1、,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,1、鉆井液設(shè)備要求 -循環(huán)系統(tǒng)：循環(huán)罐(攪拌器、液面顯示器)、儲(chǔ)備罐、混合漏斗、膠液罐、堿液罐、(自動(dòng)加重系統(tǒng)) -固控設(shè)備:振動(dòng)篩、除砂器、(除泥器)、清潔器、離心機(jī)、(除氣器) -現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室：密度計(jì)、漏斗粘度計(jì)、直讀式粘度計(jì)、API濾失儀、HTHP濾失儀、含砂量測定儀、固相含量測定儀、濾液分析儀器和藥品、(便攜式滾子爐、低速攪拌器、高速攪拌器) -鉆井液材料存放：材料房、爬犁、儲(chǔ)罐、蓬布等,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,2、鉆井液體系的選擇 - 與地層配伍：針對全井易造成井下復(fù)雜情況和事故的地層優(yōu)選鉆井液體系，特殊井段可采用特殊鉆井液 與井型配伍：探井：安全鉆井

2、和發(fā)現(xiàn)油氣層，開發(fā)井：提高鉆速和保護(hù)油氣層，特殊工藝井：滿足工程需要和保護(hù)油氣層 與儲(chǔ)層配伍：粘土含量、滲透率恢復(fù)值、鉆井液密度 與環(huán)境配伍：鉆井液及其處理劑毒性，地表水、地下水污染，周圍生態(tài)環(huán)境的影響,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,3、鉆井液現(xiàn)場配制 檢查井場鉆井液材料質(zhì)量檢驗(yàn)單等有關(guān)資料，保證鉆井液材料的質(zhì)量。 現(xiàn)場鉆井液材料的存放必須采取有效的防曬、防雨、防潮措施。 配制鉆井液前必須清洗鉆井液罐。 若需要，必須處理配漿用水。,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,3、鉆井液現(xiàn)場配制 應(yīng)按鉆井液設(shè)計(jì)要求配制鉆井液，并確保其性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 應(yīng)充分水化配制鉆井液用膨潤土。 配制鉆井液用處理劑應(yīng)配成膠液

3、緩慢加入，避免直接加入固體或粉末狀處理剖。 應(yīng)控制好鉆井液處理劑的加入比例、順序和方法。,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,4、鉆井液現(xiàn)場維護(hù) 每1h 測定鉆井液密度、漏斗粘度和體積，每8h12h 測定鉆井液設(shè)計(jì)規(guī)定的全套性能；若遇異常情況應(yīng)加密測定，保證鉆井液性能在設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍內(nèi)。 充分發(fā)揮固控設(shè)備清除鉆屑的效率。 需補(bǔ)充處理劑，應(yīng)緩慢、均勻加入鉆井液處理劑膠液，盡量避免直接加入處理劑固體或干粉。,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,4、鉆井液現(xiàn)場維護(hù) 需補(bǔ)充膨潤土，應(yīng)加入已充分水化的膨潤土漿。 鉆井液以一定時(shí)間或一定井段處理，盡量避免大型處理。 需進(jìn)行較大處理，應(yīng)先進(jìn)行小型試驗(yàn)，確定最佳處理措施。,鉆

4、井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,5、鉆井液現(xiàn)場調(diào)整 根據(jù)工程施工進(jìn)行調(diào)整：如起下鉆阻卡，鉆具蹩跳，下鉆不到底，電測、下套管、鉆水泥塞，等。 根據(jù)地層巖性進(jìn)行調(diào)整：易水化泥巖，層理裂縫發(fā)育的硬脆性頁巖或砂巖，疏松砂巖、破碎的碳酸鹽巖，煤層，鹽巖層，鹽、膏、泥復(fù)合地層，(高壓)鹽水層(水層)，等。 根據(jù)井下復(fù)雜情況和事故進(jìn)行調(diào)整：井壁垮塌，溢流，井噴，井漏，卡鉆，井下落物，等。,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,6、鉆井液污染與處理 1) 鉆井液的污染物 - 鉆屑：泥頁巖、砂巖、石膏 - 鹽：地層鹽水、鹽巖、鹽膏層 - 鈣、鎂：石膏、氯化鈣型鹽水、可溶性鈣鹽、水泥 - 碳酸鹽：可溶性碳酸鹽、二氧化碳、有機(jī)處理

5、劑降解 - 天然氣： - 硫化氫：地層、某些含硫處理劑降解 - 細(xì)菌：喜氧菌、厭氧菌,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,6、鉆井液污染與處理 2) 鉆屑污染 鉆屑顆粒分類 粗：大于 2,000 m的顆粒 中粗：250 m 2,000 m的顆粒 中：74 m 250 m的顆粒 細(xì)：44 m 74 m的顆粒 超細(xì)：2 m 44 m的顆粒 膠體：小于 2 m的顆粒,固 控 設(shè) 備,篩 網(wǎng) 篩 目,6、鉆井液污染與處理 2) 鉆屑污染 對鉆井液影響最大的鉆屑是泥頁巖鉆屑 粘土礦物種類,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,6、鉆井液污染與處理 2) 鉆屑污染 粘土礦物的水化膨脹和分散： 鈉蒙脫石,+水,+水+KCl或

6、NW-1,從 17Ao分散至完全分離,KCl:14Ao17Ao NW-1:14A0,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,9.8Ao,+,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,6、鉆井液污染與處理 2) 鉆屑污染,鉆井液中粘土顆粒之間的相互關(guān)系,A. 分散且解絮凝,C. 邊面絮凝但分散,E. 邊面絮凝且聚結(jié),B. 聚結(jié)但解絮凝,D. 邊邊絮凝但分散,F. 邊邊、邊面絮凝且聚結(jié),鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,6、鉆井液污染與處理 2) 鉆屑污染 泥頁巖鉆屑水化膨脹和分散、剝落掉塊導(dǎo)致： - 井壁不穩(wěn)定：縮徑、井壁坍塌 - 鉆頭和井下鉆具組合的泥包 - 降低機(jī)械鉆速 - 損害油氣

7、層 - 影響固控設(shè)備效率，易損失鉆井液 - 鉆井液性能變差，特別是在高溫、高密度情況下 - 鉆井液材料消耗和費(fèi)用增加,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,6、鉆井液污染與處理 2) 鉆屑污染 泥頁巖問題的對策： - 使用強(qiáng)抑制性鉆井液體系 - 盡可能降低鉆井液的濾失量，改善濾餅質(zhì)量 - 使用合適的表面活性劑 - 充分發(fā)揮固控設(shè)備清除鉆屑的效率 - 使用特殊鉆井液體系和/或化工產(chǎn)品,_,_,+,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,+,+,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,+,_,+,_,_,+,_,_,+,_,_,

8、_,_,_,_,+,_,+,_,_,_,_,_,_,_,+,_,_,_,_,_,_,+,_,_,_,_,_,_,_,_,+,_,_,_,_,_,_,+,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,_,+,_,絮凝粘土,解絮凝劑,陰離子絮凝劑,陽離子絮凝劑,吸附低分子量聚合物增加負(fù)電荷,高分子量聚合物在顆顆間橋接而使其絮凝和聚結(jié),粘土顆粒的絮凝和解絮凝,粘土顆粒雙電層示意圖,_ + _ + _ + _ +,+,_ +,+,+ _,_ + _,_ +,+ _,+ _,+ _,+ _,+ _,_ _,+,+,雙電層,固 相 顆 顆,固定(STERN)層,擴(kuò)散層,剪切面,溶液,勢 能,VR

9、,VA,斥力,引力,結(jié)果,低濃度,高濃度,擴(kuò)散雙電層,鹽對顆粒之間引力和斥力的影響,ZETA電位,部分離子水化離子半徑,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,7、井壁穩(wěn)定 1) 井壁不穩(wěn)定性主要表現(xiàn) - 井眼不規(guī)剛、起下鉆阻卡乃至卡鉆、鉆頭泥包、蹩跳 - 振動(dòng)篩上返出的的鉆屑量、形狀和大小 - 扭矩和阻力、抽吸壓力和激動(dòng)壓力變化 - 測井儀器下不到井底、甚至被卡 - 影響下套管和固井質(zhì)量,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,7、井壁穩(wěn)定性 2) 井壁不穩(wěn)定性主要原因 (1) 地層因素 - 地層巖性：易水化泥巖，層理裂縫發(fā)育的硬脆性頁巖和砂巖，疏松砂巖，破碎碳酸鹽巖，煤層，鹽巖層，鹽、膏、泥復(fù)合地層 - 地層應(yīng)力

10、：上覆應(yīng)力、最大和最小水平應(yīng)力，孔隙壓力，破裂壓力，坍塌壓力 - 地層傾角： - 油氣水層：油層、氣層、 (高壓)鹽水層(水層),鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,7、井壁穩(wěn)定性 2) 井壁不穩(wěn)定性主要原因 (2) 機(jī)械因素 - 機(jī)械鉆速：裸眼井段鉆進(jìn)時(shí)間 - 排量：井壁沖蝕 - 泵壓：井漏 - 鉆柱振動(dòng)和碰撞： - 不合適的鉆井參數(shù)和作業(yè)： - 固控：低密度固相含量,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,7、井壁穩(wěn)定性 2) 井壁不穩(wěn)定性主要原因 (3) 理化因素 - 密度：偏低，不能支撐地層壓力 - 流變性：懸浮和攜帶能力-井眼清潔 - 濾失性：初濾失、濾失速率、濾液性能、濾餅質(zhì)量 - 抑制性：粘土礦物的

11、水化膨脹和分散 - 潤滑性：摩阻過大,鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整,7、井壁穩(wěn)定性 3) 井壁不穩(wěn)定性對策 選擇合適的鉆井液體系：合適的鉆井液體系是復(fù)雜地質(zhì)條件下保證井壁穩(wěn)定的關(guān)鍵之一 - 鉆井液強(qiáng)抑制性 - 合理的鉆井液密度 - 鉆井液良好的流變性、懸浮和攜帶能力 - 鉆井液低濾失量(動(dòng)態(tài)、靜態(tài))、薄而韌的濾餅 - 鉆井液良好的封堵能力 - 鉆井液良好的潤滑性 鉆井液體系的可轉(zhuǎn)化性和可調(diào)節(jié)性 鉆井液處理劑功能單一，體系組份簡單，以利于維護(hù)和調(diào)節(jié)鉆井液性能，也易于判斷、分析和處理井下復(fù)雜情況 合適的鉆井參數(shù)和措施，縮短裸眼段鉆進(jìn)時(shí)間,實(shí)例一：泥頁巖地層井壁穩(wěn)定性 井地層特性 (1) 大段泥頁巖:

12、 6,000m以上井段：粘土礦物含量20%50% (2) 大段膏泥巖 : 4,700m6,400m井段：石膏含量257% (3) 破碎的泥頁巖和砂巖地陘 (4) 高且各向異性的地應(yīng)力及高地層傾角 (5) 高壓、高礦化度、高鈣含量的地層水,井粘土礦物含量分析結(jié)果,井各井段井徑擴(kuò)大率,泥頁巖地層井壁穩(wěn)定性是鉆井時(shí)間的函數(shù) 12 1/4in井段兩次井徑測定結(jié)果比較(124/230),泥頁巖地層井壁穩(wěn)定性是鉆井液密度的函數(shù)12 1/4in井段：鉆井液密度：1.781.94g/cm3，鉆井時(shí)間：106d 8 3/8in井段：鉆井液密度：1.811.56g/cm3，鉆井時(shí)間：84d,平均：12.52%,平

13、均：23.40%,實(shí)例二：破碎地層井壁穩(wěn)定性 井奧陶、寒武系鉆井中井下復(fù)雜情況和事故 (1) 井塌： 8 1/2in井段開鉆后，用1.12g/cm3的鉆井液鉆至5,688m，5,340m5,355m井段井徑為11in(29.4%); 5,465m5,495m井段井徑為10in(17.6%)；5,590m5,715m井段井徑為10in11in(17.6%29.4%)；從5,558m開始，每天鉆進(jìn)均有間斷性蹩鉆現(xiàn)象，接單根、短起下鉆及起下鉆經(jīng)常出現(xiàn)阻卡、下放不到底，嚴(yán)重時(shí)需要倒劃眼才能起鉆；5,843m5,860m、5,885m5,905m、5,955m5,985m井段垮塌嚴(yán)重，平均井徑為11in

14、12in(29.4%41.2%)，個(gè)別井段井經(jīng)擴(kuò)大到13in14in(52.9%64.7%)；5,800m6,097m井段為橢圓形井眼，短軸方向井徑較為規(guī)則(基本上9in左右)，長軸方向井徑更大 6,097m以后，垮塌情況發(fā)生了變化，即不論長軸方向還是短軸方向均出現(xiàn)了嚴(yán)重的垮塌；6,110m以后垮塌情況更為嚴(yán)重，井徑一般在12in14in(41.2%64.7%)，井徑擴(kuò)大嚴(yán)重的達(dá)20in23in(135.3%170.6%)，鉆至6,230m后，井下情況變得更為復(fù)雜，將鉆井液密度提至1.201.22g/cm3，但效果不大,8 1/2in井段井徑測定結(jié)果 (2) 井斜：12 1/4in井段5,31

15、6m處井斜達(dá)7，8 1/2in井段采用鐘擺鉆具組合，用7t8t鉆壓糾斜鉆進(jìn)，至5,650m井斜由7降至1.4；鉆至6,392.80m，電測發(fā)現(xiàn)從5,965m開始井斜增加，到6,332.80m已達(dá)到30.8，平均增斜率為7.86/100m,(3) 斷鉆具：鉆至6,392.80m時(shí)泵壓異常，長時(shí)間無進(jìn)尺，起鉆后發(fā)現(xiàn)1#扶正器公扣根部斷，落魚長18.97m。先后用3 1/2in公錐、7 7/8in卡瓦撈筒、8 1/8in卡瓦撈筒反復(fù)打撈，基本上碰不到魚頂，每次均能通過魚頂34m；下6in鉆頭探落魚，下鉆至魚頂位置后繼續(xù)下探，一直下至原井深6,392.80m均無遇阻現(xiàn)象，試鉆1.8m后起鉆時(shí)，原8 1

16、/2in鉆頭位置有掛卡現(xiàn)象 (4) 側(cè)鉆：由于井壁嚴(yán)重垮塌、井斜過大等原因，已無法進(jìn)行事故處理，決定側(cè)鉆并將鉆井液密度提高至1.45 g/cm3。下斜向器及隨后的側(cè)鉆過程比較順利，采用增斜鉆具組合從6,046m鉆至6,100m，測井斜已達(dá)5，為防止繼續(xù)增斜回到老井眼中，從6,100m至6,165m采用鐘擺鉆具2t4t吊打，鉆至6,162m，鉆時(shí)加快，返出的鉆屑中含有20%30%水泥塊及少量鐵屑；鉆至6,165m，起鉆后測斜發(fā)現(xiàn)6,165m處井斜已達(dá)11.9，估計(jì)側(cè)鉆井眼與老井眼重合，就此側(cè)鉆失敗,井奧陶、寒武系地層礦物分析 X-衍射、電子顯微鏡照片、差熱分析及理化性能分析 結(jié)論： - 地層巖性

17、主要為白云巖(93%以上)，含有少量石英、方解石、硬石膏等 - 地層破碎，裂縫、微裂縫發(fā)肓，最大裂縫達(dá)11.5m；溶蝕孔也較發(fā)肓，最大孔徑達(dá)14m；填充物為白云巖晶體、氯化鈉晶體、石英晶體等，膠結(jié)程度差 井奧陶、寒武系地層巖心巖石力學(xué)性能分析 由聲波法確定地應(yīng)力，由三軸強(qiáng)度試驗(yàn)確定巖石強(qiáng)度參數(shù) 結(jié)論：鉆進(jìn)白云巖破碎地層時(shí)，鉆井液密度大于1.606g/cm3，可減輕由剪切破壞引起的井壁坍塌,井奧陶、寒武系地層坍塌原因分析 地層因素： - 斷層發(fā)育，存在六條斷裂帶及次生的斷層 - 地區(qū)應(yīng)力變化、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、長期的淋濾和風(fēng)化作用造成了地層破碎，裂縫、溶洞發(fā)育 - 地層應(yīng)力大且各向異性 - 地層傾角大,

18、工程因素： - 鉆井液密度過低，不足以平衡破碎性地層的坍塌壓力 - 白云巖地層硬度高、可鉆性差，破碎，若攜帶不上來或懸浮不住，極易造成鉆具蹩跳或遇阻遇卡，甚至卡鉆 - 不規(guī)則井眼：積聚在大井眼段中的大量白云巖坍塌物極易導(dǎo)致阻卡及下鉆不到底的問題，甚至?xí)逑聛矶斐煽ㄣ@ - 過大的井斜和較大的地層傾角更加劇了破碎性地層的坍塌 - 鉆柱對井壁的碰撞也會(huì)加劇破碎性地層的坍塌 - 鉆井液對井壁的沖刷也會(huì)加劇破碎性地層的坍塌 - 井底高溫也會(huì)加劇破碎性地層的坍塌,井奧陶、寒武系地層鉆井液防塌措施 - 適當(dāng)提高鉆井液密度，但破碎地層易引起井漏；因此，在提高密度的同時(shí)，應(yīng)密切注意井下情況，嚴(yán)密觀察出口情況 - 適當(dāng)提高鉆井液在高溫高壓下的粘度和切力，提高鉆井液的懸浮和攜帶能力，保證井眼的清潔 - 改善鉆井液的高溫高壓濾餅質(zhì)量 - 提高鉆井液的封堵能力，采用軟化點(diǎn)與地層溫度相當(dāng)或略高并瀝青質(zhì)含量較高的瀝青類產(chǎn)品，如氧化瀝青、乳化瀝青和瀝青粉等,井奧陶、寒武系地層防塌措施現(xiàn)場應(yīng)用 井第二次側(cè)鉆： 井第二次側(cè)鉆，側(cè)鉆一開始，就把鉆井