钻井液(司钻06).ppt

1、钻 井 液,DRILLING FLUIDS 韩 松 2006.5,第一章 概述,1.1 钻井液及其作用 1钻井的目的 凿开地层，建立地下油气资源的输出通道。 获取地下岩石和油、气、水等有关信息。,第一章 概述,最早的钻井工艺 顿钻 泥浆的作用 软化地层、携带岩屑,1.1 钻井液及其作用,2钻井工艺过程简介 1）钻前工程（井场准备） 2）安装设备（搬家安装） 3）正常钻进（钻头破碎地层岩石） 4）循环泥浆（清除岩屑） 5）起下钻（换钻头） 6）固井（下套管、注水泥） 7）特殊工艺（定向钻井、测井、堵漏、压井、解卡 ）,1.1 钻井液及其作用,3钻井液(DRILLING FLUIDS) 钻井过程中

2、在钻具管内和钻具与井壁的环形空间中流动的一种工作液。 有钻井的血液之称。 最初常用粘土和水配制而成，故又称“泥浆”（Mud）。,1.1 钻井液及其作用,3Discription of Drilling Fluids) All fluids used in a well bore during drilling operations may be classified as drilling fluids. The term is generally restricted to those fluids which are circulated in the bore hole in rotar

3、y drilling.,钻井液循环示意图,Circulation System,钻井液循环示意图,Circulation System,钻井液循环系统示意图,1.1 钻井液及其作用,4钻井液的功能 (Function of Drilling Fluids) 1）软化地层，帮助破岩; 2）悬浮和携带岩屑; 3）保护井壁，防止垮塌; 4）清洗井底，提高破岩效率; 5）传递水力功率到井底钻具; 6）冷却和清洗钻头; 7）平衡地层压力，防止地下油气喷出; 8）传递井下信息。,1.2 钻井液性能要求和主要成分,钻井液的性能要求 (Properties), 要求有足够的粘滞性和密度； 要求有足够的密度、良

4、好的造壁性、以及适当的化学性能； 要求有适当的密度； 要求有较低的流动阻力(流变性)； 要求有较好的散热性能； 要求与地层岩石或流体有较好的相容性。,1）悬浮和携岩 2）保护井壁，防止垮塌 3）平衡地层压力，防止井喷 4）传递水功率，清洗井底 5）冷却和清洗钻头 6）传递井下信息,1.2 钻井液性能要求和主要成分,钻井液的成份 (Composition), 水、油或者气体 不溶于上述连续相的固体或流体 调节性能所需的物质,1）一种流动介质 （连续相） 2）一些分散介质 （分散相） 3）添加剂,例如水基钻井液：水+粘土+处理剂,1.3 常用钻井液类型,1）钻井液的类型 (Class) 根据连续相

5、流体介质的不同，可将钻井液分为以下类型,1.1 钻井液及其作用,Discription of Drilling Fluids Fluids employed for this purpose include gases, liquids, and solids suspended in liquids. Emulsions of oil in water or water in oil are also used for the suspension of solids. The gases which have been used as drilling fluids include air

6、, natural gas, exhaust gases from internal combustion engines, and commercial nitrogen.,1.3 钻井液及其作用,2）各类钻井液的特点 ( Characteristic ) 水基钻井液 （Water Base Drilling Fluids） 是使用最早、最广泛的一种钻井液，水基钻井液一般以水为连续介质，以粘土为分散相，配合其他处理剂组成。所以又称为“泥浆”（Mud)。 水基钻井液具有源料广泛、价格便宜、适用范围宽、工艺成熟等优点，而被广泛使用。 存在抗污染能力弱，对油气层有损害等缺点。,1.3 钻井液及其作

7、用,2）各类钻井液的特点 ( Characteristics ) 油基钻井液（Oil Base Drilling Fluids） 以柴油或原油为连续介质，以水或粘土等材料为分散相。油基钻井液具有抗污染能力强，对油气层损害小等优点。 由于油基钻井液成本较高，有环境污染等问题。因而主要用于对水介质较为敏感的地层。,1.3 钻井液及其作用,2各类钻井液的特点 ( Characteristic ) 天然气、空气、废气，和泡沫钻井液以及充气钻井液是近十年来发展起来的新型钻井液。此类钻井液有钻速高、不损害油气层等优点。 由于其对设备要求高和工艺较复杂，目前主要用于低压低渗油气层，以及对水或固体微粒敏感的油

8、气层。,1.4 钻井液工艺发展概况,钻井液类型 清水 泥浆 油基泥浆 泡沫、气体 水基钻井液体系 细分散体系 粗分散体系 不分散体系 钻井液处理剂 粘土、天然植物 数百种添加剂,思 考 题（一）,1钻井液是什么？ 2钻井液有什么作用？ 3钻井液的有哪些类型？ 4钻井液的主要成份是什么？ 5钻井工艺对钻井液性能的主要要求是什么？,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.1 水基钻井液的配制 1）水基钻井液的组分(Components) 水(Water) 粘土(膨润土)(Clay) 处理剂(Drilling Fluid Additives),第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.1 水基钻井液的

9、配制 2）膨润土的特性与作用 形状和尺寸 表面电荷与水化性能 在泥浆中的状态（分散、絮凝、聚结） 在泥浆中的作用（悬浮能力、造壁性能）,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.1 水基钻井液的配制 2）膨润土的的特性与作用 粘土(Clay): 小于2微米，具有塑性的矿物原料。 粘土矿物: 构成粘土的主体矿物。大都具有晶体本性，其化学成份是含水（镁）硅酸盐。 粘土矿物的结构：层状（二层、三层、混层）；链状（纤维状）。 膨润土(Bentonite)：主要成分为蒙脱石的粘土矿物。 蒙脱石(Montmorillonite)：三层(2:1)型粘土矿物，层间为O和O层相接，因只有范氏力层间引力弱，表面吸附

10、能力强，易水化膨胀和分散。,2.1 水基钻井液的配制,2）膨润土的的特性与作用 粘土的电性质: 电泳 电渗,2.1 水基钻井液的配制,2）膨润土的的特性与作用 扩散双电层： 电位 电解质对双电层的影响,粘土在泥浆中的状态,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.1 水基钻井液的配制 3水基钻井液的配制工艺 粘土与水的用量计算 粘土-水的混合与预水化,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 1)密度(Density) 或比重(Mud Weight) 检测仪器(比重称)(Mud balance) 测定方法,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 2)漏斗

11、粘度(Funnel Viscosity) 检测仪器：漏斗粘度计 (马氏漏斗)(Marsh funnel) 测定方法 在漏斗内装入700ml泥浆,记录自然流出500ml所用的时间(秒) 在马氏漏斗内装入1500ml泥浆,记录自然流出1夸脱（946ml）所用的时间(秒),第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 钻井液的触变性 搅动后变稀,静置后变稠。 静切力随静置时间延长而增大。 快的强凝胶 慢的强凝胶 快的弱凝胶 慢的弱凝胶,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 3)切力(Gel Strength) 有初切和终切之分 检测仪器(旋转粘度计、切力计)

12、(Rheometer、Shearometer) 测定方法,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 流变曲线 牛顿液(Newtonian Fluid) 指数液(Power-law Fluid) 塑性液(Bingham Fluid) 膨胀液(Swell Fluid),2.2 水基钻井液的性能,宾汉模式 (Bingham Model),第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 4)塑性粘度S(PV - Plastic Viscosity) 5)动切应力O(屈服值)(YP - Yield Point) 检测仪器:旋转粘度计(Rheometer) 测定方法 参数

13、计算,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 旋转粘度计(Rheometer),2.2 水基钻井液的性能,常用英制单位换算 泊（P）= 100 厘泊（CP） 1 厘泊（CP）= 1 毫帕秒（mPaS) 10 达因/厘米2 (Dyne/cm2) = 1 帕(Pa),第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 6)稠度系数(K值) (Consistency index) 7)流性指数(n值) (Flow behavior index) 检测仪器 测定方法 参数计算,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 钻井液流变模式,第二章 水基钻井

14、液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 8)失水量(Filtration loss quality 或 Water loss) 9)泥饼厚度(Filter cake) 检测仪器(泥浆失水仪)(Filter press) 测定方法,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 10)PH值(PH) 检测手段(PH试纸) 测定方法 用PH试纸浸入滤液，然后与比色板对照。 PH=7为中性，大于7为碱性。,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 11)固相含量(Solid content) 检测仪器(泥浆固相含量测定仪) 测定方法,取20ml泥浆，加热蒸干后

15、测取冷凝液体积。,第二章 水基钻井液的配制与性能测定,2.2 水基钻井液的性能 总之: 密度(Density) 流变性(Rheology) 失水造壁性(Filtration properties) 是钻井液最重要的三大性能,思 考 题（二）,1水基钻井液的主要成分是什么？ 2膨润土有何特性？ 3膨润土在钻井液中有什么作用？ 4为什么要研究粘土胶体化学? 5钻井液有哪些主要性能？ 6钻井液的流变性如何测定与计算？ 7. 钻井液性能对钻井工艺有哪些影响？,第三章 钻井液处理剂,3.1 无机处理剂 1)粘土类 膨润土(搬土)、海泡石 2)加重材料 重晶石、碳酸钙、钛铁矿粉、氧化铁、方铅矿 3)无机盐

16、类 NaCl、CaCl2、NaBr、CaBr2、ZnBr2、CaSO4、Na2CO3 4)无机碱 NaOH、KOH、CaOH2,第三章 钻井液处理剂,3.2 有机处理剂 1)降粘剂 产品：丹宁、栲胶、铁铬盐、磺化丹宁、磺化栲胶 作用原理：优先吸附在粘土端面，拆散网架结构。 2)增粘剂 产品：高粘CMC、羟乙基纤维素、生物聚合物（XC） 作用原理：形成高分子网架结构 3)降失水剂 产品：腐植酸钠、低粘CMC、磺化酚醛树脂（SMP） 作用原理：有机膜护胶、高分子护胶,第三章 钻井液处理剂,3.3 表面活性剂 1)特点 能显著降低界面张力; 具有两亲结构,两亲(HLB)值与作用密切相关;,第三章 钻

17、井液处理剂,3.3 表面活性剂 2)产品 ABS、AS、SP-80、OP10、TW-80、CP-233、硬酯酸铝、十二烷基三甲基溴化铵 、 3)作用 润湿、乳化、起泡、消泡、润滑、抑制页岩水化、提高热稳定性,第三章 钻井液处理剂,3.4 钻井液处理剂的类型 APIIADC分类： 1）粘土类 2）加重材料 3）增粘剂 4）降粘剂 5）降滤失剂 6）堵漏材料 7）消泡剂 8）絮凝剂 9）页岩抑制剂和防塌剂 10）润滑剂 11）发泡剂 12）杀菌剂 13）解卡剂 14）乳化剂 15）腐蚀抑制剂 16）高温稳定剂 17）清洁剂 18）碱度控制剂 19）油基钻井液添加剂,思 考 题（三）,1钻井液处理剂

18、的类型有哪些？ 2常用加重剂的区别有哪些特点？ 3有机降粘剂用量越多是否降粘效果越好？ 4有机降失水剂的作用机理是什么? 5. 表面活性剂有哪些作用?,第四章 常用水基钻井液体系,4.1 淡水钻井液（细分散泥浆） 1)性能特点 粘土高度分散以满足所需的泥浆性能。 性能不稳定、抗污染能力弱。 钻粘土含量高的泥页岩地层时，粘、切上升快，比重增加； 钻盐膏层时，粘、切升高，失水增大； 钻遇大段岩盐层时，还可能粘、切下降，失水猛增。 滤液为淡水，防塌能力差、对油气层污染大。,第四章 常用水基钻井液体系,2)性能调节方法 a.提密度 加碳酸钙、或加重晶石、或加钛铁矿粉； b.降密度 加水、或加稀的处理剂

19、溶液、 或清除部分固体,第四章 常用水基钻井液体系,2)性能调节方法 c.提粘度 加高粘CMC、加预水化原浆、加海泡石(泥浆) d.降粘度 加降粘剂磺甲基丹宁（SMT）、或磺甲基栲胶（SMK）、或铁铬木质素磺酸盐（FCLS） 加水、加稀的处理剂溶液,第四章 常用水基钻井液体系,2)性能调节方法 e.降失水及泥饼厚度 影响因素及关键护胶 加磺甲基褐煤（SMC） 加低粘酸甲基纤维素（LV-CMC）、 加磺甲基酚醛树脂（SMP）等降失水剂； 加磺化沥青（SAS）等胶体材料,第四章 常用水基钻井液体系,3)受侵及处理 a.盐侵及盐水侵 现象： 初期粘度、切上升、失水增大； 后期可能粘切下降，甚至水土分

20、层。,第四章 常用水基钻井液体系,3)受侵及处理 a.盐侵及盐水侵 处理： 如盐水侵应先提高密度控制盐水进入； 加抗盐降粘剂（SMT、FCLS等）降粘、切； 加抗盐降失水剂（CMC、SMP等）降失水； 必要时加预水化新浆或磺化沥青等补充胶体。,第四章 常用水基钻井液体系,3)受侵及处理 b.钙侵处理 现象： 钻水泥塞或钻遇石膏层时粘度、切上升、失水增大； 处理： 可用纯碱除钙，然后再进行处理（亦可不除钙)； 加抗钙降粘剂（SMT、FCLS等）降粘、切； 加抗钙降失水剂（SMC、SMP等）降失水； 转化成钙处理泥浆,第四章 常用水基钻井液体系,4.2 钙处理钻井液（粗分散泥浆） 1)性能特点 利

21、用分散剂与电解质互相制约,使粘土处于适度絮凝的粗分散状态,以满足所需的泥浆性能。 性能较稳定、抗污染能力强 滤液矿化度高，对油气层污染小。,第四章 常用水基钻井液体系,4.2 钙处理钻井液（粗分散泥浆） 2)配制工艺要点 配制工艺：先配膨润土原浆并充分预水化,然后加抗钙处理剂护胶,最后加钙处理剂调整性能。 转化工艺：调整井浆的固相含量，然后加足抗钙处理剂护胶，最后加钙处理剂。,第四章 常用水基钻井液体系,4.2 钙处理钻井液（粗分散泥浆） 3)常用处理剂 常用护胶剂：褐煤、丹宁、栲胶、FCLS、SMC、 SMT、 SMK、 SMP 常用钙处理剂：石灰、石膏、氯化钙。,第四章 常用水基钻井液体系

22、,4.3 盐水钻井液（粗分散泥浆） 1)配制工艺要点 配制工艺：先配膨润土原浆并充分预水化,然后加抗钙处理剂护胶,最后加盐调整性能。 2)常用处理剂 常用护胶剂：褐煤、丹宁、栲胶、FCLS、CMC、SMC、 SMT、 SMK、 SMP,第四章 常用水基钻井液体系,4.3 盐水钻井液（粗分散泥浆） 3)饱和盐水钻井液工艺要点 选用抗盐能力强的处理剂 铁铬盐(FCLS)+羧甲基纤维素(CMC) 磺化褐煤(SMS)+磺化丹宁(SMT)+磺化酚醛树脂(SMP) 处理好过饱和与重结晶问题 加预水化新浆、HV-CMC或海泡石解决提粘难问题 用磺化沥青等胶体材料帮助控制失水造壁性 用AS等表面活性剂提高抗温

23、稳定性,第四章 常用水基钻井液体系,4.4 海水钻井液（粗分散泥浆） 配制工艺要点 先配膨润土含量较大的原浆并充分预水化； 然后加抗盐钙处理剂护胶； 最后与海水混合。,第四章 常用水基钻井液体系,4.5 聚合物钻井液（不分散泥浆） 钻井液固相与性能对钻井的影响作用 固相含量高可导致密度,粘度过高； 固相含量高可导致泥饼增厚； 使流动阻力增加,产生“压持效应”,造成重复破碎,导致钻速降低。,第四章 常用水基钻井液体系,4.5 聚合物钻井液（不分散泥浆） 聚合物不分散钻井液特点 地层粘土不易造浆,容易保持低密度； 流变性能稳定； 剪切稀释性好,适合于喷射钻井的要求; 泥饼润滑性好,不易卡钻; 具有

24、防塌能力; 钻速高。,第四章 常用水基钻井液体系,4.5 聚合物钻井液（不分散泥浆） 聚合物的作用,絮凝作用 全絮凝 选择性絮凝 剪切稀释与紊流减阻； 防塌作用。,第四章 常用水基钻井液体系,4.5 聚合物钻井液（不分散泥浆） 聚合物钻井液的常用类型 聚合物无固相快速钻井液； 出口处用全絮凝剂PAM, 入口处用选择性絮凝剂PHP 利用大土池絮沉钻屑 聚合物低固相钻井液；,作业题（四）,1试求配制100方密度为1.05(g/cm3)的原浆所需的膨润土量（吨）。膨润土密度取2.6(g/cm3）。 2要将1方密度为1.05(g/cm3)的原浆加重为密度为1.50(g/cm3)的重浆，需密度为4.2(

25、g/cm3)的重晶石多少吨？ 3配制100方密度为1.50(g/cm3)的重浆，问需密度为1.05(g/cm3)的原浆多少方？需重晶石多少吨？,第五章 钻井液固相控制,5.1 钻井液中的固相 活性固体与惰性固体 活性固体：膨润土、泥页岩、粘土、石膏； 隋性固体：重晶石、碳酸钙、砂岩、砾石等 有用固体与有害固体 有用固体：膨润土、重晶石、碳酸钙等； 有害固体：泥页岩、粘土、石膏、砂岩、砾石等,第五章 钻井液固相控制,5.1 钻井液中的固相 固相的影响作用 膨润土、加重材料提供必要的密度、流变性、以及失水造壁性能； 固相含量过高的不利影响 密度过高、粘切过大、泥饼厚度增加 导致钻速降低、卡钻、井漏

26、等井下复杂情况 加剧设备磨损 超细颗粒堵塞油气层,第五章 钻井液固相控制,5.1 钻井液中的固相 固相的尺寸分布,第五章 钻井液固相控制,5.2 钻井液的固相控制方法 加水稀释、加稀的处理剂溶液 替换部分钻井液 在大池中沉降 机械分离,5.3 钻井液固控设备,1）振动筛 （Shale shakers）,第五章 钻井液固相控制,5.3 钻井液固控设备 1）振动筛（Shale shakers） 结构组成：支架、筛网、振动轴、电机 工作原理 常见类型：隋圆形和直线式；单层式和双层式 主要参数：处理量、筛网目数 “目”的含意及其选择依据,5.3 钻井液固控设备,2）旋流器（Hydrocyclones）

27、 结构组成 支架、锥体、砂泵 类型 除砂器（Desander） 除泥器（Desilter） 超级旋流器,第五章 钻井液固相控制,2）旋流器 工作原理 影响因素 流量(压力) 尺寸 主要参数 处理量 底流密度 底流形状,第五章 钻井液固相控制,5.3 钻井液固控设备 2）旋流器 尺寸与分离点,5.3 钻井液固控设备,3）离心机（Decanting centrifuges）,结构组成 外筒、内筒、离心泵、电机 类型 标准离心机 高速离心机,5.3 钻井液固控设备,3）离心机（Decanting centrifuges） 工作原理,内、外筒同向高速向旋转,离心力使岩屑甩向外筒壁。由于内外筒转速差异产

28、生的螺旋推力，使岩屑推向排屑端。液体从排液端返回。,第五章 钻井液固相控制,5.4 固控设备的正确使用 合理配置 振动筛+除砂器+除泥器 振动筛+除砂器+除泥器+离心机 振动筛+除砂器+清洁器 注意使用顺序 大颗粒小颗粒 设备处理能力 按钻井液最大排量的125%配备,5.4 固控设备的正确使用,合理配置,第五章 钻井液固相控制,5.4 固控设备的正确使用 使用注意事项 a.振动筛（Shale shakers） 一般配备23台，以保证全流处理钻井液。 筛网目数的正确选择。筛网尺寸应尽可能选细一些，以钻井液流过筛网的2/3长度为宜。 保持筛网的整洁与平顺。 既要防止跑泥浆，又要严禁人为破坏筛网。,

29、第五章 钻井液固相控制,5.4 固控设备的正确使用 使用注意事项 b.除砂器(Desander) 除砂器的使用率应在75%以上。 维持正常工作压力。调节好底流孔径。 底流密度应至少高于进口密度0.120.30 。 调整好底流形状，以伞形雾状排屑的分离效率最高。以绳状排屑时虽底流密度高，但分离效率低。,第四章 钻井液固相控制,4.4 固控设备的正确使用 使用注意事项 b.除砂器 工作状态正常和异常,第五章 钻井液固相控制,5.4 固控设备的正确使用 使用注意事项 b.除泥器 非加重钻井液尽量使用，处理率应在70%以上。 维持正常工作压力。调节好底流孔径。 调整好底流形状，以伞形雾状排屑的分离效率

30、最高。以绳状排屑时虽底流密度较高，但分离效率低。 高密度钻液应慎用除泥器。 据沉降速度 重晶石R2与钻屑R1具有相同u时，R1/R2 = 1.5,第五章 钻井液固相控制,5.4 固控设备的正确使用 使用注意事项 c.离心机 在非加重钻井液中断续使用。 在高密度钻液中“反向”使用。即回收从排屑口排出的加重材料，放弃排液口返出的液相和超细粘土。 在昂贵的液相钻井液体系中使用旋流器与离心机串联的二级分离方式回收液相。或者使用清洁器回收液相。,5.4 固控设备的正确使用,二级分离方式,5.4 固控设备的正确使用,用清洁器回收液相,第五章 钻井液固相控制,5.5 固控设备使用的经济性评价 评价思路 a.

31、 求出使用固控设备分离出钻屑（总量为Qs）所发生的费用C1； b. 计算把Qs当作粘土配制成原井浆性能相同的钻井液所需的费用C2； c. 当：C1 2C2 时，认为固控设备的使用是有经济效益的。,思 考 题（五）,1水基钻井液中固相的类型有哪？ 2固相对钻井液性能的影响作用有哪些？ 3常用固相控制设备名称及其工作原理。 4固相控制设备的合理配置。 5每一种固控设备的使用注意事项。,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.1 井漏及其防治 1）井漏的现象 a)泥浆出口流量小于进口流量； b)泥浆池液面下降； c)严重时泥浆有进无出。,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.1 井漏及其防治 2）井漏的类

32、型 a)渗透性漏失 漏速0.54m3 /h ，多发生在渗透性砂岩、砂砾岩中。 b)裂缝性漏失 漏速数十上百m3 /h ，多发生在碳酸盐地层和裂缝性砂岩中。有天然裂缝和人为裂缝两种类型。“漏气同层”时常引起赶井喷。 c)溶洞性漏失 漏速100 m3 /h ，多发生于碳酸盐地层中。常伴有跳钻、钻具放空现象若“漏气同层”会较快引发生井喷。,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.1 井漏及其防治 3）井漏的预防 a) 使用低密度、低粘切钻井液； b) 减小压力激动、防止人为裂缝； c) 保持较低钻井液返速； d)用稠浆钻表层疏松井段； e)制定合理的井身结构。,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.1 井

33、漏及其防治 4）常用堵漏方法 a)起钻静置；(适应于渗漏和人为裂缝性漏失) b) 降低密度、适当提高粘切、小排量循环；（适用于地表疏松地层） c) 用桥塞剂堵漏； 粒状：碎砖、碎核桃壳、碎桃核、碎橡胶、重晶石、膨胀珍珠岩 纤维状：甘蔗渣、木纤维、革屑、石棉、棉子壳、猪毛、亚麻、尼龙 片状：云母、玻璃纸、木刨花、赛珞璐片,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.1 井漏及其防治 4）常用堵漏方法 c) 用桥塞剂堵漏； 配方例： 碎核桃壳、碎桃核（23kg/m3）+ 木纤维、蔗渣(11.5kg/m3) + 革屑、尼龙（3kg/m3）+ 玻璃纸片（8.5kg/m3） 用量一般为1680(m3) 常用比例

34、：粒 : 纤维 : 片 = 3 ：2 ：1,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.1 井漏及其防治 4）常用堵漏方法 d) 凝胶堵漏； 柴油搬土 聚丙烯酰胺+搬土+水泥 e) 水泥浆堵漏； f)特殊堵漏工艺（尼龙袋堵漏、金属异型管堵漏、抢钻过漏层下套管等）,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.1 井漏及其防治 5）堵漏工艺要点 a)选择合适的堵漏方法 根据漏层岩性和漏速大小确定 b)准确确定漏失层位 注意钻井时发生漏失与加重时发生漏失不同 c)充分暴露漏层 在确保不发生卡钻的前提下尽量钻穿漏层,6.1 井漏及其防治,5）堵漏工艺要点 d)根据漏失层特点确定堵漏剂配方 例如桥塞剂的种类、尺寸、用量

35、搭配；水泥浆的凝结时间；化学凝胶的凝结时间和化学与温度环境等。 e) 确保部分堵漏剂进入漏层 根据漏失速度与漏层压差确定是否挤注。 f)注意防止卡钻和堵钻具 用光钻杆堵漏，注水泥时注意起钻到一定高度循环等。,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.1 井漏及其防治 6）漏层的测定方法 a)井温测井法 静置一定时间后测井温，灌泥浆之后立即再测井温，对比两次井温曲线，有区别的层位即为漏层。 b)流量测井法 在漏失的情况下测定流速与井深曲线。 c)示踪剂量测井法 在钻井液中添加发射性示踪剂，然后进行放射性测井。,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.2 井塌及其防治 1）井塌的现象 a)返出岩屑多而杂、且

36、棱角园滑； b)泥浆密度、粘切升高、泵压不稳或蹩泵； c) 钻进时蹩跳严重、接单根下不到底、起钻有阻卡； d)下钻遇阻频繁、下钻下不到底、划眼困难、甚至越划越浅。,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.2 井塌及其防治 2）井塌的原因 a)力学原因 页岩孔隙压力异常、构造应力、岩层强度低； b）物理化学原因 泥页岩水化膨胀（分表面水化和渗透水化两种；与岩石成分、钻井液性能、温度以及浸泡时间有关）； c）钻井工艺诱因 钻井液冲蚀、井下缺吸压力过大、井漏、起钻未灌泥浆、钻具碰撞或剌漏；,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.2 井塌及其防治 3）防塌机理 a)力学平衡 泥浆液柱压力 地层孔隙压力(或坍

37、塌应力)； b）化学平衡 改变渗透压防止泥页岩水化（尤其是渗透水化）；,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.2 井塌及其防治 4）防塌钻井液 a)低失水高矿化度水基钻井液 即：一低（失水）、二高（矿化度、滤液粘度）、二适当（密度、粘度）； b）油包水乳化钻井液 水相用CaCl2饱和； c）钾基聚合物钻井液 利用K+离子和聚合物的双重作用；,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.2 井塌及其防治 5）防塌特殊实验 a)页岩成分分析（X射线衍射） b)页岩水分分析（含水量及活度） c)膨胀实验 d)分散性实验 e)浸泡试验和三轴应力试验,6.2 井塌及其防治,5）防塌特殊实验 自动X射线粉末衍射仪,

38、第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.2 卡钻及其防治 1）卡钻的类型及其特点 a)泥饼粘附卡钻（压差卡钻） b)砂桥卡钻 c)井塌卡钻 d)钻头泥包卡钻 e)缩径卡钻 e)键槽卡钻（除此之外均与泥浆性能有关）,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.2 卡钻及其防治 2）防卡途径 a)适当的钻井液密度（过高导致压差卡钻、过低导致井塌卡钻） b)调整好钻井液性能（良好的流变性和造壁性） c)降低泥饼磨擦系数,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.2 卡钻及其防治 3）防卡措施 a)混油 b)用好固控设备 c)加润滑减阻剂（石墨、二硫化钼、塑料小球） d)加表面活性剂,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6

39、.2 卡钻及其防治 4）解卡方法 a)上提、下放、转动、蹩通循环 b)浴井解卡（泡水、泡油、泡解卡剂、泡酸） c)使用震击器 d)套铣倒扣,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.2 卡钻及其防治 5）卡点测定方法 a)据弹性虎克定律 b)卡点深度,第六章 复杂情况下的钻井液工艺,6.2 卡钻及其防治 5）卡点测定方法 c) 例：（E = 2.06105 MPa, D = 41/2吋 d = 10 cm ， A = 2.35 10-3 m2 ) 如果使(F2-F1)=4.8410-4 N （即约4.94吨） 则：,思 考 题（六）,1井漏的原因及类型有哪些？ 2常用的堵漏方法有哪些？ 3常用的漏层测定方法有哪些？ 4井塌的现象及原因有哪些？ 5防塌的途径是什么? 6. 常用的防塌泥浆有哪些? 7. 卡钻的原因及类型有哪些? 8. 如何预防压差卡钻(泥饼粘附卡钻)? 9. 常用的解卡方法有哪些?,第七章 深井钻井液工艺,7.1 深井的不利条件 1）裸眼井段长 2）钻井周期长 3）井底温度高