[技术基础]缩径问题 [复制链接]

​    一、缩径和坍塌皆因泥页岩水化但防治办法却载然不同，为什么？
缩径地层含粘土矿物主要是蒙脱石且胶结性很好，吸水晶格增大膨胀后连结力仍然很强，导致井径缩小，上下钻遇阻。而坍塌地层含粘土矿物主要是伊利石且胶结性差，吸水晶格增大后失去连结力而发生剥落、掉块，出现超径。因此，二者防治办法会载然不同。
预防缩径需要较低的比重和粘度，不控制失水量，重要的是矿化度，高的K＋、NH4＋含量才是预防缩径的根本所在。让井壁表层充分水化膨胀而较深层不水化，二层之间失去连结力，最终表层岩石剥落而恢复原来径井。一旦发生缩径，就采用划眼或上下串动办法处理，不用处理钻井液本身。
预防坍塌需要低的失水量，适当的比重和粘度、高的矿化度和滤液粘度。井壁一旦发生坍塌，第一要做的事就是调整钻井液性能，如增加比重和粘度，降低失水量等。
    二、砂岩本身不水化膨胀，可为什么砂岩井段还发生缩径？
砂岩不含粘土矿物，不存在水化膨胀，也就不存在缩径了。
但砂 岩含有孔隙，具 有渗透性，钻井液内的岩屑 被吸 附在砂岩井壁上。如果钻井液内固相含量超过5%，失水 量大于10mL/30min，井壁上的泥饼厚度就会大于3毫米，井径就会缩小到小于钻头外径，上下 钻就会遇阻。
因此，在长段砂岩钻进，钻井液比重不要超过1.10，固相含量不要超过10%，如此，砂岩就不会出现假缩径。
    三、为什么好多缩径卡钻发生在油层段？
油层段砂岩中夹的泥页岩含有较高的蒙脱石粘土矿物，吸水膨胀率是自身的1.5-3倍，且连接力很强，不易脱落，极易发生卡钻事故。
再一方面就是油层段砂岩渗透性特强，在几分钟内就能形成很厚的泥饼，使井径缩小。
因此，进入 油层 段 时一定要 将钻井液比重、固相含量、失水量降下来，将k＋、NH4＋含量 提 高，尽可能 减少泥页岩吸水深度和膨胀率，减少砂岩泥饼厚度。
    四、为什么在缩径严重井段要每钻进20分钟划一次眼？
由于液敏性泥页岩所含蒙脱石粘土矿物多少不一样，因此，缩径的程度和快慢也不一样。当 蒙脱石在岩层中含量≥70%时，井壁在20分钟内就会膨胀2-3毫米，井径缩小到小于钻头所形成的井径，上钻就会遇阻。
所以，在缩径严重井段要每钻进20分钟提钻划眼，在膨胀引起的缩径还未小于钻头外径时，就提钻划眼消灭掉已缩小的井径，恢复钻头原已形成的井径。这一处理井壁膨胀措施可避免缩径卡钻及其诱发的许多井内事故。
    五、起下钻遇阻，是缩径还是掉块，该怎样判断？
起下钻遇阻，应及时判断出缩径还是掉块，及时做出处理，否则，会引起埋钻事故。例如，上钻遇阻是由于井壁掉块引起，如果未及时开泵循环并调整泥浆比重和粘度，仍采用象处理缩径一样的办法上下串动，那就很快发生掉块埋钻事故。
起钻遇阻，如果是掉块造成的，那它遇阻的位置就不固定，而是每上下串动一次，遇阻位置下降一小段，当合上方钻杆，开泵循环时，上钻就畅通无阻。如果是缩径造成的，那它遇阻的位置就是固定的，每上下串动一次，上升一小段，当同样开泵循环时，遇阻位置不变。
下钻遇阻，如果是缩径造成的，那开泵划眼，遇卡的井段是断断续续的，返出井口的钻井液无大的岩屑和掉块，加杆能下到已划眼的位置甚至更深一些。如果是掉块造成的，那开泵循环后，泵压会略有上升，井口有大的岩屑和掉块的，划眼后加杆下不到已划眼的位置，无法加杆，卸掉方钻杆后，钻杆内喷浆。
判断出遇阻原因后，要很快拿出解决方案。对于缩径遇阻，就不用处理钻井液，只需上下串动，划眼即可。对于掉块遇阻，就需要开泵循环，在钻井液循环的过程中，加防塌剂、钠土、硅酸钾等材料，快速提高钻井液比重和粘度，稳定住井壁不再坍塌掉块并且将已落于井内的岩块携带出井外。
    六、为什么说80%井队在防缩径问题上陷于误区
预防液敏性页岩水化膨胀，需要降低钻井液失水量，减少井内水份进入井壁 岩石 的数量，井 壁水化膨 胀自然也就少了，我们的老师是这样说的，教 科书也是这样 写的。为了降失水，我们用了降失水剂（如CMC、PAC、K-PAM）、优质钠土，将钻井液性 能 调 配 得 称 心如意，结果怎样呢？低的失水，钻井液的粘度必定较高，对井壁的 粘附性一定很强，对岩屑的吸 附和悬浮能力也一定很强，如此岩屑在地面的沉淀性肯定很差，岩屑参与造浆，钻井液比重和固相含量越来越高，井壁泥饼越来越厚，井径越来越小，这样一来，起钻 遇阻也就自然而然了。为什么？是老师说错了吗？教科书写错了吗？都 没有错！这是陕北独特的地层造成的，陕北地层是负压地层，砂岩占65%，具 有极强的渗透性，泥岩层理发育，钻井液内的固相极易在压 差作用下被吸附 在井壁上，砂岩段出现“假缩径”。泥岩膨胀（失水量不可能降为零）加泥饼，再 加上钻头泥包，这就是起下钻困难的根原所在。
因 此，为了防治缩径，最好使用钾基、铵基阳离子无固相钻井液，使砂岩 段无泥饼，膨 胀的泥 岩 脱落，钻头干干净净，起下钻也就畅通无阻了。
    七、广谱护壁剂Ⅰ型防治井壁缩径机理剖析
广谱护壁剂之所以能成为陕北王牌产品，根本原因就在于它神奇的疗效。安塞县的郝家坪，子长县的寺湾、安定、李家岔，这些都是陕北缩径最为严重的矿区，因为缩径，起钻遇阻，在某一位置要上下串动几天，起钻需要十天半个月，一旦拉死卡钻，那不知道需要处理多少天，因为缩径卡钻而使全井报废的实在太多。一口井一个月能完钻，那都是高水平。
自从2000年井 队 用上广 谱 护 壁剂Ⅰ型后，原来 缩 径的井段不缩径了，起下钻畅通无阻，更不用说卡钻了，整得吊锤下岗了，反扣钻杆睡大觉。井内安全了，钻速成倍增加，现在一个月完成2口井都是慢的。
广谱护壁剂是科技创新的结晶，其作用机理与众不同。
广谱护壁剂中的K＋、NH4＋、Na＋及阳离子 聚合物被 井壁水敏性泥页岩吸附后，井壁表 层 与 较 深 层产生脱离，表层（厚3-4毫米）脱落于井内，较深层被加固，不 膨胀不剥落，保 持 钻 头 原已形成的井径。而不是象普 通 钻井 液一样，在井 壁 上形成泥饼，靠泥饼减少进入井壁岩石的水份。由于失水量只能减少，而不能完全减到零，井壁必然还要膨胀，而膨胀的岩石又被泥 饼紧紧包裹起来，反而增加了膨胀的厚度，使井径缩小，起下钻遇阻。再一个就是广谱护壁剂配出来的 钻井液是无固相钻井液，在砂岩井段不形成泥饼，也就无所谓假缩径了。

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