處理泥頁巖的坍塌掉塊

1、 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 第一節(jié)第一節(jié) 井壁不穩(wěn)定的機理和對策井壁不穩(wěn)定的機理和對策 井壁不穩(wěn)定是指鉆井或完井過程中的井壁坍塌、縮徑、地層壓裂井壁不穩(wěn)定是指鉆井或完井過程中的井壁坍塌、縮徑、地層壓裂等三種基本內(nèi)型。等三種基本內(nèi)型。一、井壁不穩(wěn)定地層的類型與井壁不穩(wěn)定現(xiàn)象一、井壁不穩(wěn)定地層的類型與井壁不穩(wěn)定現(xiàn)象1 1、 井壁不穩(wěn)定地層的類型井壁不穩(wěn)定地層的類型 鉆井過程中所鉆遇的地層鉆井過程中所鉆遇的地層, ,如泥頁巖、砂質(zhì)或粉砂質(zhì)泥巖、流砂、如泥頁巖、砂質(zhì)或粉砂質(zhì)泥巖、流砂、泥質(zhì)砂巖或粉砂巖、礫石、煤層、巖漿層、碳酸鹽巖等均可發(fā)生井壁泥質(zhì)砂巖或粉砂巖、礫石、煤層、巖漿層、碳酸

2、鹽巖等均可發(fā)生井壁不穩(wěn)定。但井塌大多發(fā)生在泥頁巖地層中不穩(wěn)定。但井塌大多發(fā)生在泥頁巖地層中, ,約占約占90%90%以上。縮徑大多發(fā)以上。縮徑大多發(fā)生在蒙脫石含量高、含水量大的淺層泥巖、鹽膏層、含鹽膏軟泥巖、生在蒙脫石含量高、含水量大的淺層泥巖、鹽膏層、含鹽膏軟泥巖、高滲透性砂巖或粉砂巖、瀝青等類地層中。高滲透性砂巖或粉砂巖、瀝青等類地層中。 處理泥頁巖的坍塌掉塊 井塌可能發(fā)生在各種巖性、不同粘土礦物種類及含量的地層中；但井塌可能發(fā)生在各種巖性、不同粘土礦物種類及含量的地層中；但嚴重井塌往往發(fā)生在下述地層中。嚴重井塌往往發(fā)生在下述地層中。1 1、層理裂隙或破碎的各種巖性地層。、層理裂隙或破碎的

3、各種巖性地層。2 2、孔隙壓力異常的泥頁巖。、孔隙壓力異常的泥頁巖。3 3、處于強地因力作用的地區(qū)。、處于強地因力作用的地區(qū)。4 4、厚度大的泥巖層。、厚度大的泥巖層。5 5、生油層。、生油層。6 6、傾角大易發(fā)生井斜的地層等。、傾角大易發(fā)生井斜的地層等。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 2 2井壁不穩(wěn)定現(xiàn)象井壁不穩(wěn)定現(xiàn)象 （1 1）井塌的現(xiàn)象）井塌的現(xiàn)象 鉆井或完井過程中發(fā)生井塌他會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：鉆井或完井過程中發(fā)生井塌他會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：返出鉆屑尺寸增大，數(shù)量增多并混雜。返出鉆屑尺寸增大，數(shù)量增多并混雜。泵壓增高且不穩(wěn)定，嚴重時會出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象，并可憋漏地層。泵壓增高且不穩(wěn)定，嚴重時

4、會出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象，并可憋漏地層。扭矩增大，蹩鉆嚴重，停轉(zhuǎn)盤打倒車。扭矩增大，蹩鉆嚴重，停轉(zhuǎn)盤打倒車。上提鉆具遇卡，下放鉆具遇阻，結(jié)黨恩、下鉆下不到底，遇阻劃上提鉆具遇卡，下放鉆具遇阻，結(jié)黨恩、下鉆下不到底，遇阻劃眼，嚴重時會發(fā)生卡鉆或無法劃到底眼，嚴重時會發(fā)生卡鉆或無法劃到底 。井徑擴大，出現(xiàn)糖葫蘆井眼，測井與阻卡。井徑擴大，出現(xiàn)糖葫蘆井眼，測井與阻卡。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 （2 2）縮徑的現(xiàn)象）縮徑的現(xiàn)象 當(dāng)鉆井過程中地層發(fā)生縮徑時，由于井徑小于鉆頭直徑，會出現(xiàn)當(dāng)鉆井過程中地層發(fā)生縮徑時，由于井徑小于鉆頭直徑，會出現(xiàn)扭矩增大、蹩鉆等現(xiàn)象，嚴重時轉(zhuǎn)盤無法轉(zhuǎn)動，甚至被卡死；上

5、提鉆扭矩增大、蹩鉆等現(xiàn)象，嚴重時轉(zhuǎn)盤無法轉(zhuǎn)動，甚至被卡死；上提鉆具或起鉆遇卡，嚴重時發(fā)生卡鉆。具或起鉆遇卡，嚴重時發(fā)生卡鉆。（3 3）壓裂現(xiàn)象）壓裂現(xiàn)象 當(dāng)鉆井液的循環(huán)壓力大于地層的破裂壓力時，就會壓裂地層，使當(dāng)鉆井液的循環(huán)壓力大于地層的破裂壓力時，就會壓裂地層，使地層出現(xiàn)裂縫，從而導(dǎo)致泵壓下降，鉆井液漏入地層，井筒中液柱壓地層出現(xiàn)裂縫，從而導(dǎo)致泵壓下降，鉆井液漏入地層，井筒中液柱壓力下降。如液柱壓力降至上部地層的坍塌壓力或孔隙壓力之下，就可力下降。如液柱壓力降至上部地層的坍塌壓力或孔隙壓力之下，就可能發(fā)生井塌或井噴等井下復(fù)雜情況。能發(fā)生井塌或井噴等井下復(fù)雜情況。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁

6、巖的坍塌掉塊 二、井壁不穩(wěn)定的原因分析二、井壁不穩(wěn)定的原因分析 井壁不穩(wěn)定的實質(zhì)是力學(xué)不穩(wěn)定。當(dāng)井壁巖石所受的應(yīng)力超過井壁不穩(wěn)定的實質(zhì)是力學(xué)不穩(wěn)定。當(dāng)井壁巖石所受的應(yīng)力超過其本身的強度就會發(fā)生井壁不穩(wěn)定。起原因十分復(fù)雜，就其主要原其本身的強度就會發(fā)生井壁不穩(wěn)定。起原因十分復(fù)雜，就其主要原因可歸納為力學(xué)因素、物理化學(xué)因素和工程措施等三個方面，但后因可歸納為力學(xué)因素、物理化學(xué)因素和工程措施等三個方面，但后兩個因素最終均因影響井壁因力分布和井壁巖石的力學(xué)性能而造成兩個因素最終均因影響井壁因力分布和井壁巖石的力學(xué)性能而造成井壁不穩(wěn)定。井壁不穩(wěn)定。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 1 1、力學(xué)

7、因素、力學(xué)因素(1)(1)原地應(yīng)力狀態(tài)原地應(yīng)力狀態(tài) 原地應(yīng)力狀態(tài)是指在發(fā)生工程擾動之前就已經(jīng)存在于地層內(nèi)部的應(yīng)原地應(yīng)力狀態(tài)是指在發(fā)生工程擾動之前就已經(jīng)存在于地層內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)力狀態(tài), ,也簡稱為低應(yīng)力也簡稱為低應(yīng)力. .。（2 2）地層被鉆開后所引起的井眼圍巖應(yīng)力的變化。）地層被鉆開后所引起的井眼圍巖應(yīng)力的變化。（3 3）造成井壁力學(xué)不穩(wěn)定的原應(yīng)。）造成井壁力學(xué)不穩(wěn)定的原應(yīng)。鉆進坍塌地層時鉆井液密度低于地層坍塌壓力的當(dāng)量鉆井液密度鉆進坍塌地層時鉆井液密度低于地層坍塌壓力的當(dāng)量鉆井液密度起鉆時的抽吸作用造成作用于井壁的鉆井液壓力低于地層坍塌壓力。起鉆時的抽吸作用造成作用于井壁的鉆井液壓力低于地層

8、坍塌壓力。井噴或井漏導(dǎo)致井筒中液柱壓力低于地層坍塌壓力。井噴或井漏導(dǎo)致井筒中液柱壓力低于地層坍塌壓力。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 鉆井液密度過低不能控制鹽巖層、含鹽膏軟泥巖和高含水軟泥巖的鉆井液密度過低不能控制鹽巖層、含鹽膏軟泥巖和高含水軟泥巖的塑性變形。塑性變形。鉆井液密度過高鉆井液密度過高 鉆井過程中，如所采用的鉆井液密度過高，大大超過地層的孔隙壓鉆井過程中，如所采用的鉆井液密度過高，大大超過地層的孔隙壓力，就會對井壁形成較大壓差，從而會有更多鉆井液濾液進入地層，加力，就會對井壁形成較大壓差，從而會有更多鉆井液濾液進入地層，加劇地層中粘土礦物水化，引起地層孔隙壓力增加及圍巖

9、強度降低，最終劇地層中粘土礦物水化，引起地層孔隙壓力增加及圍巖強度降低，最終導(dǎo)致地層坍塌壓力增大。當(dāng)坍塌壓力的當(dāng)量密度超過鉆井液密度，井壁導(dǎo)致地層坍塌壓力增大。當(dāng)坍塌壓力的當(dāng)量密度超過鉆井液密度，井壁就會發(fā)生力學(xué)不穩(wěn)定，造成井壁坍塌。就會發(fā)生力學(xué)不穩(wěn)定，造成井壁坍塌。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 2 2、物理化學(xué)因素、物理化學(xué)因素 （1 1）地層的巖性）地層的巖性 井壁不穩(wěn)定可以發(fā)生在各種巖性的地層中。對井壁穩(wěn)定性產(chǎn)生影響井壁不穩(wěn)定可以發(fā)生在各種巖性的地層中。對井壁穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的主要組分是地層中所含的粘土礦物。的主要組分是地層中所含的粘土礦物。 (2)(2)鉆井液濾液對地層的侵

10、入鉆井液濾液對地層的侵入 當(dāng)?shù)貙颖汇@開后，在井筒中鉆井液與地層孔隙流體之間的壓差、化當(dāng)?shù)貙颖汇@開后，在井筒中鉆井液與地層孔隙流體之間的壓差、化學(xué)勢差和地層毛細管力的驅(qū)動下，鉆井液濾液進入井壁地層，引起地層學(xué)勢差和地層毛細管力的驅(qū)動下，鉆井液濾液進入井壁地層，引起地層中粘土礦物水化膨脹，導(dǎo)致井壁不穩(wěn)定。中粘土礦物水化膨脹，導(dǎo)致井壁不穩(wěn)定。（3 3）粘土的水化）粘土的水化 地層中的粘土礦物與水接觸發(fā)生水化膨脹是由兩種水化所造成，即地層中的粘土礦物與水接觸發(fā)生水化膨脹是由兩種水化所造成，即表面水化和滲透水化。表面水化和滲透水化。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 地層水化膨脹對井壁穩(wěn)定的影響

11、：地層水化膨脹對井壁穩(wěn)定的影響：A A孔隙壓力升高孔隙壓力升高 鉆井液濾液進入地層后，由于壓力傳遞和濾液與地層粘土礦物之間鉆井液濾液進入地層后，由于壓力傳遞和濾液與地層粘土礦物之間通過水化作用產(chǎn)生水化應(yīng)力，均會引起井壁地層孔隙壓力的升高。通過水化作用產(chǎn)生水化應(yīng)力，均會引起井壁地層孔隙壓力的升高。B B近井壁地帶地層力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化近井壁地帶地層力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化 鉆井液濾液進入地層后，會引起地層中含水量升高，從而導(dǎo)致地層鉆井液濾液進入地層后，會引起地層中含水量升高，從而導(dǎo)致地層的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生一系列的變化。的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生一系列的變化。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 綜上所述，由于地層中

12、所含的粘土礦物細水發(fā)生水化膨綜上所述，由于地層中所含的粘土礦物細水發(fā)生水化膨脹，產(chǎn)生水化應(yīng)力，改變了井筒周圍的孔隙壓力與應(yīng)力分布脹，產(chǎn)生水化應(yīng)力，改變了井筒周圍的孔隙壓力與應(yīng)力分布從而引起井壁巖石強度降低，地層坍塌壓力發(fā)生變化。當(dāng)井從而引起井壁巖石強度降低，地層坍塌壓力發(fā)生變化。當(dāng)井壁巖石所受到的周向應(yīng)力超過巖石的屈服強度時，就會發(fā)生壁巖石所受到的周向應(yīng)力超過巖石的屈服強度時，就會發(fā)生井壁不穩(wěn)定。井壁不穩(wěn)定是物理化學(xué)因素與力學(xué)因素共同作井壁不穩(wěn)定。井壁不穩(wěn)定是物理化學(xué)因素與力學(xué)因素共同作用所導(dǎo)致的結(jié)果。用所導(dǎo)致的結(jié)果。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 3 3 、鉆井工程措施、鉆井工程

13、措施 鉆井工程措施也是影響井壁穩(wěn)定一個重要因素。鉆井工程措施也是影響井壁穩(wěn)定一個重要因素。（1 1）井內(nèi)壓力激動過大）井內(nèi)壓力激動過大 鉆井過程中，如果起下鉆速度過快、鉆井液靜切力過大、開泵過猛、鉆井過程中，如果起下鉆速度過快、鉆井液靜切力過大、開泵過猛、鉆頭泥包等原因，均可能發(fā)生強的抽吸作用，產(chǎn)生過高的抽吸壓力，從鉆頭泥包等原因，均可能發(fā)生強的抽吸作用，產(chǎn)生過高的抽吸壓力，從而降低鉆井液作用于井壁的壓力，造成井塌。而降低鉆井液作用于井壁的壓力，造成井塌。（2 2）井內(nèi)液柱壓力大幅度降低）井內(nèi)液柱壓力大幅度降低 鉆井過程中如果發(fā)生井噴、井漏或起鉆沒灌滿鉆井液均可能造成井鉆井過程中如果發(fā)生井噴、

14、井漏或起鉆沒灌滿鉆井液均可能造成井內(nèi)液柱壓力大幅度下降，造成井壁巖石受力失去平衡而導(dǎo)致井塌。內(nèi)液柱壓力大幅度下降，造成井壁巖石受力失去平衡而導(dǎo)致井塌。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 (3)(3)鉆井液對井壁的沖蝕作用鉆井液對井壁的沖蝕作用(4)(4)井身質(zhì)量不好。如井眼方位變化大，狗腿度過大，易造成應(yīng)力集井身質(zhì)量不好。如井眼方位變化大，狗腿度過大，易造成應(yīng)力集 中，加劇井塌的發(fā)生。中，加劇井塌的發(fā)生。（5 5）對井壁過于嚴重的機械碰擊。鉆井易塌底層時，如鉆速過高、）對井壁過于嚴重的機械碰擊。鉆井易塌底層時，如鉆速過高、起鉆用鉆盤卸扣，由于鉆具劇烈碰，即井壁從而加速井塌。起鉆用鉆盤卸

15、扣，由于鉆具劇烈碰，即井壁從而加速井塌。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 三、穩(wěn)定井壁的技術(shù)措施及其確定方法三、穩(wěn)定井壁的技術(shù)措施及其確定方法1 1穩(wěn)定井壁的技術(shù)措施穩(wěn)定井壁的技術(shù)措施（1 1）選用合理的鉆井液密度，保持井壁力學(xué)穩(wěn)定。）選用合理的鉆井液密度，保持井壁力學(xué)穩(wěn)定。為了保持井壁穩(wěn)定，必須依據(jù)所鉆地層的坍塌壓力與破裂壓力來確定為了保持井壁穩(wěn)定，必須依據(jù)所鉆地層的坍塌壓力與破裂壓力來確定鉆井液密度，保持井壁處與力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)，防止井壁發(fā)生坍塌或塑性鉆井液密度，保持井壁處與力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)，防止井壁發(fā)生坍塌或塑性變形。變形。坍塌壓力的計算及影響因素坍塌壓力的計算及影響因素 地層坍塌壓力

16、的影響因素：地層坍塌壓力的影響因素： 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 A A、地應(yīng)力的影響、地應(yīng)力的影響 由于地質(zhì)構(gòu)造運動等原因使地殼物質(zhì)產(chǎn)生內(nèi)因力效應(yīng)，這種應(yīng)力由于地質(zhì)構(gòu)造運動等原因使地殼物質(zhì)產(chǎn)生內(nèi)因力效應(yīng)，這種應(yīng)力稱為地應(yīng)力。可用三個主地應(yīng)力（上覆地層壓力、最大水平主地應(yīng)力稱為地應(yīng)力。可用三個主地應(yīng)力（上覆地層壓力、最大水平主地應(yīng)力和最小水平主地應(yīng)力）來表示。地應(yīng)力是造成井壁巖石破壞的根本力和最小水平主地應(yīng)力）來表示。地應(yīng)力是造成井壁巖石破壞的根本力源。井壁總是沿著最小地應(yīng)力方向坍塌，其坍塌壓力不僅與地應(yīng)力大源。井壁總是沿著最小地應(yīng)力方向坍塌，其坍塌壓力不僅與地應(yīng)力大小有關(guān)，而且

17、與地應(yīng)力的非均勻性有關(guān)。小有關(guān)，而且與地應(yīng)力的非均勻性有關(guān)。B B、地層強度的影響、地層強度的影響 地層坍塌是由于井壁巖石所受到的應(yīng)力超過巖石的強度而應(yīng)起的，地層坍塌是由于井壁巖石所受到的應(yīng)力超過巖石的強度而應(yīng)起的，因而坍塌壓力與地層強度密切相關(guān)。因而坍塌壓力與地層強度密切相關(guān)。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 C C、孔隙壓力的影響、孔隙壓力的影響 地層的坍塌壓力與破裂壓力均隨孔隙壓力的增加而增大。地層的坍塌壓力與破裂壓力均隨孔隙壓力的增加而增大。D D、地層滲透性的影響、地層滲透性的影響E E、井徑擴大率的影響、井徑擴大率的影響F F、地層破碎程度的影響、地層破碎程度的影響G G

18、、井斜角和方位角的影響、井斜角和方位角的影響 井塌壓力隨方位角的增大而增大。井塌壓力隨方位角的增大而增大。H H、鉆井液的組成和性能的影響、鉆井液的組成和性能的影響 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 （2 2）優(yōu)選防塌鉆井液類型與配方，采用物理化學(xué)方法阻止或抑制）優(yōu)選防塌鉆井液類型與配方，采用物理化學(xué)方法阻止或抑制地層的水化作用地層的水化作用 采用物理化學(xué)方法來阻止或抑制地層的水化作用的主要技術(shù)措采用物理化學(xué)方法來阻止或抑制地層的水化作用的主要技術(shù)措施有：施有：提高鉆井液的抑制性；提高鉆井液的抑制性；用物理和化學(xué)方法封堵地層的層理用物理和化學(xué)方法封堵地層的層理和裂隙；和裂隙；提高鉆井液

19、對地層的膜效率，降低鉆井液活度使其等于或提高鉆井液對地層的膜效率，降低鉆井液活度使其等于或小與地層水的活度；小與地層水的活度；提高鉆井液的粘度，降低鉆井液高溫高壓濾失提高鉆井液的粘度，降低鉆井液高溫高壓濾失量和泥餅滲透率，盡量減少鉆井液濾液經(jīng)入地層的量。量和泥餅滲透率，盡量減少鉆井液濾液經(jīng)入地層的量。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 國內(nèi)外常用的防塌鉆井液有以下幾中類型：油基鉆井液、飽和鹽國內(nèi)外常用的防塌鉆井液有以下幾中類型：油基鉆井液、飽和鹽水鉆井液、水鉆井液、KClKCl鉆井液、鉆井液、 鈣處理鉆井液、聚合物（包括聚丙烯酰胺、鈣處理鉆井液、聚合物（包括聚丙烯酰胺、鉀銨基聚合物、鉀

20、銨基聚合物、 兩性離子聚合物、陽離子聚合物、聚磺等）的鉆井兩性離子聚合物、陽離子聚合物、聚磺等）的鉆井液、硅基鉆井液和聚合醇（或多元醇）鉆井液。液、硅基鉆井液和聚合醇（或多元醇）鉆井液。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 下面我重點介紹鉀鈣基鉆井液體系和幾種常用處理劑的防塌機理：下面我重點介紹鉀鈣基鉆井液體系和幾種常用處理劑的防塌機理： 鉀鈣基鉆井液體系具有良好的穩(wěn)定井眼的功能，特別是在頁巖井鉀鈣基鉆井液體系具有良好的穩(wěn)定井眼的功能，特別是在頁巖井段穩(wěn)定井眼能力更為突出。其原理是：頁巖主要由蒙脫石、伊利石高段穩(wěn)定井眼能力更為突出。其原理是：頁巖主要由蒙脫石、伊利石高嶺土、和祿泥石等組成

21、。蒙脫石主要以鈣和鈉作為補償陽離子，離子嶺土、和祿泥石等組成。蒙脫石主要以鈣和鈉作為補償陽離子，離子交換作用強，易水化膨脹。而伊利石以鉀離子作為補償陽離子，鹽基交換作用強，易水化膨脹。而伊利石以鉀離子作為補償陽離子，鹽基交換能力弱，但在發(fā)生鹽基交換時，對鉀離子顯示出高度的選擇性，交換能力弱，但在發(fā)生鹽基交換時，對鉀離子顯示出高度的選擇性，水化膨脹程度低。鉀鈣基聚磺鉆井液有大量鈣離子，鈣離子有較大的水化膨脹程度低。鉀鈣基聚磺鉆井液有大量鈣離子，鈣離子有較大的水化半徑，能充分與粘土中的鈉離子交換，使蒙脫石晶格內(nèi)無水化的水化半徑，能充分與粘土中的鈉離子交換，使蒙脫石晶格內(nèi)無水化的空間。空間。 處理泥

22、頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 鈣離子為兩價離子，有較強的靜電作用，能與粘土緊密地連接在鈣離子為兩價離子，有較強的靜電作用，能與粘土緊密地連接在一起。鈣離子還可以與頁巖中的二氧化硅起作用使粘土轉(zhuǎn)化為非膨脹一起。鈣離子還可以與頁巖中的二氧化硅起作用使粘土轉(zhuǎn)化為非膨脹性的鈣硅酸鹽，使井壁穩(wěn)定。此外，鈣離子優(yōu)先與鉀離子在水化粘土性的鈣硅酸鹽，使井壁穩(wěn)定。此外，鈣離子優(yōu)先與鉀離子在水化粘土顆粒上發(fā)生鹽基交換。所以，鉀鈣基鉆井液中的鈣離子能減少鉀離子顆粒上發(fā)生鹽基交換。所以，鉀鈣基鉆井液中的鈣離子能減少鉀離子的消耗量，使更多的鉀離子進入頁巖而有利與井壁穩(wěn)定。的消耗量，使更多的鉀離子進入頁巖而有利與井

23、壁穩(wěn)定。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 1 1、瀝青類的防塌機理、瀝青類的防塌機理 封堵地層中層理裂隙，阻止水浸入是穩(wěn)定井壁的主要措施之一，封堵地層中層理裂隙，阻止水浸入是穩(wěn)定井壁的主要措施之一，瀝青產(chǎn)品具有這種特殊的性能。當(dāng)其使用溫度低于軟化點時呈固態(tài)，瀝青產(chǎn)品具有這種特殊的性能。當(dāng)其使用溫度低于軟化點時呈固態(tài)，而接近軟化點時變軟，能發(fā)生塑性流動，在一定壓差作用下被擠入頁而接近軟化點時變軟，能發(fā)生塑性流動，在一定壓差作用下被擠入頁巖微裂縫、孔隙和層面中，從而降低鉆井液的濾失量和總的侵入量，巖微裂縫、孔隙和層面中，從而降低鉆井液的濾失量和總的侵入量，阻止頁巖沿微裂縫及層面滑動和破碎

24、。此外，瀝青還能覆蓋在井壁上阻止頁巖沿微裂縫及層面滑動和破碎。此外，瀝青還能覆蓋在井壁上形成一層致密的薄膜，阻止鉆井液沖蝕井壁。形成一層致密的薄膜，阻止鉆井液沖蝕井壁。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 2 2、聚合醇穩(wěn)定泥頁巖的作用機理、聚合醇穩(wěn)定泥頁巖的作用機理 濁點又稱霧點，指對非離子表面活性劑水溶液加熱，溶液變混濁濁點又稱霧點，指對非離子表面活性劑水溶液加熱，溶液變混濁時的溫度。時的溫度。 濁點理論認為，當(dāng)鉆井液的井底循環(huán)溫度高于濁點時，發(fā)生相分濁點理論認為，當(dāng)鉆井液的井底循環(huán)溫度高于濁點時，發(fā)生相分離。不溶解的聚合物能封堵泥頁巖的孔喉，阻止鉆井液濾液進入地層。離。不溶解的聚合

25、物能封堵泥頁巖的孔喉，阻止鉆井液濾液進入地層。同時，相分離作用是聚合醇分子粘附在頁巖表面上，形成涂層進一步同時，相分離作用是聚合醇分子粘附在頁巖表面上，形成涂層進一步抑制了濾液的侵入，從而穩(wěn)定井壁。抑制了濾液的侵入，從而穩(wěn)定井壁。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 1 1、井壁不穩(wěn)定地層的類型：、井壁不穩(wěn)定地層的類型：1)1)、井塌大多發(fā)生在泥頁巖地層，約占、井塌大多發(fā)生在泥頁巖地層，約占90%90%以上；以上；2)2)、縮徑大多發(fā)生在蒙脫石含量高、含水量大的淺層泥巖、鹽膏層、縮徑大多發(fā)生在蒙脫石含量高、含水量大的淺層泥巖、鹽膏層、含鹽膏軟泥巖、高滲透性砂巖或粉砂巖、瀝青等地層；含鹽膏

26、軟泥巖、高滲透性砂巖或粉砂巖、瀝青等地層；3)3)、嚴重井塌發(fā)生在下列地層中：、嚴重井塌發(fā)生在下列地層中： 、層理裂縫發(fā)育或破碎的各種巖性地層；、層理裂縫發(fā)育或破碎的各種巖性地層； 、孔隙壓力異常的泥頁巖；、孔隙壓力異常的泥頁巖； 、處于強地應(yīng)力作用的地層；、處于強地應(yīng)力作用的地層； 、厚度大的泥巖層；、厚度大的泥巖層； 、生油層；、生油層； 、傾角大易發(fā)生井斜的地層等。、傾角大易發(fā)生井斜的地層等。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 2 2、井塌的現(xiàn)象：、井塌的現(xiàn)象： 、返出鉆屑尺寸增大，數(shù)量增多并混雜；、返出鉆屑尺寸增大，數(shù)量增多并混雜； 、泵壓增高且不穩(wěn)定，嚴重時憋泵，甚至憋漏地層

27、；、泵壓增高且不穩(wěn)定，嚴重時憋泵，甚至憋漏地層； 、扭矩增大，蹩鉆嚴重，停轉(zhuǎn)盤打倒車；、扭矩增大，蹩鉆嚴重，停轉(zhuǎn)盤打倒車； 、上提遇卡，下放遇阻，接單根下鉆不到井底，遇阻劃眼，嚴、上提遇卡，下放遇阻，接單根下鉆不到井底，遇阻劃眼，嚴重時卡鉆或劃眼不到井低；重時卡鉆或劃眼不到井低； 、井徑擴大，測井遇阻卡。、井徑擴大，測井遇阻卡。3 3、井徑不穩(wěn)定的原因：、井徑不穩(wěn)定的原因： 1)1)、力學(xué)因素：、力學(xué)因素： 、原地應(yīng)力狀態(tài)：未鉆井前，地層內(nèi)部的應(yīng)力。、原地應(yīng)力狀態(tài)：未鉆井前，地層內(nèi)部的應(yīng)力。 a a、上覆地層壓力；、上覆地層壓力； b b、水平地應(yīng)力。、水平地應(yīng)力。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥

28、頁巖的坍塌掉塊 、地層被鉆開后所引起的井眼圍巖應(yīng)力狀態(tài)的變化；、地層被鉆開后所引起的井眼圍巖應(yīng)力狀態(tài)的變化； 、造成井壁力學(xué)不穩(wěn)定的原因：、造成井壁力學(xué)不穩(wěn)定的原因： 井壁力學(xué)穩(wěn)定的必要條件：井壁力學(xué)穩(wěn)定的必要條件：P P液液 P P地地 。2)2)、物理化學(xué)因素：、物理化學(xué)因素： 、地層的巖性、地層的巖性( (組分組分) )； 、鉆井液濾液對地層的侵入；、鉆井液濾液對地層的侵入； 、粘土的水化、粘土的水化吸水膨脹；吸水膨脹； 3)3)、鉆井工程措施：、鉆井工程措施： 、合理的鉆井液密度；、合理的鉆井液密度； 、優(yōu)選鉆井液類型與配方；、優(yōu)選鉆井液類型與配方； 、合理的鉆井液性能：粘切、失水、濾餅質(zhì)量；、合理的鉆井液性能：粘切、失水、濾餅質(zhì)量； 、合理的工程措施。、合理的工程措施。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 ( (二二) )、準備工作：、準備工作： 1 1、穿戴好勞保用品；、穿戴好勞保用品； 2 2、備足處理劑：降失水劑、稀釋劑、防塌劑、增粘劑、加重劑。、備足處理劑：降失水劑、稀釋劑、防塌劑、增粘劑、加重劑。 3 3、檢查加重設(shè)備、鉆井液槍、攪拌器等；、檢查加重設(shè)備、鉆井液槍、攪拌器等； 4 4、鉆井泵能正常使用；、鉆井泵能正常使用； 5 5、鉆井液全套性能測試儀。、鉆井液全套性能測試儀。 處理泥頁巖的坍塌掉塊處理泥頁巖的坍塌掉塊 ( (三三) )、操作