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[其他]深井及超深井施工过程中常遇到的问题及防范措施 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2009-03-23 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
                                                               深井及超深井施工过程中常遇到的问题及防范措施
一,    地质问题:按照钻进条件来看,几乎到处都存在不相适应的地层,存在地层高压带;井底温度达300度及起以上;水.气及油流和循环漏失带妨碍了这些井的钻进;在裸眼井段,特别是在厚的含盐沉积和塑性粘土中,裸眼井壁失去稳定性是相当可能的 。
钻进中的主要问题:在钻超深井加深到地质结构复杂的剖面过程,必然涉及到两个主要问题。第一问题是需要钻一个几乎理想的直井眼段到大约总深度的2/3处。下面的 事实加大了实现这一目标的困难,即必须用大直径的底部钻具组合钻这种裸眼的上部层段,这种井底钻具组合的直径的初始值常常达到1022毫米。第二个问题是将要钻开的层段所处的井段温度超过250度。在 这些地方,电缆式地球物理测井装置开始失效。并且必须使用油基钻井液。这些问题都是能够克服的障碍。但是它们加重了加深这种裸眼井的困难,并把获得所需要信息的方法限制到这样一种程度,即专家们很有理由问在目前是否值得这样做。而在结晶质基底,在钻结晶质基底地层过程中发生的许多严重故障的原因在于裸眼井段偏斜方向在空间位置上不稳定和裸眼井壁失去稳定性。这最终将导致钻具运动过程中摩擦力急剧增大和导致工具粘卡在结晶岩里形成的裂缝状洞穴里。
目前,许多专家认为先用直径为215.9毫米的钻头钻出一个领眼,然后将该领眼扩大到要求的尺寸的这种钻超深井的方法是无效的;他们认为这种方法存在着空洞的复杂问题,该问题的原理就是小井眼的空间不稳定性。
当采用满眼底部钻具组合钻进时,使用吕钻杆是低效的,因为它们对消除粘卡和稳定满眼井底钻具组合的强度不够。因此,必须使用这样的钻机,即该钻机具有1千吨数量级的能力。
由于需要不断克服使井眼趋于偏离垂直方向的自然因素的影响,应用钟摆钻具组合和合理的限制钻压常常不能产生预期的效果,因此引起了裸眼的空间不稳定性,这影响了超深井最终部分的钻进。超深井的空间弯曲度被认为是一个主要问题。
降低钻压仍然是防止直井空间不稳定性的主要对策。
选自《深井钻井技术译文集》
从具体的超深井钻井实践看,深井超深井要深入地层深处,将承受地壳内部的各种环境。主要是在钻探过程中经常遇到超高温度(如胜科1井预计地温高达240℃~260℃)、超高地层压力(南方海相地层压力系数高达2.7)、压力系统复杂、井眼失稳、储层伤害等复杂问题;沉积盆地经过多次板块构造碰撞、大型多旋回迭加、多期构造运动改造的复合型盆地形成的巨厚泥页岩、巨厚盐膏层易发生蠕动变形等,都严重威胁钻井作业安全;钻遇高压低渗地层和海相碳酸盐岩裂缝性地层,采用常规理论和方法很难精确预测地层压力;深部地层(如灰岩、白云岩等)的可钻性差,机械破岩效率低;在山前构造带遭遇高地应力和高陡构造等复杂地层,易造成井眼偏斜和井壁失稳;经常要面临长裸眼复杂压力系统钻井固井技术等难题,使井下复杂情况与事故频繁,建井周期长,工程费用高。
二.井塌是井壁不稳定的俗称。深井井塌着重研究较深地层出现的井壁不稳定的问题 。井越深,温度及压力越大,而高温高压对井壁有着三个方面的影响。其一是对塌层本身的影响,在高温及高压的作用下可使易塌页岩中的黏土矿物类型发生转化,例如蒙脱石转化为伊蒙混层,在进一不转化成伊利石。从特性来看,即由膨胀型逐步象非膨胀型转化。其二是在正常情况下,井深越大即岩层受上覆地层压力越高,压实程度越大,岩石愈坚实,密度越大,但被挤出去的水分愈多,因而岩石吸水趋势也就愈大,其次在正常压力地区,在泥浆密度不变的情况下,塌层愈深,泥浆柱压力与地层压力的差值也就愈大,对井壁的作用力也就越高,坍塌趋向缓和。
1.井塌的征兆诊断及危害:
井塌的发生常常可以从地面上出现的一些象征加以判断。归纳起来有以下几中情况:
(1)    在泥浆振动筛上可以见到比正常情况下多得多的岩屑。尤其在深井中钻速相对比较慢的情况下更容易觉察出来。这么多的岩屑肯定是从不稳定岩层塌落下来的,说明已发生了井塌。
(2)    从钻进时取得的岩样进行分析,若发现以钻过地层在砂样中所占的比例比较大,而被钻地层砂样极少,砂样失真严重影响层位岩性的判断,这也说明发生了井塌。
(3)    钻进中泥浆循环的泵压突增或比正常时多得多,这是岩屑不断脱落,致使泵的负荷增加。当然不是凡泵压增加者都属于井塌引起的,因为尚有其他的因素亦可使泵压增加,例如洗井不佳,钻具泥包,泥浆突然受污染粘切大幅度增大等。
(4)    每次起下钻时,井底大段沉砂,必须经过长时间划眼才能到底继续钻进,尤其是当起钻前经较长时间循环泥浆充分洗井或者调整泥浆提高粘切增强携砂能力,后仍然不能消除。
三.深井防塌剂的简介:
1.有机高聚物:
聚丙烯酰胺钾盐,聚丙烯酰胺钠盐,聚丙烯酰胺铵盐
四.深井防塌措施:
1.避免采取负压钻井:
(1),应采用各种方法如Dc指数法,声波法等预测准塌层的孔隙压力,并据此合理设计打开塌层的泥浆值。因而在塌层未封隔的以下井段钻井时,始终保持静液柱压力加上附加压力大于地层空隙压力。其压力附加值应符合“钻井泥浆条例”的规定即在0.05~0.10g/cm3之间。
2.尽可能地减少压力激动:
其措施有:
1为了避免憋漏地层而引起液柱压力突降而造成井塌,在下钻到井底后,应慢慢转动钻具及先开泵(小泵量)循环通泥浆后在开足泵量。
2为了防止泥包,避免抽吸作用,在易泥包地层钻进,应加防泥包剂(或润滑剂),并在起钻时不得过快。
3为了防止对地层产生剧烈冲刷作用,应严格控制泥浆的流变特性及泵量,以确保在塌层井段钻井时,泥浆处于层流状态,而且严禁钻井在塌层停留循环泥浆。
4起钻时必须灌满井眼泥浆,避免液面下降,液柱压力突降。
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