第六章 钻孔冲洗及护壁堵漏 2.ppt

工程钻探学课件 第六章 钻孔冲洗及护壁堵漏 第六章 钻孔冲洗及护壁堵漏 第六章 钻孔冲洗及护壁堵漏 三、钻孔护壁堵漏的基本原理 2、稳定孔壁的基本原理 依据对孔壁失稳的机理分析，稳定孔璧，必须采取相应的技术措施： (1) 根据孔壁岩层的性质，建立孔内各种压力间的压力平衡，以实现压力平衡钻进； (2) 根据不同岩层产生失稳的特征，选用合理的防塌泥浆，调整其组成及性能，并采用相应的防塌措施。 (3)对于力学不稳定地层，除采用与之相适应的冲洗介质和合理的钻进技术外，应采用凝固性材料固结孔壁岩层，以提高孔壁岩层的稳固强度，达到稳定孔壁的目的。 三、钻孔护壁堵漏的基本原理 2、稳定孔壁的基本原理 维持钻孔一地层间的压力平衡，这是稳定孔壁的有效方法。欲建立钻孔一地层间的压力平衡，首先必须了解在钻井时，孔壁岩层受哪些力的作用，然后建立它们之间的平衡方程。钻井时，依此平衡方程，针对不同地层采取各种技术措施和工艺方法，以维持此平衡方程。 1）压力平衡护壁的原理 三、钻孔护壁堵漏的基本原理 2、稳定孔壁的基本原理 钻井中孔壁岩层所受的力，除了上述的静液柱压力(p W)、上覆岩层压力（p0）和孔隙压力(pp) 3种力之外，尚作用着下列各种作用力： (1) 冲洗液循环的环空压力。这是冲洗液在循环时，途径钻柱和孔壁之间的环空时所需克服的环空阻力。克服此阻力而产生的压力降同样作用在孔壁岩层上，此环空压力以pc表示之。 1）压力平衡护壁的原理 ①孔壁岩层的受力情况 三、钻孔护壁堵漏的基本原理 2、稳定孔壁的基本原理 (2) 激动压力。钻具在孔内升降时，由于钻具的高速运动引起孔内压力的突然升降所造成的瞬时压力值称为激动压力，以ps表示之。 (3) 泥页岩的表面水化力。泥页岩形成时，其中的水份在高压下被挤走，当泥页岩被钻孔揭开时，它与冲洗液相接触，泥页岩要水化吸水，吸水的力等于挤出水分时的压力，此压力即是泥页岩的表面水化力，以pH表示。 1）压力平衡护壁的原理 ①孔壁岩层的受力情况 三、钻孔护壁堵漏的基本原理 2、稳定孔壁的基本原理 (4) 渗透水化力。钻孔一地层系统中，孔壁上形成泥饼（或其他吸附膜）时，此吸附膜如同半透膜，在地层水与冲洗液间存在有含盐量的差别时，便会因渗透压力而产生渗透。此渗透压力即为渗透水化力，以pop表示。 上述各种力，在钻井中有的不是同时作用的。为建立平衡方程，应区分钻孔静止时、钻进时、升降钻具时及力学不稳定地层和遇水不稳定地层的不同情况。 1）压力平衡护壁的原理 ①孔壁岩层的受力情况 三、钻孔护壁堵漏的基本原理 2、稳定孔壁的基本原理 ① 非水敏性地层： 主要是物理力的平衡 P W≥p p（或p W=p p+p t） 式中：p t——为安全而增加的附加压力，p t=0. 5~3 Mpa； 1）压力平衡护壁的原理 ② 稳定孔壁的平衡条件 A 静态情况 三、钻孔护壁堵漏的基本原理 2、稳定孔壁的基本原理 ② 水敏性地层 pw + pH ≤ pp + p 0 p m 或 p w +p H +p 0 p s≤ pp 式中：p 0 p m——冲洗液矿化度高于地层时的渗透水化力，指向钻孔； p0 p s——泥页岩水的矿化度高于冲洗液时的渗透水化力，指向地层； pH ——页岩表面水化力。 1）压力平衡护壁的原理 ② 稳定孔壁的平衡条件 A 静态情况 三、钻孔护壁堵漏的基本原理 2、稳定孔壁的基本原理 ①非水敏性地层 pW + pc ≥ pp ②水敏性地层 pW + pc +pH ≤pp + p0pm 1）压力平衡护壁的原理 ② 稳定孔壁的平衡条件 B 动态情况 →钻进时： 三、钻孔护壁堵漏的基本原理 2、稳定孔壁的基本原理 ①非水敏性地层 pW + ps ≥ pp ②水敏性地层 pW + ps +pH ≤pp + p0pm 1）压力平衡护壁的原理 ② 稳定孔壁的平衡条件 B 动态情况 →升降钻具时： 三、钻孔护壁堵漏的基本原理 2、稳定孔壁的基本原理 为建立和维持上述的这些平衡关系，应改变或调节主观能控制的一些力，如静液柱压力、环空循环压力、激动压力、冲洗液的渗透水化力等。为此可以： ① 调节冲洗液的密度和含盐量； ② 选择抑制性的泥浆体系，调节其组成和配方（如钙泥浆体系、钾泥浆体系、有机阳离子泥浆体系等）； ③ 调节冲洗液的性能：粘度、切力、滤失量。 1）压力平