WFSD-4孔的钻井泥浆技术(李前贵).pdf

WFSD 4孔的钻井泥浆技术WFSD 4孔的钻井泥浆技术 2013年11月20日 李前贵 联系电话中国地质科学院探矿工艺研究所 概况概况 钻探复杂问题钻探复杂问题 钻井泥浆设计钻井泥浆设计 现场应用现场应用 认识认识 主要内容主要内容 南坝镇南坝镇 WFSD 4 WFSD 3 WFSD 1 WFSD 2WFSD 3P 汶川地震断裂带科学钻探项目四号孔 WFSD 4 是一期 科学钻探工程的钻孔之一 设计井深3350m 下部2000 3350m 取心 并进行流体监测 测井和孔内长期实验观测等 由于地震断裂带岩石强烈破碎 钻进施工中护壁困难 易发生漏失 坍塌 掉块和卡钻事故 针对该井不同井段的实际情况 采取了不同的钻井液体 系及相应的维护手段和处理措施 一开使用CMC高坂含钻井液 二开及以下使用钾石灰聚磺钻井液 并进一步提高钻井液防 塌效果 现场应用结果表明 应用的钻井液体系有较好的悬浮 携带 护壁防塌 润滑防卡能力 目前最深钻进至2319m 汶川地震断裂带科学钻探项目四号孔 WFSD 4 是一期 科学钻探工程的钻孔之一 设计井深3350m 下部2000 3350m 取心 并进行流体监测 测井和孔内长期实验观测等 由于地震断裂带岩石强烈破碎 钻进施工中护壁困难 易发生漏失 坍塌 掉块和卡钻事故 针对该井不同井段的实际情况 采取了不同的钻井液体 系及相应的维护手段和处理措施 一开使用CMC高坂含钻井液 二开及以下使用钾石灰聚磺钻井液 并进一步提高钻井液防 塌效果 现场应用结果表明 应用的钻井液体系有较好的悬浮 携带 护壁防塌 润滑防卡能力 目前最深钻进至2319m 一 概况一 概况 316mm 150mm 122mm 51 2 in 139 7 125 7mm 250 8mm 103 4 in 273 258 9mm 3350m 1972 3m 502m 2800m 85 8 in 219 1 203 7mm WFSD 4钻孔结构和套管程序WFSD 4钻孔结构和套管程序 41 2 in 114 3 99 6mm 2262m 200mm 65 8 in 168 3 153 6mm 一 概况一 概况 WFSD 4孔 钻遇地层剖面 WFSD 4孔 钻遇地层剖面 0 500m 寒武纪地层 变砂岩 凝 灰质砂岩夹板岩和硅质岩 寒武纪地层 变砂岩 凝 灰质砂岩夹板岩和硅质岩 1100m左 右可能存在 左 右可能存在 1m厚的断层泥 厚的断层泥 500 1100m 寒武纪地层 深灰色板 岩 灰白色细砂岩 含少量石英 少 量细砂岩 黑色砂质泥岩 含长石 灰色泥质粉砂岩 泥质胶结 灰色泥 质粉砂岩 含少量泥质粉砂岩 砾岩 等 寒武纪地层 深灰色板 岩 灰白色细砂岩 含少量石英 少 量细砂岩 黑色砂质泥岩 含长石 灰色泥质粉砂岩 泥质胶结 灰色泥 质粉砂岩 含少量泥质粉砂岩 砾岩 等 1100 1980m 震旦纪地层 灰色粉 砂质泥岩 含泥质胶结砾岩 含砾岩 杂色砾岩 含深灰板岩 灰色泥质粉 砂岩 粉砂颗粒 含泥质等 期间经 历了 震旦纪地层 灰色粉 砂质泥岩 含泥质胶结砾岩 含砾岩 杂色砾岩 含深灰板岩 灰色泥质粉 砂岩 粉砂颗粒 含泥质等 期间经 历了F2和和F3两个断层 其中 两个断层 其中 1552 70m 1754 00 m地层较为破碎 地层较为破碎 1980 2319 07m震旦纪地层 薄层变 砂岩 千枚岩 含砾变砂岩 震旦纪地层 薄层变 砂岩 千枚岩 含砾变砂岩 页岩夹 石英灰砂质泥岩 深灰色泥岩 页岩夹 石英灰砂质泥岩 深灰色泥岩 深灰 色板岩 深灰 色板岩 变质泥岩 变质泥岩 碳质板岩等碳质板岩等 开次施工性质 井眼直径 开次施工性质 井眼直径 mm 井深段 井深段 m 套管外径 套管外径 mm 套管下深 套管下深 m 一开 一开全面钻进全面钻进316 50 502 00273501 73 二开二开 全面钻进全面钻进250 8502 00 1444 55 活动套管 活动套管 219mm 下深 下深 1439 61m219 1 取心钻进取心钻进150 01444 55 1555 00 扩孔钻进扩孔钻进250 81435 00 1555 00 全面钻进全面钻进250 81555 00 1972 30219 11972 3 各阶段施工情况各阶段施工情况 一 概况一 概况 开次井眼编号施工性质 井眼直径 开次井眼编号施工性质 井眼直径 mm 井深段 井深段 m 套管外径 套管外径 mm 套管下深 套管下深 m 三开 三开 WFSD取心钻进取心钻进150 01972 3 2313 70 WFSD S1取心钻进取心钻进150 02290 50 2319 07 WFSD S2侧钻侧钻152 42010 00 2271 03 WFSD S3侧钻侧钻152 42178 00 2281 90 WFSD S4侧钻侧钻152 42190 00 2262 36168 32260 0 四开四开 WFSD S4全面钻进全面钻进152 42260 00 2291 90 WFSD S5 开窗侧钻 全面钻进 开窗侧钻 全面钻进 152 42245 00 2262 55 WFSD S6 开窗侧钻 全面钻进 开窗侧钻 全面钻进 152 42221 30 2261 81 各阶段施工情况 续 各阶段施工情况 续 一 概况一 概况 二 钻探复杂问题二 钻探复杂问题 断裂带钻探复杂因素断裂带钻探复杂因素 地层因素地层因素 破碎地层破碎地层松软地层松软地层 工程因素工程因素 大直径大直径斜井斜井 井段钻头直径井段钻头直径 mm 套管外径套管外径 内径内径 mm 0 500316 5273 258 9 2000250 8219 1 203 7 2800200168 3 153 6 3350150139 7 125 7 0 500m直井段直井段 500 1450造斜段 最大井斜角造斜段 最大井斜角35 1450 3350m稳斜 稳斜 35 左右 左右 WFSD 2孔孔1020m的碳质粉砂岩 非常破碎的碳质粉砂岩 非常破碎 二 钻探复杂问题二 钻探复杂问题 5 7 9 11 13 15 17 19 6006507007508008509009501000 井径井径 in 井深井深 m WFSD 2孔井眼扩径严重孔井眼扩径严重 掉块 坍塌 表现 表现 1 在取心 扩孔 通井 及全面钻进均有所表现 在取心 扩孔 通井 及全面钻进均有所表现 2 造成卡钻事故 造成卡钻事故 二 钻探复杂问题二 钻探复杂问题 WFSD 1孔具有极强膨胀性的断层泥 造成缩径卡钻 孔具有极强膨胀性的断层泥 造成缩径卡钻 二 钻探复杂问题二 钻探复杂问题 二 钻探复杂问题二 钻探复杂问题 地层条件和工程因素带来的复杂问题地层条件和工程因素带来的复杂问题 掉块 井塌掉块 井塌 扩径扩径 地层破碎地层破碎 缩径缩径 地层松软地层松软 携岩问题携岩问题 摩阻扭矩大摩阻扭矩大 大直径斜井大直径斜井 钻探复杂问题钻探复杂问题 B E C D A 松软地层缩径问题松软地层缩径问题 破碎地层坍塌 问题 破碎地层坍塌 问题 扩径问题扩径问题 大直径斜井携岩 问题 大直径斜井携岩 问题 斜井降低摩阻 问题 斜井降低摩阻 问题 二 钻探复杂问题二 钻探复杂问题 三 钻井泥浆设计三 钻井泥浆设计 WFSD 4孔泥浆技术总体思路孔泥浆技术总体思路 问题问题 井塌井塌 扩径扩径 缩径缩径 携岩携岩 润滑润滑 解决思路解决思路 提高防塌提高防塌 强化封堵强化封堵 强化抑制强化抑制 提高密度提高密度 提高粘切提高粘切 高效润滑高效润滑 具体措施具体措施 阳离子抑制水 化分散 阳离子抑制水 化分散 多软化点沥青 超细碳酸钙封 堵 多软化点沥青 超细碳酸钙封 堵 多元防塌多元防塌 合理粘切合理粘切 大直径井眼的携砂与护壁是重点大直径井眼的携砂与护壁是重点 适当高粘切适当高粘切 316 5直井全 面钻进 直井全 面钻进 适当密度 强化抑制封堵性能 提高防塌能力适当密度 强化抑制封堵性能 提高防塌能力 适当粘切 增强携岩能力 润滑好 降摩阻防卡适当粘切 增强携岩能力 润滑好 降摩阻防卡 250 8定向及 全面钻进 定向及 全面钻进 适当密度 强化抑制封堵性能 提高防塌能力适当密度 强化抑制封堵性能 提高防塌能力 适当粘切 增强携岩能力 润滑好 降摩阻防卡适当粘切 增强携岩能力 润滑好 降摩阻防卡 200 0以上扩 孔钻进 以上扩 孔钻进 性能稳定 井壁稳定和润滑性好性能稳定 井壁稳定和润滑性好 较好的剪切稀释能力较好的剪切稀释能力 150取心及全 面钻进 取心及全 面钻进 三 钻井泥浆设计三 钻井泥浆设计 WFSD 4不同钻进方式对泥浆的要求不同钻进方式对泥浆的要求 三 钻井泥浆设计三 钻井泥浆设计 1 强抑制性强抑制性 2 封堵能力强封堵能力强 3 防塌性强防塌性强 4 性能稳定 剪切稀释性好性能稳定 剪切稀释性好 5 抗污染能力强抗污染能力强 6 体系工艺简单 易于维护体系工艺简单 易于维护 7 环保 成本较低环保 成本较低 WFSD 4泥浆总体要求泥浆总体要求 序号处理剂主要功能推荐加量 1配浆土 序号处理剂主要功能推荐加量 1配浆土NV 1造浆材料3 4 2 造浆材料3 4 2KCl抑制 调节抑制 调节PH值6值6 3 3CaO抑制 调节抑制 调节PH值0 3值0 3 4聚丙烯酰胺钾盐K PAM包被絮凝剂4聚丙烯酰胺钾盐K PAM包被絮凝剂0 1 0 20 1 0 2 5水解聚丙烯腈铵盐NH4 PAN降滤失剂0 5 6磺甲基化酚醛树脂SMP抗高温降滤失剂5 7磺化褐煤SMC抗高温降滤失剂 降粘1 2 8磺化褐煤树脂SPNH抗高温抗盐降滤失剂0 5 9 5水解聚丙烯腈铵盐NH4 PAN降滤失剂0 5 6磺甲基化酚醛树脂SMP抗高温降滤失剂5 7磺化褐煤SMC抗高温降滤失剂 降粘1 2 8磺化褐煤树脂SPNH抗高温抗盐降滤失剂0 5 9改性沥青改性沥青FT 342封堵 防塌 润滑3封堵 防塌 润滑3 10超细碳酸钙超细碳酸钙QS 1封堵 加重 润滑封堵 加重 润滑1 2 1010CMC增粘 降滤失剂增粘 降滤失剂3 1111FKRH高效润滑剂高效润滑剂3 12B12Ba aSOSO4 4加重剂加重剂 三 钻井泥浆设计三 钻井泥浆设计 钾石灰聚磺泥浆的组成钾石灰聚磺泥浆的组成 1 抑制 防塌能力强 利用同离子效应和阳离子的强抑制作用 抑制 防塌能力强 利用同离子效应和阳离子的强抑制作用 有效 地解决了长段泥岩和硬脆性地层的垮塌问题 有效 地解决了长段泥岩和硬脆性地层的垮塌问题 2 具有低分散 低固相 低滤失量特性 具有低分散 低固相 低滤失量特性 3 抗污染能力强 具有良好的抗温 抗盐 抗钙和抗膨润土 钻屑 的污染能力 抗污染能力强 具有良好的抗温 抗盐 抗钙和抗膨润土 钻屑 的污染能力 适合长段泥岩段 大井眼井段的施工适合长段泥岩段 大井眼井段的施工 4 流动性好 流动性好 维护处理简单维护处理简单 成本合理 成本合理 三 钻井泥浆设计三 钻井泥浆设计 钾石灰聚磺泥浆的优点钾石灰聚磺泥浆的优点 泥皮薄而韧泥皮薄而韧良好的抑制性良好的抑制性 三 钻井泥浆设计三 钻井泥浆设计 钾石灰聚磺泥浆的优点钾石灰聚磺泥浆的优点 抗污染能力强 抗污染能力强 WFSD 4固井后扫固井后扫200多多m 水泥塞 泥浆性能无明显变化水泥塞 泥浆性能无明显变化 钾石灰聚磺泥浆体系的理论基础钾石灰聚磺泥浆体系的理论基础 K 的直径的直径 2 66A0 与硅氧四面体的六角环的直径相等与硅氧四面体的六角环的直径相等 恰好镶嵌 在硅氧四面体的六角环中 恰好镶嵌 在硅氧四面体的六角环中 导致易水化的泥页岩呈较好的惰性导致易水化的泥页岩呈较好的惰性 从 而降低泥页岩的水化分散 从 而降低泥页岩的水化分散 Ca2 离子交换和吸附都降低了黏土颗粒的亲水性和分散度离子交换和吸附都降低了黏土颗粒的亲水性和分散度 从而抑 制泥页岩的水化分散 从而抑 制泥页岩的水化分散 高分子量阳离子聚合物的包被絮凝剂与小分子量有机阳离子化合 物的泥页岩抑制剂相互结合 具有较强的抑制性 较好的稳定井 壁能力 并配合磺化沥青和磺化类处理剂的应用 有效地解决了抑 制防塌问题 高分子量阳离子聚合物的包被絮凝剂与小分子量有机阳离子化合 物的泥页岩抑制剂相互结合 具有较强的抑制性 较好的稳定井 壁能力 并配合磺化沥青和磺化类处理剂的应用 有效地解决了抑 制防塌问题 三 钻井泥浆设计三 钻井泥浆设计 分段泥浆设计分段泥浆设计 地层特点泥浆 一开表层井段 地层特点泥浆 一开表层井段 22 500m 全面钻进 应预防涌水 井塌及井漏 普通的 全面钻进 应预防涌水 井塌及井漏 普通的CMC高坂含泥浆 地层 较简单 在安全钻进下 选择低 成本泥浆 二开至 高坂含泥浆 地层 较简单 在安全钻进下 选择低 成本泥浆 二开至2000m 全面钻进 定 向钻进 需穿过 全面钻进 定 向钻进 需穿过F2 F3断层 地层破 碎 且有断层泥 易坍塌 缩径 造成起下钻遇阻 卡 钻严重 钾石灰聚磺聚合物泥浆体系 降 滤失 增强封堵能力 以防阻 卡 断层 地层破 碎 且有断层泥 易坍塌 缩径 造成起下钻遇阻 卡 钻严重 钾石灰聚磺聚合物泥浆体系 降 滤失 增强封堵能力 以防阻 卡 2000m以下 取 心钻进 扩孔钻 进 以下 取 心钻进 扩孔钻 进 30 35 斜井 井眼清洁是 难点 要穿过 斜井 井眼清洁是 难点 要穿过F4 F5断层 同时地层复杂程度难以预计 钾石灰聚磺聚合物泥浆体系 降 滤失 增强封堵能力和润滑防卡 能力 断层 同时地层复杂程度难以预计 钾石灰聚磺聚合物泥浆体系 降 滤失 增强封堵能力和润滑防卡 能力 三 钻井泥浆设计三 钻井泥浆设计 一开井段一开井段 CMC高坂含泥浆 基本配方 高坂含泥浆 基本配方 8 NV 1 4 Na2CO3 土量土量 0 3 0 5 HV CMC 二开井段二开井段 钾石灰聚磺泥浆钾石灰聚磺泥浆 4 7 NV 1 0 2 K PAM 0 3 NH4 HPAN 1 FT 342 2 KCl 0 4 CaO 2 SMP 1 0 5 CMC 2 SMC 0 5 SPNH 其它处理添加剂 其它处理添加剂 NaOH JN A FKRH XC等等 三开井段三开井段 钾石灰聚磺泥浆钾石灰聚磺泥浆 3 4 NV 1 0 1 K PAM 3 5 SMP 3 FT 342 1 QS 1 4 8 KCl 0 4 CaO 0 5 CMC 2 SMC 0 5 SPNH 3 FKRH 其它处理添加剂 其它处理添加剂 NaOH JN A XC JD 6 FGL 重晶石粉等 重晶石粉等 分井段泥浆配方分井段泥浆配方 三 钻井泥浆设计三 钻井泥浆设计 三 钻井泥浆设计三 钻井泥浆设计 分段泥浆主要性能参数设计指标分段泥浆主要性能参数设计指标 开次开次 g cm3 FV s PV mpa s YP 0 pa 1G 10G Pa API FL ml K mm PHKf 一开一开1 05 1 1550 7010 258 15 3 7 8 15 20000 20000 二 中粗粒二 中粗粒250 2000250 2000 三 中粗三 中粗74 25074 250 四 细粒四 细粒44 7444 74 五 超细粒五 超细粒2 442 44 六 胶体六 胶体 2250 250 二二除砂器除砂器32 8032 80 三三除泥器除泥器10 5210 52 四四清洁器清洁器10 6010 60 五五离心机离心机2 72 7 泥浆技术是一项实践科学技术 要解决好实际工作中的 问题 最基本的一点就是要从实际出发 因地制 宜 不 能千篇一律 一成不变 要运用成熟先进的技术理念对 待问题 用有效的方法解决问题 特殊问题就用特殊方 法治理 同时 要坚持 预防为主 泥浆技术是一项实践科学技术 要解决好实际工作中的 问题 最基本的一点就是要从实际出发 因地制 宜 不 能千篇一律 一成不变 要运用成熟先进的技术理念对 待问题 用有效的方法解决问题 特殊问题就用特殊方 法治理 同时 要坚持 预防为主 处理为辅 的方针 墨菲定律 处理为辅 的方针 墨菲定律 泥浆技术的指导思想泥浆技术的指导思想 四 现场应用四 现场应用 土浆土浆 膨润土膨润土NV 1 水水 主抑制剂主抑制剂 KCl 石灰 石灰 封堵剂封堵剂FT 342 QS 1 降滤失剂降滤失剂SMP SPNH SMC CMC等等 钾石灰聚磺钻井液配制方法钾石灰聚磺钻井液配制方法 四 现场应用四 现场应用 辅抑制剂辅抑制剂 K PAM NH4HPAN 增粘剂增粘剂 HV CMC 润滑剂润滑剂 FKRH pH值调节剂值调节剂 NaOH KOH 问题 粘度失水坂含固相钙离子处理办法问题 粘度失水坂含固相钙离子处理办法 粘度 过高 粘度 过高 NHNN 1 加 入 加 入 KHm NaHm低浓度碱液稀释 低浓度碱液稀释 HNNH 1 加 烧 碱 加 烧 碱 2 加 加 SMT低浓度高碱比碱液 加 低浓度高碱比碱液 加KHm或或NaHm低浓度 高碱比碱液 低浓度 高碱比碱液 NNHN 1 加强固控 加强固控 2 加 低 浓 度 低 碱 比 加 低 浓 度 低 碱 比 SMT 或或 KHm NaHm碱液 碱液 HNNN 1 加大 加大KHm和和SMC 等护胶剂加量且以碱液方 式入井 等护胶剂加量且以碱液方 式入井 NNNN1 使用好固控设备 使用好固控设备 现场维护办法现场维护办法 四 现场应用四 现场应用 问题 粘度失水坂含固相钙离子处理办法问题 粘度失水坂含固相钙离子处理办法 粘度 过低 NNNL1 加入生石灰 HLNN 1 加入坂土浆 粘度 过低 NNNL1 加入生石灰 HLNN 1 加入坂土浆 2 加入降失水剂 加入降失水剂 3 加入 沥青质处理剂 失水 过大 N NHN 1 加强固控 加入 沥青质处理剂 失水 过大 N NHN 1 加强固控2加低粘加低粘 CMC或树脂类处理剂 N NNN 1 加低粘 或树脂类处理剂 N NNN 1 加低粘CMC或树 脂类处理剂 N LNH 1加入 或树 脂类处理剂 N LNH 1加入SMC或或KHm NaHm 2 补充坂土浆 补充坂土浆 现场维护办法现场维护办法 四 现场应用四 现场应用 钾石灰聚磺泥浆体系维护要点钾石灰聚磺泥浆体系维护要点 钻井液 密度 钻井液 密度 钻井液 密度 钻井液 密度 密度 密度 1 20 g cm3以下用碳酸钙加重 密度 以下用碳酸钙加重 密度 1 20 g cm3以上用重晶石加重以上用重晶石加重 失水量失水量失水量失水量 二开二开250 8mm全面钻进维持全面钻进维持6 7ml 三开取心钻 进阶段控制在 三开取心钻 进阶段控制在4 0以下 中分子聚合物以以下 中分子聚合物以K PAN 和和NH4 HPAN为主 配合为主 配合SMP SMC SPNH LV CMC等加强护胶 控制失水等加强护胶 控制失水 粘切粘切粘切粘切 大直径钻进 扩孔阶段适当提高粘切 增粘剂或造浆材 料 取心钻进考虑井深和降低泵压 适当降低粘切 降粘剂等 大直径钻进 扩孔阶段适当提高粘切 增粘剂或造浆材 料 取心钻进考虑井深和降低泵压 适当降低粘切 降粘剂等 配方配方3 4 NV 1 0 1 K PAM 3 5 SMP 3 FT 342 1 QS 1 3 5 KCl 0 4 CaO 0 5 CMC 2 SMC 0 5 SPNH 3 FKRH 处理剂处理剂NaOH JN A XC JD 6 FGL 重晶石粉等 重晶石粉等 四 现场应用四 现场应用 抑制性抑制性抑制性抑制性 适当增加适当增加KCl和石灰 提高钾 钙离子的含量 配合聚合物处理剂 提高抑制力 和石灰 提高钾 钙离子的含量 配合聚合物处理剂 提高抑制力 封堵性封堵性封堵性封堵性 沥青和超细碳酸钙配合使用 提高封堵能力沥青和超细碳酸钙配合使用 提高封堵能力 防塌防塌防塌防塌 通过提高抑制性和封堵性 适当提高密度和粘切 合理 的工程措施 多措施协同作用 提高防塌能力 通过提高抑制性和封堵性 适当提高密度和粘切 合理 的工程措施 多措施协同作用 提高防塌能力 钾石灰聚磺泥浆体系维护要点钾石灰聚磺泥浆体系维护要点 四 现场应用四 现场应用 润滑润滑润滑润滑 加大了润滑剂加大了润滑剂FKRH和沥青类处理剂的用量 降 低钻井液粘附系数 和沥青类处理剂的用量 降 低钻井液粘附系数 酸性物质 污染 酸性物质 污染 酸性物质 污染 酸性物质 污染 降低坂土含量 加大降低坂土含量 加大CMC SMC SMP SPNH等护胶处理剂的用量 适当补充石灰和烧 碱 保持 等护胶处理剂的用量 适当补充石灰和烧 碱 保持pH值值9 5以上 以上 固相控制固相控制固相控制固相控制 加强体系抑制性 利用加强体系抑制性 利用KPAM絮凝包被絮凝 充分利用 好各级固控设备 絮凝包被絮凝 充分利用 好各级固控设备 钾石灰聚磺泥浆体系维护要点钾石灰聚磺泥浆体系维护要点 四 现场应用四 现场应用 根据井下异常情况调整钻井液性能根据井下异常情况调整钻井液性能 井下异 常情况 井下异 常情况 原因分 析 原因分 析 钻井液性能调整项目钻井液性能调整项目 1 2 3 4 下钻遇阻或下钻遇阻或 起钻遇卡起钻遇卡 缩径缩径 提高密度增强抑制性降滤失量提高密度增强抑制性降滤失量 垮塌垮塌 提高密度增强抑制性降滤失量增强封堵性提高密度增强抑制性降滤失量增强封堵性 钻井液改善滤饼质量钻井液改善滤饼质量 提高携带和悬浮能力提高携带和悬浮能力 下钻不能到底下钻不能到底 或或 电测不到底电测不到底 垮塌垮塌 提高密度增强抑制性降滤失量增强封堵性提高密度增强抑制性降滤失量增强封堵性 沉砂沉砂 调整流变性调整流变性 提高携带和悬浮能力提高携带和悬浮能力 钻井液改善滤饼质量钻井液改善滤饼质量 调整粘度和切力调整粘度和切力 钻进时蹩 跳严重垮塌钻进时蹩 跳严重垮塌 提高密度增强抑制性降滤失量增强封堵性提高密度增强抑制性降滤失量增强封堵性 振动筛上钻屑过多垮塌振动筛上钻屑过多垮塌 提高密度增强抑制性降滤失量增强封堵性提高密度增强抑制性降滤失量增强封堵性 振动筛上钻屑过少钻井液调整流变性振动筛上钻屑过少钻井液调整流变性 提高携带和悬浮能力提高携带和悬浮能力 备注 备注 1 本表仅供提示和参考 实际工作中应根据现场情况选择钻井液 性能调整项目 本表仅供提示和参考 实际工作中应根据现场情况选择钻井液 性能调整项目 2 本表未列出与钻井液性能无关的 造成工程异常情况的原因 如排量 地层等 在实际工作中应仔细分析真正的原因并采取适当的措施 本表未列出与钻井液性能无关的 造成工程异常情况的原因 如排量 地层等 在实际工作中应仔细分析真正的原因并采取适当的措施 四 现场应用四 现场应用 四 现场应用四 现场应用 一开泥浆应用一开泥浆应用 基本情况基本情况 316 5mm 322 96mm钻头直径钻头直径 平均井径平均井径 316 5牙轮 牙轮 ST517GK 接头接头 203钻铤钻铤1根根 305稳定器稳定器 203钻铤钻铤2根根 305稳定器稳定器 接头接头 178钻铤钻铤 127钻杆钻杆 108方钻杆方钻杆 钻具组合钻具组合 20 502m井段井段 深灰色板岩 灰白色细砂岩深灰色板岩 灰白色细砂岩地层地层 CMC高坂含泥浆体系高坂含泥浆体系泥浆体系泥浆体系 273套管下至井深套管下至井深501 73m下套管情况下套管情况 2012年年8月月5日 日 9月月12日日施工周期施工周期 清水清水 10m 2号孔老浆 号孔老浆 25m 6 LBM 0 5 HV CMC 50m 8 NV 1 4 Na2CO3 土 量 土 量 0 3 0 5 HV CMC 混合泥浆中累计加入混合泥浆中累计加入NV 1约约1 8T HV CMC约约0 75T 四 现场应用四 现场应用 一开泥浆应用一开泥浆应用 泥浆调整与改进泥浆调整与改进 清水清水 混合泥浆混合泥浆 CMC高 坂含泥浆 高 坂含泥浆 排量排量1600L min 井底沉砂 井底沉砂 井眼大 井眼大 350泵单泵排量偏小 返 速仅 泵单泵排量偏小 返 速仅0 35m s 泥浆粘切较低 携 岩能力不够 井底沉砂严重 泥浆粘切较低 携 岩能力不够 井底沉砂严重 泥浆粘切提高 结合单泵钻进双泵 排岩粉 效果明显 泥浆粘切提高 结合单泵钻进双泵 排岩粉 效果明显 泥浆体系泥浆体系泥浆配方或调整泥浆配方或调整存在问题及效果存在问题及效果 粘度降低粘度降低 粘度增加粘度增加 1 加入 加入NV 1和和HV CMC 2 加 加NaOH提高提高pH值值 加清水稀释 同时加强固控加清水稀释 同时加强固控 加入加入NV 1和和HV CMC提粘无效 提高提粘无效 提高 pH值后粘度由值后粘度由37s提高至提高至54s 433 23m疑钙侵 粘度迅速至疑钙侵 粘度迅速至87s 失 水量增大 处理后粘度降低至 失 水量增大 处理后粘度降低至53s 四 现场应用四 现场应用 比重比重 g cm3 漏斗粘度漏斗粘度 s 塑性 粘度 塑性 粘度 mpa s 动切力动切力 0 pa 静切力静切力 s 1 10 Pa 失水量失水量 ml 泥饼厚 度 泥饼厚 度 mm PH 1 04321463 812 40 89 1 084822115 178 50 79 岩粉堵塞钻头和钻铤泥浆处理后开双泵排粉效果岩粉堵塞钻头和钻铤泥浆处理后开双泵排粉效果 一开泥浆应用一开泥浆应用 混合泥浆性能调整前后性能对比及携岩效果混合泥浆性能调整前后性能对比及携岩效果 四 现场应用四 现场应用 二开泥浆应用二开泥浆应用 基本情况基本情况 250 8mm定向 全面扩孔钻进定向 全面扩孔钻进 150mm取心取心 钻头直径钻头直径 平均井径平均井径 复合钻进复合钻进 250 8三牙轮钻头三牙轮钻头 178螺杆马达 弯度螺杆马达 弯度 0 75 245扶正器扶正器 177 8钻铤钻铤 127钻杆钻杆 定向钻进定向钻进 250 8三牙轮钻头三牙轮钻头 178螺杆马达 弯度螺杆马达 弯度 0 75 1 245扶正器扶正器 定向接头定向接头 178无磁钻铤无磁钻铤 177 8钻铤钻铤 127钻杆钻杆 钻具组合钻具组合 502 1972 3m井段井段 深灰色板岩 灰白色细砂岩 黑色砂质泥岩 灰 色粉砂质泥岩 深灰色板岩 灰白色细砂岩 黑色砂质泥岩 灰 色粉砂质泥岩 地层地层 钾石灰聚磺泥浆体系钾石灰聚磺泥浆体系泥浆体系泥浆体系 219套管下至井深套管下至井深1972 30m下套管情况下套管情况 2012 9 14 2013 1 3施工周期施工周期 阶段 施工性质日期 井眼直径 mm 井段 m 井斜角 1 阶段 施工性质日期 井眼直径 mm 井段 m 井斜角 1 全面钻进 定向钻进 复合钻进 全面钻进 定向钻进 复合钻进 2012 9 14 11 3250 8250 8502 00 1435 0017 32 9 打口袋打口袋2012 11 3 11 92002001435 00 1444 55 活动套管 为了确保取心钻进的顺利进行 决定下入 219mm活动套管 套 管下深 1439 61m 2012 11 28将套管全部拔出 活动套管 为了确保取心钻进的顺利进行 决定下入 219mm活动套管 套 管下深 1439 61m 2012 11 28将套管全部拔出 2 2取心取心2012 11 14 11 271501501444 55 1555 00 24 28 3 3扩孔扩孔2012 11 29 12 3250 8250 81435 00 1555 00 24 28 4 4全面钻进全面钻进 2012 12 3 2013 1 3250 8250 81555 00 1970 30 25 33 四 现场应用四 现场应用 二开泥浆应用二开泥浆应用 基本情况基本情况 提高包被抑制性 控制失水 强化封 堵 防塌及润滑能力 提高包被抑制性 控制失水 强化封 堵 防塌及润滑能力 加强钻井液抑制性 降低粘土矿物水 化和膨胀性 加强封堵 胶结护心 加强润滑性 加强钻井液抑制性 降低粘土矿物水 化和膨胀性 加强封堵 胶结护心 加强润滑性 控制泥浆密度不低于控制泥浆密度不低于1 20g cm3 提 粘切 动塑比值 提 粘切 动塑比值0 4 0 5 提高携带能 力 加强抑制性封堵防塌能力 提高携带能 力 加强抑制性封堵防塌能力 地层破碎 出现卡钻 加强护壁防塌 能力 用沥青和超细碳酸钙配合使用 对地层微裂缝进行封堵 改善滤饼质 量 地层破碎 出现卡钻 加强护壁防塌 能力 用沥青和超细碳酸钙配合使用 对地层微裂缝进行封堵 改善滤饼质 量 四 现场应用四 现场应用 二开泥浆应用二开泥浆应用 泥浆调整与改进泥浆调整与改进 全面钻进 导向钻进 全面钻进 导向钻进 取心钻进取心钻进 扩孔阶段扩孔阶段 全面钻进全面钻进 泥浆转换前期 性能波动 调整好 后起下钻 测井 下活动套管顺利 泥浆转换前期 性能波动 调整好 后起下钻 测井 下活动套管顺利 钻井液性能稳定 防塌能力和润滑 性能经过处理都得到改善 井内安 全 取芯率也较高 钻井液性能稳定 防塌能力和润滑 性能经过处理都得到改善 井内安 全 取芯率也较高 井内稳定 基本未发现掉块和垮塌 现象 井内稳定 基本未发现掉块和垮塌 现象 井内稳定 无发现掉块 起下钻顺 利 均一次到底 井内稳定 无发现掉块 起下钻顺 利 均一次到底 1871 84m 1936 20m井段 含泥质成分较多 性能变化较小 抑制水化膨胀明显 井段 含泥质成分较多 性能变化较小 抑制水化膨胀明显 钻进阶段钻进阶段泥浆调整要点泥浆调整要点存在问题及效果存在问题及效果 1 CMC高坂含钻泥浆体系转换为钾石灰聚磺泥浆体系 转换原因 高坂含钻泥浆体系转换为钾石灰聚磺泥浆体系 转换原因 1 地层存在酸根离子和高价阳离子的交替污染 地层存在酸根离子和高价阳离子的交替污染 CMC高坂 含泥浆性能波动仍较大 高坂 含泥浆性能波动仍较大 2 防塌抑制能力差 防塌抑制能力差 2 转换过程 在初期 由于磺化处理剂和其它转型材料没到位 主 要通过降低活性坂土含量和加入少量的 转换过程 在初期 由于磺化处理剂和其它转型材料没到位 主 要通过降低活性坂土含量和加入少量的SMP SMC CMC维持性能 逐步调整 期间泥浆性能抗污染能力不够 仍有波动 随着各种护胶处 理剂加足 完成转换 维持性能 逐步调整 期间泥浆性能抗污染能力不够 仍有波动 随着各种护胶处 理剂加足 完成转换 3 日常维护 主要加入高分子聚合物 日常维护 主要加入高分子聚合物KPAM 中分子聚合物以 中分子聚合物以K PAN和和NH4 HPAN为主 配合为主 配合SMP SMC SPNH LV CMC等加强 护胶 控制失水 等加强 护胶 控制失水 四 现场应用四 现场应用 比重比重 g cm3 漏斗粘度漏斗粘度 s 塑性粘度塑性粘度 mpa s 动切力动切力 0 pa 静切力静切力 s 1 10 Pa 失水量失水量 ml 泥饼厚 度 泥饼厚 度 mm PH 1 11 1 1931 687 197 20 54 14 11 286 11 40 5 0 88 5 9 51 11 1 1931 687 197 20 54 14 11 286 11 40 5 0 88 5 9 5 二开泥浆应用二开泥浆应用 泥浆体系转换泥浆体系转换 复杂现象 复杂现象 1642 47 m 1754 00m段地层较为破碎为甚 复杂现 象表现为扭矩波动大 甚至蹩停转盘 在 段地层较为破碎为甚 复杂现 象表现为扭矩波动大 甚至蹩停转盘 在1672 72m处蹩掉两个牙 轮 并在 处蹩掉两个牙 轮 并在1664 56m发生掉块卡钻事故 发生掉块卡钻事故 处理过程 处理过程 防塌沥青防塌沥青FT342含量提高至含量提高至4 原加量 原加量3 超细碳 酸钙含量提高至 超细碳 酸钙含量提高至3 原加量 原加量2 KCl加量提高至加量提高至5 原加量 原加量 3 处理结果 处理结果 泥浆性能好 顺利穿过了破碎地层 在以后钻进中 井 内稳定 无发现掉块 起下钻顺利 均一次到底 泥浆性能好 顺利穿过了破碎地层 在以后钻进中 井 内稳定 无发现掉块 起下钻顺利 均一次到底 四 现场应用四 现场应用 二开泥浆应用二开泥浆应用 复杂情况下泥浆调整与改进复杂情况下泥浆调整与改进 比重比重 g cm3 漏斗粘度漏斗粘度 s 塑性粘度塑性粘度 mpa s 动切力动切力 0 pa 静切力静切力 s 1 10 Pa 失水量失水量 ml 泥饼厚 度 泥饼厚 度 mm PH 1 2048 5322 2510 12 4 4 55 14 5 15 5 6 6 80 59 51 2048 5322 2510 12 4 4 55 14 5 15 5 6 6 80 59 5 活动套管工艺技术 活动套管工艺技术 在长裸眼 在长裸眼 922m 定向斜井条件下 最大井 斜角 定向斜井条件下 最大井 斜角32 9 成功下入和拔出活动套管 成功下入和拔出活动套管 套管下入前的钻井液措施 套管下入前的钻井液措施 在平时维护处理时注重钻井液的抑制防塌 效果和润滑性的调整 在通井和下套管前夕 分多次加入 在平时维护处理时注重钻井液的抑制防塌 效果和润滑性的调整 在通井和下套管前夕 分多次加入FKRH处理 剂 降低摩阻 增强润滑性 处理 剂 降低摩阻 增强润滑性 套管下入后的钻井液措施 套管下入后的钻井液措施 套管下入后 配制防卡润滑浆套管下入后 配制防卡润滑浆30m3 泵入环 空 泵入环 空24m3 将环空全部封闭 防卡润滑浆配方 井浆将环空全部封闭 防卡润滑浆配方 井浆30 m3 内含 内含 FKRH3 0 6 废机油废机油 0 17 SP 80 1 67 FKRH 四 现场应用四 现场应用 二开泥浆应用二开泥浆应用 活动套管工艺技术活动套管工艺技术 四 现场应用四 现场应用 三开泥浆应用三开泥浆应用 基本情况基本情况 200 扩孔钻进 扩孔钻进 150取心钻进 取心钻进 150侧钻侧钻钻头直径钻头直径 平均井径平均井径 取心钻进取心钻进 150 电镀钻头电镀钻头 140取心筒 接头 取心筒 接头 127螺 杆马达 螺 杆马达 127液动锤液动锤 150 5扶正器扶正器 127钻铤钻铤 89 钻杆钻杆 全面钻进全面钻进 152 4牙轮钻头牙轮钻头 接头 接头 127螺杆马达螺杆马达 127 钻铤钻铤 121钻铤钻铤 89钻杆钻杆 钻具组合钻具组合 1972 3 2319 07m井段井段 千枚岩 含砾变砂岩 页岩夹石英灰砂质泥岩 深灰 色泥岩 深灰色坂岩 千枚岩 含砾变砂岩 页岩夹石英灰砂质泥岩 深灰 色泥岩 深灰色坂岩 变质泥岩 碳质板岩变质泥岩 碳质板岩等岩性等岩性 地层地层 钾石灰聚磺泥浆体系钾石灰聚磺泥浆体系泥浆体系泥浆体系 168套管下至井深套管下至井深2260m下套管情况下套管情况 2013 1 20 2013 8 15施工周期施工周期 井眼编号施工性质 井眼直径 井眼编号施工性质 井眼直径 mm 井深段 井深段 m 日期 井斜角 日期 井斜角 WFSD取心钻进取心钻进150 01972 30 2313 702013 1 20 4 2530 35 WFSD S1取心钻进取心钻进150 02290 50 2319 072013 4 25 5 1630 35 WFSD S2侧钻侧钻152 42010 00 2271 032013 5 16 6 1730 35 WFSD S3侧钻侧钻152 42178 00 2281 902013 6 17 7 1730 35 WFSD S4侧钻侧钻152 42190 00 2262 362013 7 17 8 1530 35 四 现场应用四 现场应用 三开泥浆应用三开泥浆应用 基本情况基本情况 WFSD 4 S1 2319 07m WFSD 4孔三开侧钻情况孔三开侧钻情况 WFSD 4 S2 2271 03m WFSD 4 2313 70m WFSD 4 S3 2281 90m WFSD 4 S4 2291 90m 1 WFSD 4 0 2313 70m 2 WFSD 4 S1 2290 50 2319 07m 3 WFSD 4 S2 2010 00 2271 03m 4 WFSD 4 S3 2178 00 2281 90m 5 WFSD 4 S4 2190 00 2291 90m 6 WFSD 4 S5 2245 00 2262 55m 7 WFSD 4 S6 2221 30 2261 81m WFSD 4 S5 2262 55m WFSD 4 S6 四 现场应用四 现场应用 本开本开2070m以下 钻遇的地层主要是碳质板岩 岩层的产 状陡 片理发育 粘土矿物含量高 水敏性强 强度低 易碎裂 怕冲蚀 钻孔扩径和缩径问题同时存在 钻孔扩径 使岩粉不 能有效地被排除 导致埋钻 钻孔缩径直接导致卡钻 本开起下 钻遇阻卡严重 出现了断钻具 井壁坍塌 缩径等复杂情况 给 泥浆技术带来很多挑战 要求钻井液须具有良好的防塌性 强封堵性 强抑制 良 好的润滑性 以下 钻遇的地层主要是碳质板岩 岩层的产 状陡 片理发育 粘土矿物含量高 水敏性强 强度低 易碎裂 怕冲蚀 钻孔扩径和缩径问题同时存在 钻孔扩径 使岩粉不 能有效地被排除 导致埋钻 钻孔缩径直接导致卡钻 本开起下 钻遇阻卡严重 出现了断钻具 井壁坍塌 缩径等复杂情况 给 泥浆技术带来很多挑战 要求钻井液须具有良好的防塌性 强封堵性 强抑制 良 好的润滑性 三开泥浆应用三开泥浆应用 复杂情况分析复杂情况分析 四 现场应用四 现场应用 岩性 碳质板岩 岩石软 片理发育 易剥落 怕冲蚀 易膨胀 易堵心 岩性 碳质板岩 岩石软 片理发育 易剥落 怕冲蚀 易膨胀 易堵心 四 现场应用四 现场应用 三开钻遇地层情况三开钻遇地层情况 3K QX59回次岩心回次岩心 三开钻遇地层情况三开钻遇地层情况 四 现场应用四 现场应用 三开三开2070m以下的碳质板岩 易膨胀和变形以下的碳质板岩 易膨胀和变形 三开钻遇地层情况三开钻遇地层情况 四 现场应用四 现场应用 返速返速0 36m s 返速返速0 12m s 在扩径带泥浆 返速太低 岩 粉不能被携带 出井外 在井 内聚集 在扩径带泥浆 返速太低 岩 粉不能被携带 出井外 在井 内聚集 钻杆直径钻杆直径 钻头直径钻头直径 最大井径最大井径 四 现场应用四 现场应用 岩心管内的岩屑岩心管内的岩屑 井底岩粉多井底岩粉多 四 现场应用四 现场应用 5月月2日 下钻至日 下钻至2283 08m遇阻 憋泵 起钻后发现 取心钻具的 上接头与内 外管的环隙内充满 了岩粉 遇阻 憋泵 起钻后发现 取心钻具的 上接头与内 外管的环隙内充满 了岩粉 四 现场应用四 现场应用 井底岩粉多井底岩粉多 打捞落井牙轮下钻途中划眼获取的岩块打捞落井牙轮下钻途中划眼获取的岩块 钻进至井深钻进至井深2214 01m处 发生牙轮脱落 下打捞牙轮钻具时在约处 发生牙轮脱落 下打捞牙轮钻具时在约 2200m处遇阻 划眼至井底 捞上来的东西除了牙轮之外 还有 大量岩块 据分析 是钻井缩径后被钻头从井壁上切割下来 装 入岩心管内的 处遇阻 划眼至井底 捞上来的东西除了牙轮之外 还有 大量岩块 据分析 是钻井缩径后被钻头从井壁上切割下来 装 入岩心管内的 四 现场应用四 现场应用 四 现场应用四 现场应用 三开泥浆应用三开泥浆应用 难点分析难点分析 地层因素地层因素 破碎破碎 坍塌 掉块 扩径严重坍塌 掉块 扩径严重 松软碳质板岩松软碳质板岩 存在蠕变缩径存在蠕变缩径 地层 坍塌压力不清楚 给泥浆调整带来难度地层 坍塌压力不清楚 给泥浆调整带来难度 设备因素设备因素 350泵压承压能力有限 深井钻进 泵压较大 再加上采用井下动力工具 提高排量空间有限 也限制了泥浆性能的调整空间 泵压承压能力有限 深井钻进 泵压较大 再加上采用井下动力工具 提高排量空间有限 也限制了泥浆性能的调整空间 针对破碎地层 封堵防塌是关键 主要技术措施有 针对破碎地层 封堵防塌是关键 主要技术措施有 1 适当提高密度 增强泥浆对井壁的侧向力 适当提高密度 增强泥浆对井壁的侧向力 2 加入不同软化点磺化沥青和超细碳酸钙 增强体系封堵和粘 结能力 加入不同软化点磺化沥青和超细碳酸钙 增强体系封堵和粘 结能力 3 控制失水 控制失水 针对缩径地层 提高密度和抑制性是关键 主要技术措施有 针对缩径地层 提高密度和抑制性是关键 主要技术措施有 1 提高密度 增强泥浆对井壁的侧向力 减缓地层蠕变速度 提高密度 增强泥浆对井壁的侧向力 减缓地层蠕变速度 2 加入阳离子 增强体系抑制性 加入阳离子 增强体系抑制性 3 控制失水 控制失水 4 保持强封堵性能 保持强封堵性能 四 现场应用四 现场应用 三开泥浆应用三开泥浆应用 复杂情况分析复杂情况分析 漏斗粘度控制在漏斗粘度控制在35s 45s 密度 密度 1 24 1 31 g cm3 提密度 提粘度 加入防塌处理剂稳 定井壁 提密度 提粘度 加入防塌处理剂稳 定井壁 适当提粘切 增强携岩能力适当提粘切 增强携岩能力 增大密度 加入防塌剂 加强井眼稳 定性 提高粘切加强携岩能力 增大密度 加入防塌剂 加强井眼稳 定性 提高粘切加强携岩能力 四 现场应用四 现场应用 三开泥浆应用三开泥浆应用 泥浆调整与改进泥浆调整与改进 取心钻进取心钻进 扩孔钻进扩孔钻进 S1取心钻进取心钻进 侧钻侧钻S2 S3 S4 基本满足了取心钻进的需要基