶液进入地层微孔后温度上升，达到或超过其浊点温度而析出有效堵塞孔道。（用量较大3%10%）,因此，以有机酸盐聚乙二醇为水相建立的泥浆体系或在现有防塌体系中引入HCOOK、聚乙二醇等加以改造，就完全有可能获得比现有防塌体系好得多的泥浆体系。再配合现有成功的防塌技术和新建的评价方法则有可能使对付水敏性地层的井壁不稳定问题的系列配套技术上一个新的台阶。,（二）破碎性地层的井壁稳定,受构造应力原本破碎的地层（完全破碎、大量裂缝）以及在井眼形成后在上覆压力作用下产生破碎的地层（深部白云岩、硬碎性页岩、煤层等）为破碎性地层（大量微型裂缝存在）。 P塌由地应力、岩石本体力学性质、岩石本体强度、岩体结构面（弱面）的密度（包括裂缝密度）、弱面间摩擦力以及井眼状态所决定。泥浆要严重影响P塌的大小。,1. 泥浆对P塌的影响 泥浆对岩石的水化作用同样影响P塌，其影响规律同于水敏性页岩地层。但由于通常这类地层水化能力很弱，其影响占次要地位，不作专门讨论。, 泥浆或泥浆滤液进入地层裂缝引起P塌上升: 进入推动力： 正压差： P泥P地 引起泥浆或滤液进入裂缝，特别是当泥，将裂缝压开后更为严重。 毛管附加压力： 地层表面亲水，将自动吸水，阻止油的进入 地层表面亲油，将自动吸油，阻止水的进入, 作用机理 泥浆或滤液进入裂缝，使裂缝张开，同时大大降低缝面间摩擦力，使P塌大幅度上升。 对于破碎性地层一般P塌0，即必须用泥浆柱压力P泥P塌来平衡才能保证稳定。因此遇到井塌必须提高泥浆密度。 但只有当裂缝完全都是闭合时，P泥才能起到稳定井壁（防塌）作用，若裂缝不能完全闭合，或提高密度而使裂缝开启则会出现以下问题。,（A）泥浆或滤液渗入地层其推动压力来源于P泥，则P泥中只有一部份（称为有效压力 P有效=P泥-P渗）用来平衡P塌。 因此 ，若不能阻止泥浆渗入裂缝， 提高P泥未必就对防塌有好处。可能引起P有效反而下降，对于严重破碎的地层甚至降为0。即此时提高泥浆密度可能适得其反。 （B） 泥浆液相进入地层胀开裂缝，降低弱面摩擦力使P塌上升。泥浆进入愈多进入愈深，P塌上升愈多。, 现象与规律 若不能有效封堵住裂缝阻断泥浆液相进入裂缝，则不能防塌。 与泥浆类型无关；油基泥浆、水基泥浆效果一样。 提高泥浆密度不起作用反而密度愈高，井塌愈凶，甚至形成恶性循环。 从钻进这类地层经验中总结的地层P塌一般偏高较多。 若有水化作用，二者叠加，问题更为复杂。,2. 泥浆防塌技术 技术要点 在现有防塌技术的基础上特别强调 有效封堵 在井壁表层很浅(深度小于地层破碎块的尺寸)的地方很快(形成井壁的同时)形成渗透率为0的封堵层。,A. 物理化学封堵 亲水的地层用油基泥浆：毛管压力阻止泥浆进入裂缝。设：ow=50dyncm-1，地层完全亲水：,B. 泥浆封堵作用: (对地层的封堵不是泥浆泥饼) 封堵机理：固相粒子裂缝上架桥，变缝为孔，孔上架桥逐级填充，最后变形粒子填死。 关键因素：裂缝架桥粒子的形状与级配(与裂缝匹配)变形粒子的粒度与软化点。(无萤光),泥浆封堵能力的评价装置、方法和标准 目前正在建立 封堵剂 架桥粒子：纤维状的各级粒子 变形粒子：粒度中值，2-5，不同软化 点的塑性粒子（探井还需无萤光）。,合理泥浆密度 由三个因素决定： 由地应力和岩石力学因素与地层流体压力决定的P塌 由地层粘土水化作用和泥浆抑制水化能力决定的P塌的增加 由泥浆的封堵能力所决定的P塌, 破碎地层防塌泥浆体系 现有的各类泥浆体系均有可能形成有效的防塌泥浆体系。 用泥浆抑制水化能力和封堵能力的评价方法和评价标准，指导泥浆抑制剂、封堵剂的选择。 用已有的泥浆技术和成功经验完成泥浆处理剂的选择、各种性能调节、控制，最终建立起相应的泥浆体系。, 破碎地层防塌泥浆体系 现有的各类泥浆体系均有可能形成有效的防塌泥浆体系。 用泥浆抑制水化能力和封堵能力的评价方法和评价标准，指导泥浆抑制剂、封堵剂的选择。 用已有的泥浆技术和成功经验完成泥浆处理剂的选择、各种性能调节、控制，最终建立起相应的泥浆体系。,（三）小结,目前，防塌泥浆技术的发展是建立在现有防塌泥浆体系及防塌钻井、泥浆应用配套技术的基础上： 定量评价泥浆抑制水化能力、封堵方式和封堵能力的基础上合理确定泥浆密度（有利于防塌、有利于钻井的其它作业）；, 以能反映井下实际情况的泥浆抑制水化能力评价方法和标准为指导，合理选择抑制剂；有机酸盐、聚乙二醇等是近年来新发展的抑制剂。 以泥浆封堵能力(各类)的评价标准和评价方法指导泥浆封堵技术和封堵剂的选择；(聚乙二醇对页岩中微孔的堵塞是近年的一个突破)。, 以现有泥浆理论和技术建立泥浆体系。与钻井工程密切配合形成有效的钻井、泥浆防塌技术。 油基泥浆：抑制性好，则封堵方式及封堵能力是重点。 水基泥浆：抑制性和封堵能力同样重要。,六、井塌处理,1提粘切，适当比重。控制失水，以小排量洗井或钻井，用平板层流将坍塌快带出。 2井塌严重，塌块尺寸很大时，可配一定量清扫液洗井，如10m3左右，以上泥浆 适当增加环空返速 然后转换成防塌泥浆,52 防漏与堵漏,井漏是最常见的又是最古老的问题，任何地层类型，深度都可能发生。 一、井漏的危害 1.发生率高 大庆15.8% 中原油城25% 2.对钻时影响 四川 七十年代占810% 八十年代46% 3.对成本的影响大 中原 文90-3井、堵漏10次，费时2个半月，漏泥浆1000余方，耗资600多万，所以有人将漏失层称为贼层。 漏失不仅对眼前利益有影响，而且对今后采油还有影响,二、发生井漏的条件 1.对地层的总压力地层本身总压力 2.有通道，且通道的开口大于泥浆固相尺寸 3.地下有容纳的空间 4.流动阻力小于压差 发生井漏以上条件缺一不可，,1.渗透性漏失 -由高渗透的砂岩地层或砾岩地层引起钻井液漏失。 特点：漏失速度不高（0.510m3/h） 现象：液面缓慢下降。 2.裂缝性漏失 -由裂缝地层引起的钻井液漏失。 （1）天然裂缝性漏失 -指地壳或造山运动引起的裂缝性漏失。,a.构造选顶部发育有沿长轴方向延伸的裂缝 b.当轴线发生扭曲或急剧倾伏时，发育有与长轴垂直的裂缝。 c.在断层附近发育有裂缝,（2）人为裂缝性漏失 -地层被压裂造成的漏失。 主要发生在层面胶结力差的地层 当井内压力与地层压力的压差超过地层的抗张强度和井筒周围挤压力时，地层会被压出裂缝，一旦压开，钻井液漏失，裂缝扩大，即使压力下降。裂缝也不能闭合，泥浆密度高、粘切大，引起压力激动易把地层压漏和蹩漏。 特点：漏失速度较快（10100m3/h） 现象：液面急剧下降,3.溶洞性漏失 石膏层、盐层、石灰石等地层受地下水溶蚀，而出现溶洞。 特点：漏失速度大 现象：泥浆有进无出。（钻具放空，循环失灵） 如洞气同层，很快发生井喷，四川近100口井统计，此类井喷占80%,四、防漏措施,1.比重适当比重差0.05 2.控制较低的粘度和切力。 3.避免产生大的压力激动 高失水、泥饼厚、易产生压力激动、下钻速度大产生较大压力激动。在许多情况下完钻具立即发生井漏就是这个原因。 4.防止井径扩大和排量不够 环空钻屑结果，环空泥浆比测的泥浆密度大。 5.设计合理的井身结构，遇漏层下套管,五、恢复循环的方法,一确定漏失 1.若是天然裂缝和溶洞漏失，所钻达井深处即为漏层。 对于人为裂缝和高渗透地层漏失，漏层的判断可用以下方法。 2.测井温度 先测一次井浆井温曲线，之后再把泥浆池中的泥浆泵入井内，再测一次井温曲线，两条井温梯度曲线中的异常地方即为漏层位置。 缺点：准备一定量泥浆漏失,井温,井深,漏层,井温曲线图,3.放射性示踪剂测量法 先用射线测定一条比较用的标准曲线，然后替入含有放射性物质的泥浆。再测定在漏层出现更多放射性物质，出现异常。 4.转子流量计法。,（二）井漏处理,1.静止封堵 工艺：钻头起至安全位置，静止48小时后，再排量循环。 原理：井内泥浆静止一段时间，泥浆中固相正常失水和形成凝胶而沉淀在漏失内，使裂缝自行弥合。 适用范围：渗透性漏失和深井诱导裂缝。 2.改变泥浆性能 一般降,3.桥塞泥浆堵漏 在泥浆中加入桥塞剂进行的堵漏方法 （1）桥塞剂 -比漏孔越小，形状不规则，进的去，出不来，转动卡住，架桥堵塞的物质。,b.各种材料混合比例 6.桥塞剂浓度：5080公斤/方 （1）级配：11（粗细） （2）桥塞泥浆量 单一漏层 1520方 多段漏层 4060方 （3）工艺 配置好的桥塞泥浆，用光钻杆泵入井内漏层，关井蹩泵。（0.52MP） 提高堵漏的成功率的七字工艺 “刨、注、替、挤、起、挤、稳” （4）适用范围：渗漏和裂缝性漏失,4.高失水浆液堵漏（狄塞尔堵漏） 配高失水浆液材料是Diacel 所以这种堵漏方法又称为狄塞尔堵漏 狄塞尔材料：以硅藻土为主的混合物 工艺：用清水1020方 狄塞尔材料浓度813% 加桥塞剂24% 可加重1.6g/m3,5.各种软硬堵塞 1软堵塞 堵塞不固化没有强度（不能流动软粘稠物质） .聚合物絮凝剂 .铬冻胶 Na2Cr2O7+Na2SO3Cr+6络合、水解、羟桥 多核羟桥流离子、PAM、铬冻胶 （3）柴油搬土 柴油搬土+泥浆 原理：柴油中的搬土不水化分散，在漏层与泥浆混合，水化分散形成很稠体系封固孔隙和裂缝。,2.硬堵塞 堵塞能固化有强度 柴油搬土+水泥 它们混合能高度胶化的物质，能把裂缝撬开，然后凝固在其中。 硅酸凝胶 酚醛树脂 打水泥塞 使用率：苏联70%、美国50%、国内的60%、成功率3040%,6.溶洞或有进无出处理 （1）尼龙袋堵漏 （2）浓泡沫钻井液 （3）清水抢钻 三堵漏方法的选择 蹩漏，渗漏，轻度漏失。静止封堵（或稠泥浆） 中等漏失：桥堵、柴油搬土 严重漏失：多种堵漏方法配合。,53 卡钻及防卡,钻具既不能转动又不能上下活动而被卡死的情况，称为卡钻 一、卡钻类型及其泥浆性能的关系 （见书） 二、卡钻分析及解卡预防措施 （一）泥饼粘附卡钻-压差卡钻（占80%） 指钻井液液柱压力与地层压力差，使钻具紧压在井壁泥饼上导致的卡钻。 1.发生的原因及现象 原因：钻具静止后靠贴泥饼上，压差作用在钻具未粘附部分，使钻具压紧井壁，发生卡钻。,现象：钻具静止一段时间后，不能上提下放，转动，但循环正常。,2.影响因素 钻具与泥浆之间的粘附力（解卡所需提力）,由此得出结论： （1）A愈大，F愈大。（泥饼厚度，静置时间） （2）u愈大，F愈大 （3）愈大，F愈大 此外，泥饼强度影响F，以及井壁与泥饼的连接力，若连接力小，解卡后，钻具上粘附有泥饼。,3.预防及解卡措施 预防：a.避免钻具静止 b.改善泥饼质量要求：薄而致密、表面 润滑性好。 方法：.针对A，降固含、失水、减小静置即卡钻 时间 .混油柴油、机油或轻质原油（21）加入315方，同时加乳化剂（水包油）如磺化要机油、月桂醇、司盘-80,.润滑剂（表面活性剂） .润滑性好的固体粉末，如石墨粉、MOS或MO的络合物。 .塑料及玻璃小球 粒度1030目，30120目，用量0.53%这些小珠加入后一起形成泥饼，在其表面起支持钻具，使递压力和微轴承滑动作用。,(2)解卡 解除卡差卡钻的主要途径是：降低压差减小粘附面积，及钻具与泥饼之间摩擦力。 .卡点的确定,此外不可用测卡仪测定,.方法 a.减小泥浆密度（在允许情况下替入轻泥浆） b.浸泡 i泡油：低粘油（柴油轻质原油）配加适量表面活性剂，泵如被卡位置。 油量：根据被泡井段长度及井段大小确定 ii泡酸：碳酸盐地层，溶解泥饼,C.配制解卡液及解卡泥浆 其机理也是浸泡，且能加重，维持泥浆密度，其种类又分为加重和非加重。 主要成分：柴油、氧化沥青、有机土、表面活性剂 作用：渗透、油润、传递压力、消除压差、降低和A。,保护油气层钻井液技术,油层具有孔隙和裂缝，并构成油气储藏及流动通道。油气通过这些通道进入油井井筒被采到地面。然而在油气层完井过程中，各种流体进入地层通道，不可避免地会造成不同程度的堵塞（即油层损害），从而对产能产生影响。 油气层损害的核心问题，是由于钻井液、完井液、修井液等性能不好，使用不当，使油气层受到损害，改变岩石结构和表面性质，甚至引起润湿性和流体相态改变。这样显然会降低井筒附近渗透率，增加油气流向井筒的阻力，使油气井产能下降，地层中相当一部分油不能经济的采出，从而使一些油田面临最终采收率降低的问题，当损害严重时，油气层被堵死，得不到油气显示，会造成测井资料失真，延误勘探过程和油气田的早日发现。,54损害油层渗透率的机理,一、外来液体的侵入 1.改变近井地带的油水分布状况，使油的有效渗透率下降。 外来液体侵入油层孔道，降低了含油饱和度，从而引起油层有效渗透率下降。 2由于水的侵入，油、水两相在油层毛细管内流动时，产生贾敏效应。 3形成乳状液，使流体的流动阻力增大。,4使生产层中粘土膨胀，堵塞孔隙。 分散、运移堵塞孔道 若含粘土量达520%。则油层性能较差，尤其水敏性粘土则完全可能把油层孔道堵塞。 5与地层流体不配伍，生成沉积物 6油层润湿反转，降低渗透率。 水润湿地层油润湿地层 一般可使油渗透率平均降低40%。,二、固相粒子的侵入及堵塞。 1外来固体粒子的侵入而造成的堵塞。 泥浆中的固体随着泥浆的渗透进入油、气层孔隙，堵塞油气层孔道，固体粒子的入侵，使渗透率下降大约100毫达西。 若固体粒子在多孔介质表面架桥形成泥饼，便可阻止固体粒子进入地层内部。固体粒子架桥其粒子至少或等于砂岩孔径三分之一，才易架桥形成泥饼。 为了防止固相颗粒侵入地层内部，钻井液中加入粒径大于地层中孔径三分之一的架桥粒子，其浓度不少于钻井液中固体体积的5%。,2油层所含细粒的分散运移而造成堵塞 在油层颗粒表面上，常有许多粘着不牢的粘土，云母、长石和其它矿物，它们在外力的作用下，从孔壁上分离下来，然后随着外来液体一起流动。在孔隙喉口处造成堵塞。,微粒堵塞泥层示意图,三、气体侵入 1.空气中的氧与原油发生氧化反应，产生胶质或其它氧化物 2.二氧化碳溶于沥青质原油中。引起沥青沉淀，溶于水中的CO2会使岩层中的碳酸钙溶解，破坏砂层胶结和引起油井结垢。 溶解的碳酸氢钙、在井筒中因压力降低分解出CaCO3 沉淀，造成油井结垢。 3.以泡沫形式在油层中运移，引起孔道中压力扰动，促使地层微粒运移。泡沫状气体产生“贾敏效应”。,55 防止或减轻油层损害的方法,根据以上原因分析，得到以下保护油气层的思路： 1.不该进的物质尽量少进，免不了进去的物质是良性。 2.进去的东西可通过物理化学方法解堵。 3.以预防为主，即少进，浅进，配伍，能解除，另考虑经济效益。,一、尽可能减少外来物侵入 1.减少液体侵入量 （1）控制压差 不发生井喷的前提下，尽可能降低压力采用平衡压力钻进。 （2）缩短浸泡时间 T Vt 提高钻速，缩短钻井时间 （3）控制滤矢量,2.控制固相入侵 （1）尽量减少钻井液中的固相含量 钻井液因固相愈多，对地层损害愈严重，所以尽力除去固相。 （2）快速形成滤饼