深孔复杂地层钻进泥浆技术.pptVIP

深孔取心钻探泥浆技术北京探矿工程研究所2008年5月 一、深孔取心钻探与泥浆有关的问题 1、 回转阻力大 随孔深的增加，孔内钻杆增长，摩擦阻力增大，钻杆磨损加快，钻机负荷增大，而且难以提高转速以适应金刚石钻进的需要，还容易造成断钻杆等孔内事故。 2、复杂地层孔壁稳定问题 钻进过程中可能会遇到不同类型的复杂地层，如水敏性地层（膨胀性地层、分散性地层）、破碎松散地层、坍塌掉块地层等，在这些地层施工孔壁稳定比较困难，容易引起缩径、扩径、孔壁坍塌等一系列孔内复杂事故。 3、漏失问题 是钻进过程中经常遇到也很难处理的问题。处理一般渗透性漏失比较容易，漏失严重，处理难度加大。 4、粘附卡钻问题：由于绳钻钻杆与孔壁之间间隙小、钻杆齐平与孔壁接触面积大、孔深等原因，若泥浆处理不当，泥皮厚、或不能有效抑制水敏性地层吸水膨胀等情况，极易造成粘附卡钻问题。 5、与绳索取心钻进工艺有关的问题—即绳钻钻杆内壁结垢及环空压力过大。绳索取心钻进，钻杆与孔壁之间间隙很小，泥浆固相含量高，流变性能差将引起绳钻钻杆内壁结垢，导致岩心管打捞困难；同时也会引起较高的环空压力，压裂地层造成漏失，或因为较大的压力波动，压垮或抽跨地层，人为造成孔壁不稳定。 二、深孔绳索取心钻进对泥浆性能的要求 1、良好的润滑性能 能有效降低摩擦阻力，减小回转阻力，防止粘附卡钻等，同时也可以减少动力和材料消耗，延长钻具寿命。 2、良好的护壁性能 泥浆应具有较低的滤失量（一般小于15ml）、较强地抑制性（相对膨胀降低率大于50%）和高质量的泥皮。 3、较低固相 一般膨润土加量3—5%，相当于浆液密度不高于1.02—1.03g/cm3。 4、良好的流变性能 在保证携带岩屑的情况下，尽可能保持低粘度和低切力，这一点对于防止绳钻钻杆内壁结垢、降低环空压力尤为重要。一般视粘度＜5—8 mPa.s，动塑比0.1—0.4，静切力趋于零。 5、能有效地解决泥浆的漏失问题 要求堵漏速度快，效果好。 三、技 术 措 施 1、泥浆的减摩降阻措施 ①保持泥浆的低固相。搞好泥浆的固相控制和净化，是改善和提高钻井液润滑性能的有效途径之一。 ②改善泥皮质量，降低泥皮与钻具之间的摩擦系数小，可明显降低回转阻力。好的泥皮质量也可以有效防止粘附卡钻。含沥青、淀粉成份的产品（如高效护壁剂、聚合淀粉等）能有效改善泥皮质量。 ③加入润滑剂，既可以提高泥浆本身的润滑性能，又可以降低钻具于孔壁泥皮之间的摩擦系数。使用润滑剂是改善钻井液润滑性能，降低摩擦阻力的主要途径。高质量的润滑剂，如极压型润滑剂(GLUB)可有效保护钻具，减少钻具磨损，提高钻具的使用寿命。 2、复杂地层孔壁的稳定 复杂地层包括：松散不稳定地层，如粉砂、流砂、风化层；破碎不稳定地层，如破碎闪长岩、石英角砾岩、断层破碎带等硬脆、碎地层；水敏不稳定地层，主要指吸水膨胀地层及吸水分散地层，如以蒙脱石为主的泥页岩地层（如蚀变凝灰岩、蚀变粗安斑岩、高岭土化、绢云母化岩石、泥质砂岩等）、吸水剥落地层（如泥质板岩、砂质页岩、片岩等）；应力地层。 ①水敏性地层—采用防塌钻井液体系。 主要表现为造浆、缩径。岩石成分以蒙托石为主，采用高抑制性泥浆体系。泥浆应保持低失水（滤失量≤10ml），高抑制性。降低泥浆滤失量的泥浆处理剂很多，抑制剂选用含有K+或NH4+的泥浆处理剂，如高效护壁剂（GSP）。可采用下列泥浆体系： a. 低固相钻井液：水＋３—4％ＬＢＭ—１（低粘增效粉），膨胀较严重时，可加入1%高效护壁剂。该泥浆滤失量≤10.0 ml，相对膨胀降低率≥70%。 b. 钾基钻井液：控制蒙托石地层，K+含量应大于20000ppm（相当于4%的KCI加量）。 泥浆配方：水＋３—4％钠膨润土＋0.1%生物聚合物+0.5聚合淀粉 +４%KCI 。 ②破碎不稳定地层—采用LBM泥浆体系。破碎地层要求泥浆造壁性能好。实践证明，采用LBM泥浆体系具有良好的效果，破碎比较严重、较松散地层加入适量的防塌型随钻堵漏剂，可以明显提高孔壁强度。 ③变质岩地层：分散、垮塌、不缩径 该类地层最好采用工程办法：提下钻小心，避免变速；泵量低一点、泥浆粘度适当增稠使其流动呈层流状态，以减少对孔壁的冲刷。 ④压力平衡钻进—压力地层、破碎易坍塌地层。 除应力地层外，绳索取心钻进环空外压力大，经常由于地层被压裂而造成人为漏失，在破碎松散地层，容易造成压垮或抽塌地层，引起复杂的孔内事故。因此，绳索取心钻进，采用压力平衡钻进技术尤为重要。 压力平衡钻进是指钻进