【钻孔冲洗液与钻孔堵漏概述4400字】

钻孔冲洗液与钻孔堵漏概述（1）钻孔冲洗液1）钻孔冲洗液的用途及性能要求钻井冲洗液是一种液体、气体或泡沫介质，在钻井过程中在地面和井眼中循环使用。因为钻井液用的多，所以也叫钻井液。钻井冲洗液的主要作用是:及时清除钻井过程中产生的岩粉并携带到地表，冷却钻头，润滑钻具，保护孔壁。此外，冲洗液具有平衡地层压力、帮助破碎岩石和提供已钻地层信息的功能。因此，根据不同的地层条件和钻井目的，要求冲洗液具有以下特性。良好的冷却散热能力和润滑性能;剪切稀释性能好(有利于放粉);良好的护墙、防渗漏、抗外界影响(盐、钙浸出、粘土浸出、湿度影响等)能力;它具有自身不发酵、不变质、不腐蚀钻具的性能。2）钻孔冲洗液种类及冲洗方式①冲洗液的种类清水。在稳定岩层中钻孔时，采用清水冲洗钻孔，钻孔效率高，钻头冷却效果好，操作简单。泥浆。泥浆是由粘土分散在清水中形成的一种冲洗液体。在不稳定岩层钻孔时，使用泥浆可获得较好的护墙效果。通过性能调整，泥浆还可以处理涌水、渗漏等复杂情况。乳化液和乳化液泥浆。用小直径金刚石钻进时，为了使钻具高速下钻，往往采用水包油乳化液、乳化液泥浆或表面活性剂水溶液(也称润滑冲洗液)来冲洗钻孔。空气。用压缩空气或天然气冲孔，有利于提高钻速，适用于缺水地区和漏失地层。如果用高压空气作为介质，不仅可以作为动力，还可以用来冲洗钻孔。其他。盐水泥浆、泡沫冲洗液、雾化冲洗液等。②钻孔冲洗方式a.全孔循环。全孔正循环来自泵的冲洗液，通过钻柱中心进入孔底，从钻头水口流出，通过钻杆与孔壁之间的环形间隙回到孔口，流入地面循环槽。由于在离心力的作用下，孔底介质的流动方向与岩粉的排出方向一致，有利于排出岩粉。钻井施工中最常用的是正循环模式。全井反循环泵送的冲洗液通过钻杆与孔壁之间的环形间隙进入孔底，通过钻头喷嘴进入钻具和钻杆柱，返回地面，通过橡胶软管返回循环系统或水源罐。全井反循环孔口必须密封，并允许钻柱自由旋转和上下移动。由于孔底介质流向与岩心进入方向一致，有利于提高岩心采收率或连续取心，但在发生钻井漏失时不适用。b.井底局部反循环。孔底局部反循环包括射流反循环、无泵钻井法和空气立管钻井法。3）钻孔冲洗液的配制与选型①钻孔冲洗液用量的计算a.钻井冲洗液消耗量的计算。钻井冲洗液总量等于孔内钻井冲洗液体积、循环系统钻井冲洗液体积、钻井冲洗液损失和钻井冲洗液储量之和。配制钻孔冲洗液所需黏土量为：式中：γ1为相对粘度密度，γ1<(2.22.6);γ2为钻井冲洗液的相对密度;γ为水的相对密度(淡水为1.0，海水为1.03);V为所需的钻井冲洗液量(L)。配制钻孔冲洗液所需水量为：配制加重钻孔冲洗液所需加重剂量为：式中：γ3是增重剂的相对密度；γ4是待加重的钻井冲洗液的相对密度；γ5是原始钻井冲洗液的相对密度。降低钻孔冲洗液相对密度所需加水量为:式中:γ6为用水稀释的钻井冲洗液的相对密度。b.钻井冲洗液所需化学处理剂的配制和用量分为三种。一、无机和有机处理剂用量的计算。向无机处理剂中加入的水量一般按干粉量计算，然后配制成一定浓度的水溶液。如果粘土用纯碱或烧碱改性，其用量应根据粘土的质量计算。比如钙基膨润土用6%纯碱处理，即每100g钙基膨润土加6g纯碱。有机处理剂(如甲基纤维素钠、腐植酸钠、腐植酸钾、氢氧化铁盐、聚丙烯酰胺等)的用量。)是根据钻井冲洗液的体积百分比计算的。一些处理剂(如铬铁盐、腐植酸钾、腐植酸钠等。)可以直接加入干粉或配制一定浓度的水溶液加入到钻井冲洗液中。但是，有些处理剂(如羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钙等。)应事先将计算量的干粉配制成一定浓度的水溶液，然后加入到钻井冲洗液中。一些处理剂(如丹宁碱液、煤碱剂等。)应按钻井冲洗液的体积百分比计算。第二，聚丙烯酰胺水解的有关计算。计算烧碱用量为：式中：WPAM为聚丙烯酰胺的干粉总量（g);H为要求的水解度（％);71为聚丙烯酰胺链节的分子量；40为烧碱的分子量。上述公式仅适用于水解度低于30%的情况，超过30%需要增加理论值。如果将7%的胶体聚丙烯酰胺配制成水解度为30%且浓度为1%的水溶液，则可根据以下公式计算：PAM:NaOH:H2O=1:0.12:6聚丙烯酰胺的水解方法：①高温水解法—将需要水解的聚丙烯酰胺、向容器中加入苛性钠和制备0.5%1%所需的水，将其加热至90-110℃，并搅拌至3〜4h.常温水解——将聚丙烯酰胺∶氢氧化钠∶H2O=10∶1∶60混合，搅拌，静置23天，得到水解度为30%，浓度为1%的水解聚丙烯酰胺。第三，聚丙烯腈水解的有关计算。一般将腈纶废丝:烧碱:水=10:(0.30.7):(510)混合，加热至90100℃，连续搅拌3〜4h小时。②钻孔冲洗液的配制钻井冲洗液有两种配制方式:分散配制或集中配制。大多数情况下，钻机用于分散施工，因此使用更分散的准备工作。现场最好使用优质粘土粉制作泥浆，将粘土粉加入到液压搅拌机的漏斗中，利用液流将泥浆与粘土粉混合，达到快速配制泥浆的目的。如果用膨润土做泥浆，一定要预水化，膨润土粉要在水中浸泡1天(对于钙基土，要在苏打水中浸泡)，然后用喷枪将泥浆混合，也能达到更好的效果。③钻孔冲洗液的选型a.不同岩性对钻孔冲洗液的要求为：粘土层，一般粘土层容易造浆，增加了钻井冲洗液的密度和粘度，所以要求钻井冲洗液的粘度尽量低；砂岩，即易侵入砂粒的钻井冲洗液，增加了钻井冲洗液的密度和粘度，因此要求钻井冲洗液具有较低的密度、粘度和适当高的剪切力，应采用一些抗塌性能好的钻井冲洗液，严格控制钻井冲洗液的含砂量；砾岩，即胶结不良、无粘土充填的砾岩，对钻井冲洗液的粘度和剪切力要求高，采用防塌效果好的钻井冲洗液；盐膏层要求钻井冲洗液具有一定的抗盐抗钙能力，适当增加钻井冲洗液的密度，增加静水压力，保持井壁稳定。b.地层物理性质对钻井液冲洗液性能的要求:低渗透地层要求钻井液的滤失量低，否则形成的稠泥饼会降低孔径;高渗透地层要求钻井液密度低、粘度高，防漏效果好;高压油、气、水层要求钻井冲洗液过滤矢量低、密度高，以提高静水压力，防止井喷。c.钻井技术对钻井冲洗液性能的要求分为射流钻井和旋转钻井。首先，射流钻井对钻井冲洗液性能的要求是:低密度、低含砂量、低固相含量，以降低孔底静压保持作用;低粘度、低剪切力、低摩擦系数，减少循环系统功率损失;具有剪切稀释特性，孔底粘度低，可在环形空间内形成平坦的层流，有利于岩屑携带，提高钻速;它具有良好的流变性能，即低有效粘度、高动塑性比和适宜的触变性。其次，旋转钻井中钻井液冲洗液的性能要求是:密度低，降低井底压差，压差越小，钻速越快;同时要求低粘度、低含砂量和适当的剪切力，过滤矢量低，泥饼质量高。（2）钻孔堵漏钻井过程中钻井液或水泥浆向地层中渗漏的现象称为钻井渗漏。钻井泄漏会给钻井工作带来诸多不利影响，但在石油钻探中，它往往是发现油气储层的标志。如发现钻井泄漏，应先进行检测，获取泄漏层数据后再确定封堵技术措施。1）钻孔漏失的原因及分类①渗透性泄漏。渗透率漏失多发生在疏松或胶结不良、渗透率较好的砂岩和砂砾岩中，主要是由于孔内压力不平衡，即钻井液当量循环密度超过地层压力系数，导致钻井液漏入地层。渗透漏一般有少量漏，漏率较慢。一旦发生这种泄漏，它会持续到钻井液中的固体颗粒被地层孔隙堵塞，钻井液在地层孔隙中逐渐形成的泥饼就会停止，否则会一直持续下去。②天然裂缝和溶洞渗漏。在钻井过程中遇到天然裂缝和溶洞时，即使钻井液柱压力很低，也会发生泄漏。同样，钻井断层、不整合层和裂缝带也会不同程度地造成钻井泄漏。裂缝渗漏的特点是钻井液漏失量大、漏失速度快，只能通过封堵剂或下技术套管来解决。③地层破裂引起钻井渗漏。如果钻孔内压力过高，地层会被挤压出裂缝，造成钻孔泄漏。当钻孔压力与地层压力之间的压差超过地层的抗拉强度和钻孔周围的压应力时，地层将被压出裂缝。在钻井过程中，多数是由于钻井液流变参数不当、钻井工艺措施或作业不当，导致地层压裂和泄漏。2）钻孔漏失的分析判断①从岩石结构来看。在钻井过程中，一次泄漏通常发生在井底。发现漏失后，首先对岩芯进行分析，观察孔底附近岩芯是否疏松、有裂纹、有节理、有溶解，完整程度如何。同时，孔底附近层位的岩性，是否为含水层、漏失层和破碎带等。，也可以根据水文地质条件得知。②从钻孔过程来看。钻井过程中如发生突然泄漏，伴随着钻速突然加快或钻具坠落，应考虑是否存在破碎带、大裂缝或大溶洞。。③从洞里的水位来看。无水地层发生孔底漏失时，孔内没有稳定水位，称为全孔漏失。含水渗漏层发生孔底渗漏时，稳定水位与地下水位一致。孔壁发生渗漏时，如果渗漏层为非含水层，稳定水位将低于渗漏层；如果损失层是含水层，稳定水位可能在损失层之上或之中。根据动态水位和稳定水位，可以粗略判断渗漏情况。3）堵漏浆液①惰性堵漏材料（桥塞剂）惰性堵漏材料有颗粒(如核桃壳)、纤维状(如棉籽壳)、片状(如云母片)等20多种。在实际应用中，将不同粒径和形状的材料加工成商品，使用方便。它也可以与不同的形状和颗粒大小结合使用。现在有复合堵漏剂。②水泥地质勘探水泥在1980年开发的,专门用于钻孔孔保护和堵塞,是硫代铝酸盐水泥,和有两个类型的H和r.它有明显的优点,如快速设置,短的初始和最终设置时间间隔,早期强度高、轻微扩张,宽水灰比范围内,等，并取得了显著的推广应用效果。③胶凝堵漏聚丙烯酰胺凝胶(PAM)交联液、胶体水泥(水泥+粘土+泥浆+水玻璃或石灰等)、柴油水泥胶塞(柴油+新土+水泥与泥浆混合)等均成胶、漏失。。④化学浆液化学浆是脲醛改性产品，是一种粉末。采用盐酸作为固化剂，固化时间可以人为控制在十几秒到几个小时。必须使用双液灌注，也就是说，已经开发了各种类型的双液灌注装置，并将其巩固在孔中。301聚酯:由不饱和聚酯、线性体和交联剂组成的溶液，加入引发剂和促进剂生成本体聚合物。氰化物封堵因毒性高而不再使用。⑤高失水堵漏剂（DTR)高失水堵漏剂是由渗滤、纤维材料和凝聚剂等复合而成的粉末。将配制好的浆液送到漏层，在液柱压差作用下迅速过滤(1630s)，形成一定强度的堵塞物，堵塞漏通道。与惰性材料配合，适用于封堵大漏。⑥暂堵剂暂堵剂是单向压力封堵剂，在国外称为液体套管。由植物纤维加工，钻井液携带。仅用很小的压差(20kPa)就能封闭封堵层，压差释放，封堵解除(负压解堵)，能很好的保护生产层。酸溶部分还有一种暂堵剂，可以用酸溶解堵塞。⑦堵漏丸、片树脂球:脲醛树脂粉加入水泥、缓凝剂或促凝剂，与水混合成球，通过孔口放入，或用芯管输送，用钻具挤压。其特点是:抗水稀释，分散能力强，不易流失，人工控制混凝时间。YPS堵片:由聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、合成橡胶粉、重晶石、粘土等混合而成。，冲压成各种规格的圆盘，可通过孔口放