井壁提高地层承压能力.docx

井壁提高地层承压能力适用条件地层承压能力高低是一个相对的概念。提高地层承压能力一般有以下几种情况:在裸眼井段: 1、上部地层只能承受低密度泥浆才不漏,而下部将钻进高压地层或高坍塌压力地层。必须提高上部(己钻)地层的承压能力(或下套管或膨涨管封住上部地层)。 2、钻进上部地层必须用高密度而下部地层不承压。必须提高下部(待钻)地层的承压能力(或下套管或膨涨管封住上部地层)。 3、喷—漏同层…而提高地层承压能力的操作可以随钻进行,也可仃钻进行(包括钻井正常而固井漏)。显然这是属于窄、负安全密度窗口才有的问题。其中喷—漏(气层)同层最为复杂。我们钻井所遇到的承压能力低的地层大多数是裂缝发育及微裂缝发育的地层 .我们衡量地层是否承压的标准是在泥浆压力(静＋动)作用下地层是否发生漏失。所以这种情况下地层承压能力P承与P破、P漏是一致的。提高地层承压能力P承就是提高P破或P漏。地层承压能力高低与岩石本体组成与力学性质无必然的联系。主要与地应力和地层裂缝及微裂缝发育状况密切相关。基本原理1.裂缝性地层承压能力低的机理(原因)综合国内外相关研究思路和成果,进行分析和研究形成相应的认识、原理、思路和方法:⑴．地层破裂（压力）与地层承压能力钻井工程中常把地层破裂压力(地层裂缝开启压力)作为地层承压能力的标志。即是泥浆柱压力（静＋动）把地层压裂而造成漏失的压力。它是以漏失与否来衡量。因此，地层承压能力是指钻井、完井中井眼地层防止（承受）泥浆柱水力压裂的能力。⑵．地层被压裂（承压能力低）发生的机理根据断裂力学和地层水力压裂的原理，地层被泥浆柱压裂的机理为： ①.井壁地层岩石表面存在有“缺陷”、“瑕疵”，包括地层岩石的解理、层面、裂隙。而地层中的天然存在和钻井所形成的各种微裂缝，细微裂缝则是影响突出“缺陷”、“瑕疵” ,而闭合的各类天然裂缝更是如此。。它们能引导工作液液相进入地层 ②. P泥（静＋动）＞P地.且P泥（静＋动）大于地层岩石的抗张强度（对于以脆性为主的岩石抗张强度并不大）。 ③.由于对地层的正压差使泥浆或泥浆滤液沿裂缝进入地层。若泥浆液相进入裂缝的速度＞泥浆液相沿裂缝缝面滤失速度，裂缝中液相体积不断迅速增加并垂直沿裂缝面方向对地层产生张应力（其大小由P泥和缝面大小决定），并在裂缝尖端产生应力集中。当此应力大于地层抗张强度，则发生水力尖劈作用。裂缝尖端不断向地层深部发展漫延，形成诱导裂缝而压开地层，并不断扩张、增大开度，达到致漏宽度；增加长度向内部延伸，最终沟通地层内部漏失通道，产生漏失。表现出地层被压裂，和地层不承压。若泥浆液相进入裂缝的速度＞泥浆液相沿裂缝缝面滤失速度，裂缝中液相体积不断迅速增加并垂直沿裂缝面方向对地层产生张应力（其大小由P泥和缝面大小决定），并在裂缝尖端产生应力集中。当此应力大于地层抗张强度，则发生水力尖劈作用。裂缝尖端不断向地层深部发展漫延，形成诱导裂缝而压开地层，并不断扩张、增大开度，达到能导致漏失的宽度；增加长度向内部延伸，最终沟通地层内部漏失通道，产生漏失(若未沟通，则卸压后泥浆反吐)。表现出地层被压裂和地层不承压。2.提高这类地层承压能力（P破、P承）的途径包含以下几项必要的内容。⑴.防止诱导裂缝产生、扩张:①.提高泥浆抑制性，降低地层水化程度，提高井下地层抗张强度，从而提高地层破裂压力（承压能力）。据研究资料表明：设在井深3000米井段的泥页岩；若页岩不水化→水化，则：P破=2.53↘ 1.46 ②.提高泥浆对细微裂缝的即时（瞬间）、有效（K＝0）封堵，阻止泥浆液相进入地层“非致漏裂缝”通道：阻止水力尖劈作用的发生。(微米级、纳米级的有效封堵)地层不被压裂,则承压能力提高(目前作不到)⑵ .对钻遇的致漏裂缝:在漏失中立即成功封堵:即立即堵住漏失,且保证其不再被诱导压裂而再次漏失。漏失时泥浆中的固相粒子随泥浆同时进入裂缝,若泥浆中含有能“卡”在裂缝狭窄处(架桥)的固相粒子,且含有大量能够发生“充填”的各级粒子,则必然在狭窄处发生“架桥、充填”作用而形成一“堵塞段“(漏失不通畅)。若“堵塞段”承压强度大于P泥－P地，且其孔隙小到不允许固相颗粒通过,则只发生液相渗流,漏失仃止。若“堵塞段”渗透率k减小到泥浆滤液进入裂缝的速度小于沿缝面滤失速度，则不发生水力尖劈作用,不会再压漏地层。⑶.若泥浆压力把“非致漏裂缝”裂缝压裂诱导开启到“致漏程度” (压漏地层)而发生漏失:发生漏失的同时立即成功封堵(即立即堵住漏失,且保证其不再被诱导压裂而再次漏失)。漏失时泥浆中的固相粒子随泥浆同时进入诱导裂缝,若泥浆中含有能“卡”在裂缝狭窄处(架桥)的固相粒子,且含有大量能够发生“充填”的各级粒子,则必然容易在入口不远处发生“架桥、充填”作用而形成一“堵塞段