石油钻井工程(于).ppt

五、钻井关键技术 井壁稳定技术 地层被打开后，井壁岩石便失去了原有的支撑力，如果井壁岩层固有的胶结强度较弱，便会失稳垮塌；有的地层如泥页岩地层容易吸水膨胀垮塌；有的地层如盐膏层容易发生蠕变；有的地层如盐岩层会导致钻井液性能变差，从而导致井下复杂情况。 井壁稳定问题是目前迫切需要解决的问题，它严重制约了钻井的发展。 五、钻井关键技术 地层评价技术 地层评价主要包括地层的工程特性评价和油层的含油气情况评价 进行地层工程特性评价是为了安全、优质、高效的钻井 进行油层含油气情况评价是为了提高油层的穿透率，提高油田开发效果 五、钻井关键技术 油气层保护技术 为了防止油气流入井内，造成井涌、井喷等严重后果，通常使井内液柱压力略大于油气层压力 当井内压力大于油气层压力时，钻井完井液中的固相颗粒也会侵入油气层的孔隙内，增加油气流动阻力，造成对油气层的严重损害 正确诊断油气层损害机理是进行油气层保护的关键 五、钻井关键技术 钻井环保技术 在钻井过程中，若因预防措施不力而对井喷失去控制，将会对周围环境造成严重污染 对废弃的钻井液和其它废弃物处理不当，则会对周围环境或水源产生污染 钻遇地下硫化氢等有害气体时处理不当，更会殃及人畜的生命 主 要 内 容 一、钻井的目的和意义 二、钻井的主要程序 三、钻井设备、工具和仪器 四、钻井的发展及趋势 五、钻井关键技术 六、钻井风险 七、钻井取得的成就 六、钻井风险 钻井风险因素 钻井是一项多专业、多工种配合的野外流动作业，工作条件差，安全工作难度高 钻井设备庞大而复杂，运动部件多，管线压力高，稍有不慎，极易造成设备或人员伤亡事故 钻井工作是在几千米的地下进行的，看不见，摸不着，是一项非常隐蔽的地下工程。在钻井施工中会出现许多复杂情况和不确定因素 ，容易造成井下工程事故 六、钻井风险 常见的井下工程事故 钻头事故（断刮刀片、掉牙轮和掉钻头等） 钻具事故（钻具刺坏、断钻具等） 套管事故（卡套管、断套管等） 井下落物事故（小工具等落入井内） 卡钻事故（钻具在井内不能上下活动或转动） 注水泥事故（固井时水泥浆在钻具内未替出、水泥浆返高不够，或将水泥浆全部替出环形空间等） 井喷失控事故（不能人为控制的钻井井喷） 六、钻井风险 井漏的类型 渗透性漏失： 发生在渗透性良好的砂岩、砂砾岩。一般漏失量较小，漏速慢。 裂缝性漏失 天然裂缝：碳酸岩、白云岩、裂缝性砂岩 人为裂缝：井内压力过大使结合力较弱的层面产生裂缝，其漏失速度视裂缝大小而定。 溶洞漏失 石灰岩、白云岩。漏速快，常有进无出。 复杂情况处理（井漏--lose of circulation） 六、钻井风险 复杂情况处理（井漏--lose of circulation） 六、钻井风险 复杂情况处理（井漏） 六、钻井风险 堵漏方法 起钻静止（深井） 降低比重，适当提高粘度，小排量循环 泵入堵漏泥浆 堵漏能力取决于堵漏剂的尺寸、种类和形状 加入高聚物，在井壁形成保护性泥饼 挤水泥 平衡法、加压法、卡喉法 六、钻井风险 堵漏方法 平衡法注水泥堵漏示意图 六、钻井风险 堵漏方法 循环加压挤水泥堵漏示意图 六、钻井风险 井 塌（borehole instability)---井塌的原因 地质方面： 井内液柱压力小于坍塌压力。关键是计算岩层的坍塌压力。 页岩孔隙压力异常 受构造应力的页岩 强度较低的页岩在侧压力的作用下向井内移动 六、钻井风险 井 塌（borehole instability)---井塌的原因 页岩中砂岩透镜体孔隙压力异常引起坍塌示意图 六、钻井风险 井 塌（borehole instability)---井塌的原因 受预应力作用（地层倾角大、断层附近地层破碎等）页岩坍塌示意图 六、钻井风险 井 塌（borehole instability)---井塌的原因 物理－化学方面的原因：泥页岩的水化作用 产生水化膨胀压 使泥页岩强度降低 使孔隙压力增大 钻井工艺上的原因 泥浆对井壁的冲蚀 井内液柱压力激动过大，使井内瞬时的液柱压力过小，造成井壁岩石受力不平衡 钻柱对井壁的机械碰撞 严重井漏、井喷等导致井塌。 六、钻井风险 防塌措施 提高钻井液密度，使井内液柱压力高于岩层的坍塌压力 使用防塌泥浆体系，抑制页岩水化、增强封堵。 低失水、高矿化度、高滤液粘度的水基泥浆 钾基钻井液 MMH钻井液 甲酸盐钻井液 硅酸盐钻井液 聚合醇钻井液 油基泥浆 合成基钻井液等 六、钻井风险 钾离子防塌机理 钾离子作用示意图 六、钻井风险 卡钻（stuck pipe)---卡钻的类型 与钻井液有关的卡钻： 泥饼卡钻（压差卡钻） 沉砂卡钻 砂桥卡钻 井塌卡钻 泥包卡钻 缩径