哈山地區(qū)石炭系防塌鉆井液技術(shù)探究

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1、哈山地區(qū)石炭系防塌鉆井液技術(shù)探究摘要：本文介紹了哈山地區(qū)的石炭系地層特點(diǎn)，分析了此區(qū)塊井壁失穩(wěn)的原因，提出了鉆井施工中鉆井液技術(shù)難點(diǎn)，并總結(jié)了對(duì)應(yīng)的鉆井液技術(shù)措施。關(guān)鍵詞：井壁失穩(wěn)有機(jī)胺強(qiáng)抑制造壁性流變性哈山地區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依市烏爾禾區(qū)西北部，構(gòu)造上位于準(zhǔn)11葛爾盆地與和什托洛蓋盆地結(jié)合部，處于哈德構(gòu)造帶的西段。由于哈山地區(qū)地層十分復(fù)雜，其中石炭系井壁失穩(wěn)表現(xiàn)尤為突出，鉆進(jìn)中塌、卡、漏等復(fù)雜情況交互出現(xiàn)，因此，對(duì)石炭系地層井壁失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行了分析研究，并由此制定出了相應(yīng)的鉆井液技術(shù)措施。一、井壁失穩(wěn)機(jī)理分析1?地

2、質(zhì)及力學(xué)因素通過(guò)對(duì)地質(zhì)條件及力學(xué)影響因素的分析，可知哈山地區(qū)石炭系地層具有以下特征。1.1地質(zhì)因素。石炭系地層存在縱橫交錯(cuò)的微裂隙，這些微裂隙為鉆井液中自由水的進(jìn)入提供了前提條件，同時(shí)也是地層整體強(qiáng)度變差并出現(xiàn)坍塌的原因之一。1.2地應(yīng)力因素。石炭系地層存在著較高坍塌壓力，坍塌壓力大于孔隙壓力，且隨著井深的增加而增大。按孔隙壓哈山地區(qū)石炭系防塌鉆井液技術(shù)探究摘要：本文介紹了哈山地區(qū)的石炭系地層特點(diǎn)，分析了此區(qū)塊井壁失穩(wěn)的原因，提出了鉆井施工中鉆井液技術(shù)難點(diǎn)，并總結(jié)了對(duì)應(yīng)的鉆井液技術(shù)措施。關(guān)鍵詞：井壁失穩(wěn)有機(jī)胺強(qiáng)抑制造壁性流變

3、性哈山地區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依市烏爾禾區(qū)西北部，構(gòu)造上位于準(zhǔn)11葛爾盆地與和什托洛蓋盆地結(jié)合部，處于哈德構(gòu)造帶的西段。由于哈山地區(qū)地層十分復(fù)雜，其中石炭系井壁失穩(wěn)表現(xiàn)尤為突出，鉆進(jìn)中塌、卡、漏等復(fù)雜情況交互出現(xiàn)，因此，對(duì)石炭系地層井壁失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行了分析研究，并由此制定出了相應(yīng)的鉆井液技術(shù)措施。一、井壁失穩(wěn)機(jī)理分析1?地質(zhì)及力學(xué)因素通過(guò)對(duì)地質(zhì)條件及力學(xué)影響因素的分析，可知哈山地區(qū)石炭系地層具有以下特征。1.1地質(zhì)因素。石炭系地層存在縱橫交錯(cuò)的微裂隙，這些微裂隙為鉆井液中自由水的進(jìn)入提供了前提條件，同時(shí)也是地層整體強(qiáng)度變

4、差并出現(xiàn)坍塌的原因之一。1.2地應(yīng)力因素。石炭系地層存在著較高坍塌壓力，坍塌壓力大于孔隙壓力，且隨著井深的增加而增大。按孔隙壓力設(shè)計(jì)鉆井液密度時(shí)，相對(duì)于坍塌壓力而言即形成“欠平衡”。1.3地層孔隙壓力。地層孔隙壓力隨井深的加深而加大。鉆開(kāi)地層后若無(wú)足夠的力來(lái)平衡，地層孔隙壓力易向井內(nèi)釋放而導(dǎo)致井塌。2?物理化學(xué)因素2.1毛細(xì)管效應(yīng)：石炭系地層節(jié)理、微裂縫發(fā)育，比表面大，毛細(xì)管效應(yīng)突出，當(dāng)水滲過(guò)微裂縫而進(jìn)入粉砂與粘土顆粒間的孔隙后，由于水的極性極強(qiáng)，取代原來(lái)的粒土顆粒間的氫鍵，在顆粒間的接觸點(diǎn)上原來(lái)使地層保持穩(wěn)定的氫鍵不存在了

5、，引起地層內(nèi)聚力降低，裂縫張開(kāi)，地層變得不穩(wěn)定或開(kāi)始崩裂。2.2水化膨脹作用：石炭系地層分散性粘土礦物含量高,但膨脹性粘土礦物含量較低，一旦鉆井液中的自由水沿微裂隙進(jìn)入地層中，隨著水敏性粘土礦物吸水后體積的增大，地層中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力，隨著滲透水化的進(jìn)行，地層的整體強(qiáng)度會(huì)逐步降低，在膨脹壓力超過(guò)地層水化后的強(qiáng)度時(shí)，井壁坍塌。2.3膠結(jié)物的溶解：裂縫觀察和水溶鹽測(cè)定表明，地層中含有少量的粘土礦物和無(wú)機(jī)鹽，主要以膠結(jié)物和填充物的形式存在于裂縫和節(jié)理中。地層吸水后引起粘土礦物的水化膨脹和無(wú)機(jī)鹽的溶解，裂縫間的膠結(jié)破壞，使地層的強(qiáng)度

6、下降。1.鉆井工程因素3.1鉆井周期長(zhǎng)。由于鉆速慢、組織停工多，地層在鉆井液中浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易出現(xiàn)掉塊等井壁失穩(wěn)現(xiàn)場(chǎng)。3.2鉆具撞擊。鉆進(jìn)及起下鉆過(guò)程中不可避免地出現(xiàn)鉆具機(jī)械碰撞，由于石炭系地層膠結(jié)差，很容易出現(xiàn)掉塊。3.3起下鉆速度。起下鉆速度過(guò)快，造成很大的抽吸壓力和激動(dòng)壓力，導(dǎo)致井壁失穩(wěn)。3.4鉆速與排量不匹配。不合理的沖刷井壁或長(zhǎng)時(shí)間定點(diǎn)沖孔導(dǎo)致井壁失穩(wěn)。二、哈山地區(qū)石炭系鉆井液施工難點(diǎn)與技術(shù)對(duì)策1.哈山地區(qū)石炭系鉆井液施工難點(diǎn)1.1井壁穩(wěn)定問(wèn)題哈山地區(qū)石炭系地層以火山巖為主，火山巖巖石類(lèi)型多、巖性復(fù)雜，地層壓力變化

7、大，受地層應(yīng)力改變及施工周期長(zhǎng)、地層浸泡時(shí)間長(zhǎng)等因素影響，井壁穩(wěn)定問(wèn)題更加突出。1.2井眼凈化問(wèn)題由于石炭系井壁不穩(wěn)定井段長(zhǎng)，有剝落掉塊現(xiàn)象，掉塊粒徑比較大，如果懸浮性不好，停泵時(shí)掉塊向井底下滑，使扭矩增大，出現(xiàn)憋泵等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成卡鉆。1.3潤(rùn)滑防卡問(wèn)題哈山地區(qū)井較深，鉆具與井壁的軸向摩擦造成起下鉆具成鉆具旋轉(zhuǎn)時(shí)扭矩增大，過(guò)高的扭矩造成設(shè)備負(fù)荷過(guò)重。時(shí)阻力大,易出現(xiàn)起鉆遇卡、下鉆遇阻等現(xiàn)象;徑向摩擦造1.4鉆井速度慢，鉆井周期長(zhǎng)，為鉆井安全帶來(lái)了巨大隱患由于哈山地區(qū)石炭系地層厚度大，巖石可鉆性差，所以鉆井速度慢，鉆井周

8、期長(zhǎng)是必然的，也由此帶來(lái)裸眼段浸泡時(shí)間長(zhǎng)，復(fù)雜事故增多、套管磨損嚴(yán)重等一系列難題。1.5流變性調(diào)控施工時(shí)間長(zhǎng)，巖屑在環(huán)空中被鉆具反復(fù)擠壓、碾磨，粒徑減小，體系中低密度固相增加，引起鉆井液粘切升高，流動(dòng)性變差。1.6高溫穩(wěn)定性高溫下，膨潤(rùn)土顆粒分散度增加，導(dǎo)致鉆井液增稠、膠凝甚至固化；處理劑