復雜情況預防及鉆井液處理

復雜情況預防及鉆井液處理第1頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二目錄第一鉆井液出現問題的根源第二井漏的預防與處理第三井噴的預防與處理第四卡鉆的預防及處理第五井塌的預防及處理第六鉆遇鹽膏層的鉆井液技術第七特殊情況下鉆井液處理工藝第2頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

第一節(jié)鉆井液出現問題的根源

為保證鉆井工程的需要，鉆井液工程師必須將主要的鉆井液性能維持在規(guī)定的數值范圍，它們是：密度、粘度和造壁性。但是被破碎的地層以及從地層進入鉆井液的材料給維持這些性能造成困難。高溫、高壓、污染物是影響性能的客觀因素。水泥、空氣和水從地面侵入鉆井液也會使鉆井液污染。第3頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二1、地質問題：如隨著地層的造山運動，伴生了預應力地層和傾角很大的地層，將出現嚴重的剝落坍塌。此時要求鉆進時要加強對井眼的清洗、壓力平衡和井眼的穩(wěn)定。第4頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2、固體污染物：包括頁巖、粘土對鉆井液是一個危害很大的污染物。不管是用來調節(jié)鉆井液有意加進去的，還是頁巖被破碎進入鉆井液中含有的粘土。其后果是鉆井液變稠、固相含量升高、當量密度升高、鉆速下降并增加井漏的可能性。第5頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二3、化學反應1）、粘土的化學反應：離子交換。2）、可溶性鹽類：可溶性鹽進入鉆井液中，鉆井液變稠、切力和濾失量升高。4、可溶性氣體；CO2、H2S溶于水都會生成酸，從而使鉆井液絮凝變稠。第6頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二5、高溫：高溫會造成鉆井液控制的困難，其原因是：（1）、一些處理劑在高溫下分解（2）、高溫會加劇影響處理劑效能的化學反應。6、高壓：高壓會造成鉆井液的高密度，從而使鉆井液的流變性控制困難。第7頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

第二節(jié)井漏的預防與處理一、井漏的概念廣義地講，井漏是在鉆井、固井、測試或修井等各種井下作業(yè)過程中，各種工作液（包括鉆井流體、水泥漿、完井液及其它液體等）在壓差的作用下，流進地層中去的一種復雜情況。我們所說的井漏，通常是指在鉆井過程中所發(fā)生的鉆井液漏失現象。第8頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二二、發(fā)生井漏的必要條件井筒工作液的壓力大于地層孔隙、裂縫或溶洞中液體的壓力，對地層存在正壓差；地層中存在著漏失通道及較大的足夠容納液體的空間。漏失通道的開口尺寸大于外來工作液中固相的粒徑。第9頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二三、確定漏層位置觀察鉆進情況觀測巖心、鉆屑情況觀測鉆井液性能變化情況綜合分析對比第10頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二三、井漏的預防合理的井身結構設計降低井筒泥漿動壓力

提高地層承壓能力

第11頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

1、合理的井身結構設計

設計部門根據地質設計及鄰井鉆井資料，依據待鉆井預測地層孔隙壓力、坍塌壓力和破裂壓力剖面，使鉆井過程中防止井噴或井塌所需泥漿密度所產生的液柱壓力，低于該裸眼井段中最低的破裂壓力，以防止因壓裂地層而發(fā)生井漏。如上述條件無法滿足，則應下套管將低破裂壓力地層與高壓地層加以分隔。第12頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2、降低井筒泥漿動壓力（1）選用合理的泥漿密度與類型，實現近平衡壓力鉆井為防止井漏或井噴的發(fā)生，在選用裸眼井段泥漿密度時，應使泥漿所產生的靜液柱壓力低于最低破裂壓力或漏失壓力，但高于最高孔隙壓力。對于裂縫、孔洞十分發(fā)育的地層，由于泥漿進入地層的流動阻力很小，地層的漏失壓力與孔隙壓力十分接近，為了防止井漏，所選用的泥漿密度所產生的靜液柱壓力，應盡可能接近地層孔隙壓力，實現近平衡壓力鉆井。對于低漏失壓力地層，可依據漏失壓力大小，選用低固相聚合物、水包油、油包水、充氣、泡沫泥漿或空氣鉆井，進行近平衡壓力鉆井。第13頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2、降低井筒泥漿動壓力（1）選擇泥漿類型時，除了考慮密度能滿足所鉆井段防止井漏所需最小安全密度的要求外，還應考慮其流變性能。對于地層松軟、壓力低的淺井段，采用大直徑鉆頭鉆井時，應選用低密度、適當粘切的泥漿；對于深井高壓小井眼井段，應選用低粘切泥漿。第14頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2、降低井筒泥漿動壓力（2）降低環(huán)空壓耗a、保證鉆屑攜帶的前提下，盡可能降低泵量和泥漿塑性粘度；b、選擇合理的鉆具結構，增大環(huán)空間隙，使用不膨脹的膠皮護箍，盡可能不使用大尺寸扶正器；c、加強固控，改善凈化條件，減少鉆屑含量，降低環(huán)空當量泥漿密度；第15頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二d、在軟的易漏地層中鉆進時，控制機械鉆速，力求使環(huán)空鉆屑濃度小于5%；e、在高滲透地層鉆進時，降低泥漿濾失量，改善泥餅質量，防止因形成厚泥餅而引起環(huán)空間隙減小，導致環(huán)空壓耗增加；f、控制加重速度，每循環(huán)一周上升值不超過0.05g/cm3，嚴防加重過猛而造成環(huán)空壓耗增高。此外，當泥漿的動壓力已接近地層漏失壓力或破裂壓力時，更要嚴格控制加重速度，嚴防井漏。第16頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二（3）降低激動壓力下鉆時，尤其小井眼，控制速度避免產生過大的激動壓力，研究表明，下鉆引起的激動壓力為靜液柱壓力的20%～100%，巖層在這種交變載荷下，會造成井壁的破碎和斷裂而發(fā)生井漏。控制和降低激動壓力的措施如下：A、下鉆、接單根、下套管控制下放速度，下入一柱鉆具或套管的時間必須超過45s；B、下鉆過程可采取分段循環(huán)；小排量開泵，控制開泵泵壓，先轉動轉盤后開泵，嚴防泵壓過高，待泵壓正常后，再增大泵量至正常值；第17頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2、降低井筒泥漿動壓力C、因井塌或砂橋等引起下鉆遇阻時，須緩慢開泵，并降低泵量；劃眼時控制速度，嚴防憋泵引起井漏；D、鉆進時，防止鉆頭泥包；

a)在易縮徑地層鉆井時，采用抑制性泥漿，選用合理泥漿密度，防止因井徑縮小而減小環(huán)空間隙；

b)快速弱膠凝強度的泥漿，泥漿靜切力隨時間增長幅度小。并在鉆進過程應保持泥漿性能穩(wěn)定，避免泥漿性能突變而引起壓力激動；

c)使用高密度泥漿在小井眼井段鉆井時，應在保證懸浮加重劑的前提下，盡可能降低泥漿動切力和靜切力第18頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

3、提高地層承壓能力

通過人為辦法封堵近井筒漏失通道，增大泥漿進入漏失層的阻力來提高地層承壓能力。三種方法：（1）調整泥漿性能（2）隨鉆堵漏（3）先期堵漏第19頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二（1）調整泥漿性能鉆進空隙型漏層時，可通過增加泥漿中膨潤土含量或加入增粘劑來提高泥漿粘度、動切力、靜切力，達到提高漏失層承壓能力來實現防漏的目的。適合于輕微滲透性漏失層、淺井段流沙層和礫石層的漏失。第20頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二（2）隨鉆堵漏對于孔隙型或孔隙—裂縫型漏失地層，進入該層前，循環(huán)時加入堵漏材料，在壓差作用下，它們進入漏層，封堵近井筒通道，提高了地層承壓能力，起到防漏作用。堵漏材料的種類與加量，應依據漏失性質、漏層孔吼直徑、裂縫開口尺寸進行選用。第21頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

A、孔隙型地層滲透性漏失可選

用下述配方：

a單向壓力封閉劑1%～3%；B單向壓力封閉劑1%～3%+超細碳酸鈣2%～3%；C石棉絨2～3%+超細碳酸鈣2%～3%；d高軟化點瀝青粉+超細碳酸鈣，配比2:1，加量5%～10%；e單向壓力封閉劑+石棉絨，配比1:1，加量1%～3%；第22頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二B、孔隙—微裂縫漏失層可選用

下述配方單向壓力封閉劑3%～5%+石棉絨5%～10%+超細碳酸鈣4%～5%；單向壓力封閉劑2%～3%+狄塞爾堵漏劑1%～3%；加入單向壓力封閉劑或石棉絨等堵劑時，應嚴防井內產生負壓，起下鉆時應避免發(fā)生抽吸作用。第23頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

C、裂縫型漏失層可選用下述配方

復合橋接堵漏材料（例如FDJ—1等）2%～4%第24頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二（3）先期堵漏下部存在高壓層，其孔隙壓力超過上部地層漏失壓力或破裂壓力，且這類井又受各種條件制約而無法采用下套管將上部地層封隔時，進入高壓層前，必須采用按下部高壓層的孔隙壓力確定的泥漿密度鉆進，由此必然引起上部地層漏失。為了防止因上部地層漏失而引起的井涌、井噴等復雜情況的發(fā)生，在進入高壓層之前必須進行先期堵漏，提高上部地層承壓能力（例如：塔河油田鹽膏層鉆進）。第25頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二先期堵漏程序：進行破裂壓力試驗，求得上部易漏地層漏失壓力或破裂壓力；堵漏：方法及堵劑品種加量，依據漏層特性加以選擇。堵漏漿液注入井中后，井口加壓將其擠入地層中。地層吸收量小時可擠入4～6方；吸收量大時可擠入8～12方。擠完后，靜止48小時，然后下鉆分段循環(huán)到井底。待井內全部剩余堵漏漿液返至地面后，再調整好泥漿性能，使其符合設計要求。試漏：起鉆具至安全位置或技術套管內，加壓試漏。當試漏時的當量密度超過下部地層設計泥漿密度高限時，方可加重鉆開下部高壓層。第26頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二五、井漏的處理處理井漏的規(guī)程：

1、分析井漏發(fā)生的原因，確定漏層位置、類型及漏失嚴重程度；

2、施工前要有科學的施工設計；

3、鉆進中發(fā)生井漏，如條件許可，應盡可能強鉆一段，確保漏層完全鉆穿，以免重復處理同樣的問題；

4、按要求配制堵漏漿液；

5、施工時如果能起鉆，應盡可能采用光鉆桿，下至漏層頂部；第27頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

6、使用正確的堵劑注入方法，確保2/3的堵劑進入漏層近井筒處；

7、施工過程中要活動鉆具，避免卡鉆；

8、凡采用橋堵劑堵漏，要取出循環(huán)管線和泵中的濾清器、篩網等，防止堵塞憋泵傷人；

9、憋壓試漏時要緩慢進行，壓力一般不能超過3Mpa，避免造成新的誘導裂縫；

10、施工完成后，各種資料必須收集整理齊全、準確。第28頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

實用堵漏方法：

(一)、調整泥漿性能與鉆井措施1、降低密度2、提高粘度、切力3、降低粘度、切力4、改變鉆井工程技術措施第29頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

1、降低密度

在保證安全的前提下，通過降低密度至合理值來制止井漏。但應注意以下幾個問題：（1）、研究分析裸眼井段各組地層孔隙壓力、破裂壓力、坍塌壓力、漏失壓力，確定防噴、防塌、防漏的安全最低泥漿密度；（2）、依據裸眼井段各組地層結構，確定降低密度的技術措施。如裸眼井段不存在塌層，可采用離心機清除泥漿固相來降低密度，同時補充增粘劑、低濃度處理劑或輕泥漿，保證既降低密度又保持泥漿原有性能；（3）、降低密度時應降低泵排量，循環(huán)觀察，不漏后再逐漸提高排量至正常值，如仍不漏可恢復正常鉆進。第30頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2、提高粘度、切力

當鉆進淺層膠結差的砂層、礫石層或中深井段滲透性好的砂巖層發(fā)生井漏時，可通過往泥漿中加土粉或增粘劑來提高泥漿粘度、切力，增大泥漿進入漏層的流動阻力來制止井漏。亦可配制高膨潤土含量的稠漿，擠入漏層堵漏。第31頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二3、降低粘度、切力深井鉆井過程中，在保證井壁穩(wěn)定、攜帶與懸浮巖屑的前提下，通過降低粘度、切力來減低環(huán)空壓耗和下鉆激動壓力來制止井漏。第32頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二4、改變鉆井工程技術措施

(1)調整泵排量：淺層膠結差的砂層、礫巖發(fā)生的井漏，通過降低泵排量來降低環(huán)空壓耗制止井漏；處理井塌劃眼過程中因泵壓升高而憋漏地層，也應降低泵排量；因鉆進速度過快，環(huán)空巖屑濃度過高而發(fā)生的井漏，應控制鉆速。(2)改變開泵措施：深井下鉆時要分段循環(huán)；下鉆到底，開泵時小排量頂通，然后逐步增大排量，直到恢復正常排量。若不慎憋漏，可立即起至安全位置靜止，不漏后，再按上述方法開泵。(3)改變加重方式：控制每周加重幅度不超過0.05；有條件時，可預先配好重漿，按循環(huán)周均勻混入。第33頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二（二）、靜止堵漏適用范圍：1、因操作不當，人為憋裂地層發(fā)生誘導裂縫而引起的井漏；2、密度過高，液柱壓力超過地層破裂壓力而產生的井漏；3、深井段發(fā)生的井漏；4、鉆進過程突發(fā)的井漏；5、無論什么原因所發(fā)生的井漏，在組織堵漏實施準備階段均可采用靜止堵漏。第34頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二（三）、橋接材料堵漏法橋接劑可分三類：硬質果殼（核桃殼等）薄片狀材料（云母、碎塑料片等）纖維狀材料（鋸末、甘蔗渣、棉籽殼等）。橋接劑級配比例對于提高堵漏成功率至關重要，通常搭配比例：粒狀：片狀：纖維狀=6：3：2

第35頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二1、、擠壓法堵漏工藝（1）、盡可能找準漏層；（2）、根據井漏情況和漏層性質綜合分析，確定橋漿濃度、級配和配備數量，橋漿密度應接近于井漿密度；（3）、配堵漏基漿；能通過混合漏斗加入的，要盡可能通過漏斗加入；否則，在攪拌條件下，直接加入配制罐內，應注意防漂浮、沉淀及不可泵性。配制量應以漏速大小、漏失通道形狀和段長以及井眼尺寸等綜合確定，通常范圍是20—50方/次；第36頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二（4）、確定漏失層段，將光鉆桿或帶大水眼鉆頭的鉆具下至漏層頂部10～300米位置，立即泵入已配好的橋漿，注入量以能全部覆蓋漏層段并附加2～10方為宜。通常是10～25方。在條件允許時，最好關井擠壓。（5）、橋漿進入地層的量應為注入量的2/3至全部。如橋漿不易進入漏層，為防“封門”，必須采取擠壓方式進行間歇法擠壓，即間隔10～30分鐘擠壓一次。（6）、如能承受，應控制環(huán)壓為0.5～3Mpa，并靜候8h以上；關井憋壓8h后，開防噴器，循環(huán)泥漿試漏。（7）、對于漏層不清的井，可注較大量的橋漿覆蓋可能的漏層段，然后關井擠壓堵漏。第37頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

2、循環(huán)法堵漏工藝此法適用于漏層剛鉆開、還未完全暴露的井段，滲透性的或小裂縫的多漏失層段，漏層位置不清楚的漏失井段，井口無加壓裝置的漏失井。（1）、往泥漿中加入一定級配的橋接劑3%～8%；（2）、隨鉆堵漏時，鉆頭必須采用大水眼；（3）、不停地活動鉆具，嚴防卡鉆；（4）、停用固控設備，防止除掉橋接劑；第38頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二（四）、其它堵漏方法1、高濾失漿液堵漏法2、暫堵法3、化學堵漏法4、無機膠凝物質堵漏法5、復合堵漏法6、強行鉆進下套管封隔漏層第39頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二1、高濾失漿液堵漏法該法采用DTR、Z—DTR等高濾失堵漏劑，用清水配制成漿液，將漿液泵入井內進行堵漏的一種方法。在壓差的作用下，漿液迅速濾失，形成具有一定強度的濾餅，封堵漏失通道。此法可用于滲透性漏失、部分漏失及某些完全漏失的情況，但一般是在漏層位置比較確定的情況下使用。如果是長裸眼井段，漏層位置不能確定，也可采用此法進行盲堵。為了提高完全漏失的堵漏效果，也可依據漏失通道的特性，在高濾失堵漏漿中再加入橋接堵漏劑。第40頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2、暫堵法該法是指應用暫堵材料對油氣層進行封堵，油氣井投產后采用相應的解堵劑進行解堵的一種堵漏方法。此法主要用于封堵滲透性和微裂縫地層漏失，并能有效地減少因井漏引起的油氣層損害。各油田目前已廣泛采用單向壓力封堵劑、易酸溶、油溶、水溶的堵劑進行堵漏。例如，除單向壓力封堵劑暫堵法外，還有石灰乳—鉆井液、PCC暫堵劑、鹽粒、油溶性樹脂等暫堵法。第41頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二3、化學堵漏法該法是將經過篩選的化學堵劑（如PMN化學凝膠、脲醛樹脂、ND—1堵漏漿、水解聚丙烯腈稠漿、硅酸鹽和合成乳膠等）注入漏層，形成凝膠，以封堵漏失通道。此堵漏漿液密度較低，凝固時間調節(jié)范圍大，漿液的滲透能力較強，濾液也能固化，可以封堵微孔縫漏失通道。該方法對含水漏失層具有特殊效果。第42頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二4、無機膠凝物質堵漏法

無機膠凝堵漏物質主要以水泥漿及各種水泥混合稠漿為基礎，此法一般用于較為嚴重的漏失。采用水泥漿堵漏要求漏層位置比較確定，大多用來封堵裂縫性和破碎性碳酸鹽巖及礫石層的漏失。堵漏時必須搞清漏失層位置和漏失壓力。使用“平衡”法原理進行準確計算，才能確保施工質量和安全。施工時一般必須在井筒中留一段水泥塞，水泥塞的體積約等于水泥漿總體積的1/3左右。這是為了避免有限量的水泥漿被頂的過遠而不能封堵住漏失通道，造成堵漏失敗。第43頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二5、復合堵漏法

由于漏失類型十分復雜，尤其是水層、氣層、長段裸眼、大裂縫和大溶洞的漏失，采用單一的堵漏方法往往成效不大，而采用復合堵漏可提高堵漏成功率。第44頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

6、強行鉆進下套管封隔漏層淺部地層存在長段天然水平裂縫及溶洞，鉆井過程中發(fā)生有進無出的嚴重井漏，而采取以上各種堵漏方法均未能堵住。為了對付這種漏失，可采用清水或廉價的輕質鉆井液強行鉆進，等完全鉆過漏層后，再下套管封隔。第45頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

新技術：泡沫泥漿平衡穿漏

配合特殊堵漏劑堵漏技術

針對裂縫及溶洞堵漏這一難題，勝利泥漿公司加強了堵漏工藝技術的研究，形成了一套將可循環(huán)泡沫鉆井液技術應用于平衡穿漏，用特殊堵漏劑隨后封堵的工藝技術。采用該項技術堵漏作業(yè)50多口井，取得了良好的效果，縮短了鉆井周期，降低了成本。第46頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

1、采用的技術原理

可酸化凝固型堵漏劑注入地層后，在地層壓力、溫度的作用下，各組分之間發(fā)生物理化學反應，形成了凝固強度高并且凝固強度可調、特別是凝固后體積不縮小的封堵物。第47頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

2、主要技術指標

（1）、酸溶率：85%～95%（2）、抗溫性：250℃以上（3）、封堵率：95%～98%（4）、懸浮穩(wěn)定性：穩(wěn)定15h～20h（5）、凝固時間：8h～16h第48頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

3、特點及使用范圍

主要特點：（1）、凝固強度高，稠化快，固化慢。（2）、密度低，流動性好。耐溫性好，抗污染能力強。（3）、成本低，用量少。凝固強度、凝固時間可調。（4）、酸溶率高，易于施工，不需添加其它專用設備。使用范圍：（1）、火成巖、古潛山嚴重漏失地層。（2）、溶洞、裂縫及嚴重虧空地層。第49頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二4、特殊井（白斜3井）堵漏介紹

該井是在白3井的基礎上側鉆的一口預探井,98年4月6日用Φ215.6mm的鉆頭自784m定向鉆進，4月20日10：00鉆至1356m進凝灰?guī)r頂界，13：00鉆至1403.52m發(fā)生漏失，只進不出。從發(fā)生井漏到4月23日，漏失2000多方。期間進行過多次常規(guī)堵漏，但未成功，且井下出現井眼垮塌現象?？碧焦窘涍^論證，決定下入技術套管后改用可循環(huán)泡沫鉆井液并配合DJ-DJS型堵劑邊鉆邊堵，完成該井鉆探任務。到5月15日全井轉化為泡沫泥漿,本著邊鉆邊堵的原則，先后進行了五次封堵，取得了良好效果。第50頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二第三節(jié)井噴的預防與處理

井噴(WellBlowout)是指地層流體失去控制，噴到地面，或是竄至其它地層的現象。它是鉆井工程較為常見的惡性事故。輕則使油氣層受到破壞，影響鉆井工期；重則使油氣井報廢，延誤油氣田的勘探開發(fā)工作。第51頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二一、井噴發(fā)生的原因鉆井過程中，井內的液柱壓力不是一個固定不變的恒定值，而是隨鉆井作業(yè)條件改變而不斷發(fā)生變化。作用于井底的壓力可用以下通式來表示（1）（2）（3）（4）（5）（6）第52頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二一、井噴發(fā)生的原因（7）（8）第53頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二一、井噴發(fā)生的原因

發(fā)生井噴的基本條件是井內液柱壓力小于地層壓力。井噴發(fā)生的主要原因可以歸納為以下幾個方面：地層壓力掌握得不夠確切，采用的鉆井液密度偏低；井筒中鉆井液液柱下降；鉆井液密度因地層流體的進入而下降；起下鉆具時抽吸壓力或激動壓力過高；鉆遇特高壓油、氣、水層等。上面已經分析了不同鉆井作業(yè)過程中井內液柱壓力的不同之處，表明在不同鉆井作業(yè)過程中，發(fā)生井噴的原因亦不完全相同。下面分別對鉆井的四個主要作業(yè)過程中發(fā)生井噴的原因進行分析。第54頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二1．鉆進過程中井噴發(fā)生的原因

油氣井在鉆進過程中常有以下原因會導致井噴事故發(fā)生：

(1)鉆到油、氣、水層時，鉆井液當量密度低于地層的壓力系數就會發(fā)生井噴。第55頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

(2)在油氣層中鉆進時，鉆屑里的天然氣、油混入到鉆井液中，鉆井液受到油、氣侵。隨著鉆井液沿著環(huán)空上返，氣體不斷膨脹。越靠近井底處鉆井液中的含氣量越低，鉆井液密度越高；越靠近井口處鉆井液中的含氣量越高，鉆井液密度越低。測定結果表明，沿著整個井筒鉆井液的密度呈對數曲線變化，井筒中的液柱壓力逐漸減小。如鉆井液氣侵嚴重，沒有及時采取措施，一旦液柱壓力降低到小于地層孔隙壓力，就會發(fā)生井噴。鉆井過程中鉆井液氣侵的嚴重程度與鉆井液密度、地層中的含氣量、鉆速以及環(huán)空返速等因素有關。

(3)如果鉆進過程中發(fā)生井漏，井筒內鉆井液液面下降，液柱壓力降低。當液柱的靜液壓力降至低于高壓油、氣、水層壓力時，就會引起井噴。第56頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2．起鉆過程中井噴發(fā)生的原因起鉆過程中，有下述原因可引起井筒中鉆井液作用在油氣水層的壓力下降。當壓力一旦降至低于地層孔隙壓力時就會引起井噴。起鉆時未及時灌鉆井液，造成井內液柱壓力下降。起鉆時鉆井液停止循環(huán)，失去循環(huán)壓力，使鉆井液作用在地層的壓力下降。起鉆過程中，因鉆頭或鉆鋌泥包、地層縮徑、鉆井液粘度和切力過大、起鉆速度過快等原因，使上提鉆具時產生很高的抽吸壓力，因而造成井內液柱壓力下降。第57頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二3．下鉆過程中井噴發(fā)生的原因鉆井過程中如鉆井液切力過大，下鉆時下放速度過快，就會形成過大的激動壓力。如裸眼井段存在易漏地層，當井筒液柱壓力加上激動壓力超過地層漏失壓力或破裂壓力時，就會發(fā)生井漏。井漏的發(fā)生導致鉆井液液面下降引起井噴。此外，油氣層被鉆穿后，如起鉆后鉆井液在井中靜止時間過長，地層中氣體不斷擴散至井中，油氣上竄，引起液柱壓力下降，當下鉆過程中此壓力降到低于地層壓力時，也會引起井噴。第58頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二4．下鉆后循環(huán)過程中井噴發(fā)生的原因油、氣、水層被鉆穿后，由于起鉆上提鉆具所發(fā)生的抽吸作用，會將地層中的油氣抽至井中，再加上起鉆后鉆井液在井中靜止，地層中的氣體會通過井壁擴散到井筒內，因而下鉆至油、氣、水層等部位循環(huán)鉆井液時，隨著鉆井液不斷上返，鉆井液中的氣體便不斷膨脹。當氣體膨脹所產生的壓力大于上部液柱壓力時，鉆井液就會溢出井口，井內液柱壓力不斷下降。如果壓力降至低于油氣層壓力時，油氣就會大量侵入井中造成井噴。第59頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二二、地層流體進入井內的征兆當井內液柱壓力低于地層孔隙壓力時，地層中流體就會進入井筒內，如不及時采取有效措施就有可能發(fā)生井噴。但地層流體進入井中是有征兆的。鉆井實踐證明，根據這些征兆，完全可以對井噴進行有效的預防。下面分別闡述不同鉆井作業(yè)時地層流體進入井內的征兆。第60頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二1．鉆進過程中出現的征兆

(1)在油、氣、水層鉆進時，機械鉆速突然升高或出現放空現象；鉆井液中出現油氣顯示；鉆屑中發(fā)現油砂或水砂，或出現熒光顯示，氣測值增大。

(2)鉆井液性能發(fā)生比較突然的變化。如鉆遇油氣層時，鉆井液因受氣侵而造成密度降低，粘度和切力增高；鉆遇鹽水層時，鉆井液密度下降，粘度和切力一開始增高，隨后又下降，濾失量增大，pH值下降，鉆井液濾液中氯離子含量增加；鉆遇淡水層時，鉆井液密度下降，粘度和切力亦下降等。第61頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

(3)泵壓下降，從環(huán)空返出的鉆井液量不正常。從出口管所返出的鉆井液流速加快，井筒中返出鉆井液的量大于泵入鉆井液的量，泥漿罐和泥漿槽液面上升，泥漿池鉆井液體積增加；停泵后，鉆井液出口管仍有鉆井液返出等。第62頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2．起鉆過程中出現的征兆起鉆灌鉆井液不正常，灌人鉆井液體積小于所計算的起出鉆具的體積；起完鉆之后，鉆井液出口管仍有鉆井液返出，泥漿池中鉆井液體積增加。3．下鉆過程中出現的征兆下鉆返出的鉆井液量不正常，從井中返出鉆井液的量超過下人鉆具計算的體積；泥漿池液面增高等。第63頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二三、預防井噴的鉆井液技術措施為了預防井噴，應采取的措施包括工程措施和鉆井液技術措施兩個方面。主要的工程措施包括：控制在油氣層鉆進時的機械鉆速，以防因鉆速過快而造成油氣進入井筒；依據三個地層壓力剖面設計合理的井身結構，防止上噴下漏或下噴上漏造成液柱壓力下降而引起井噴；按井的類別正確選用井控裝置，發(fā)現溢流應及時使用井控裝備，以防止井噴的發(fā)生等。下面重點介紹預防井噴的鉆井液技術措施。第64頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二1．選用合理的鉆井液密度依據三個地層壓力剖面，設計合理的鉆井液密度，使其所形成的液柱壓力高于裸眼井段最高地層孔隙壓力，低于地層漏失壓力和裸眼井段最低的地層破裂壓力。對于油層或水層，鉆井液密度一般應附加0.05～0.10g/cm3，對于氣層則應附加0.07～0.15g/cm3。對于探井應依據隨鉆地層壓力監(jiān)測的結果，及時調整鉆井液密度，始終保持井筒中液柱壓力高于裸眼井段最高地層孔隙壓力。第65頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2．進入油、氣、水層前，調整好鉆井液性能除調整鉆井液密度，使其達到設計要求之外，在保證鉆屑正常攜帶的前題下，應盡可能采用較低的鉆井液粘度與切力，特別是終切力隨時間變化幅度不宜過大，以降低起下鉆過程中的抽吸壓力或激動壓力。第66頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二3．嚴防井漏在鉆進過程中需要加重時，應控制加重速度，防止因加重速度過快而壓漏地層。應注意控制開泵泵壓，防止憋漏地層。此外，對于裸眼井段存在不同壓力系統(tǒng)的地層，當下部存在高壓油、氣、水層的壓力系數超過上部裸眼井段地層的漏失壓力系數或破裂壓力系數時，應在進入高壓層之前進行堵漏，提高上部地層的承壓能力，防止鉆至高壓油、氣，水層時因井漏而誘發(fā)井噴。第67頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二4．及時排除氣侵氣體鉆遇到高壓油氣層時，鉆井液往往不可避免地會受到氣侵而造成密度下降。因此，此時應注意隨時監(jiān)測鉆井液密度。一旦發(fā)現氣侵，應立即開動除氣器，并使用消泡劑除氣，以及時恢復鉆井液密度。5．注意觀測鉆井液的體積鉆開油、氣、水層后，鉆進過程中應隨時用肉眼觀測泥漿池中鉆井液的體積總量。起鉆時應灌滿鉆井液，并監(jiān)測灌入鉆井液的量；下鉆時，應觀測泥漿池液面和從井筒中所返出鉆井液的量。第68頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二6．儲備一定數量的加重鉆井液凡鉆遇高壓油、氣、水層的井，應儲備高于井筒內鉆井液密度的加重鉆井液，其數量應接近井筒中鉆井液的量。7．分段循環(huán)鉆井液油氣活躍的井，下鉆時應分段循環(huán)鉆井液，以避免大量氣體因上返時膨脹而形成井涌(WellKick)。循環(huán)時要計算油氣上竄速度，用以判斷油氣活躍程度和鉆井液密度是否適當。第69頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二四、處理井噴過程中對壓井鉆井液的要求

溢流往往是井噴征兆的第一信號。因而一旦發(fā)現溢流，必須立即關閉防噴器，用一定密度的加重鉆井液進行壓井，以迅速恢復液柱壓力，重新建立壓力平衡，制止溢流。正確選用壓井鉆井液是縮短處理溢流、井噴的時間，防止處理過程中再出現井漏、卡鉆等井下復雜情況與事故的重要技術措施之一。下面討論對壓井鉆井液的一般要求。第70頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二1．壓井鉆井液密度的確定壓井鉆井液的密度可由下式求得：第71頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

2．壓井鉆井液的類型、配方及性能壓井鉆井液的類型和配方應與發(fā)生溢流前的井漿相同。對其性能的要求也應與原井漿相似，即必須使壓井鉆井液具有較低的粘度，適當的切力；盡可能低的濾失量、泥餅摩擦系數和含砂量；24h的穩(wěn)定性應小于0.05g／cm3，以防止重晶石沉淀和壓井過程中發(fā)生壓差卡鉆。第72頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二3.壓井用加重鉆井液的量及配置要求用于壓井的加重鉆井液，其體積量通常為井筒體積加上地面循環(huán)系統(tǒng)中鉆井液體積總和的1.5～2倍。配置加重鉆井液時，必須預先調整好基漿性能，膨潤土含量不宜過高(應隨加重鉆井液密度的增大而減小)，然后再加重。加入重晶石一定要均勻，力求保持穩(wěn)定的鉆井液性能。采取循環(huán)加重壓井時，加重應按循環(huán)周加入重晶石，一般每個循環(huán)周鉆井液密度提高值應控制在0.05～0.10g/cm3。綜上所述，盡管井噴是鉆井過程中的惡性事故，會造成巨大經濟損失，但只要掌握了科學的鉆井和鉆井液技術，井噴是完全可以預防的。第73頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二第四節(jié)井塌的預防及處理一、井塌的概念地層鉆開后，地層礦物以較大尺寸的顆粒及掉塊形式，大量的進入鉆井液中，從而導致局部井段井徑擴大的現象，稱之為井塌。第74頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

二、井塌的現象

1、返出巖屑增多，砂樣混雜，有上部地層巖石，有時有大塊圓角的東西（與鉆屑不同）。2、泥漿粘度、切力、密度、含砂量增高，泵壓忽高忽低，有時突然蹩泵，嚴重時會蹩漏地層。3、鉆進時扭矩增大，蹩鉆嚴重，停轉盤打倒車；接單根下不到底；起鉆遇卡。4、下鉆不到井底，離井底較遠，遇阻頻繁，劃眼速度慢，劃眼中有蹩鉆、打倒車現象，劃眼中接單根困難，甚至越劃越淺。第75頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二注意：在鉆井實際中，鉆過具有垮塌掉塊性質的地層時（比如勝利油田典型的垮塌井段沙河街組），在振動篩上必然要見到量多少不等的所謂掉塊。僅憑這一點不能倉促判斷為井下出現垮塌。只有當鉆過這些地層而仍然存在上述現象時，才能夠說明出現了井壁不穩(wěn)定現象，否則，那就是正常的。第76頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

三、井塌的危害

1、不能正常順利地鉆進；2、容易導致卡鉆；3、井徑擴大，大尺寸鉆屑帶不出來，造成下鉆遇阻，長段而困難的劃眼；4、由于井徑擴大，出現“糖葫蘆”井眼，測井時往往會遇阻卡。5、由于井眼不規(guī)則，影響固井質量。第77頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

四、井塌的原因

造成井塌有地質、鉆井液及鉆井工藝等方面的原因。具體某口井的井塌，可以是這些原因的一個，或由它們的綜合作用而造成。第78頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

1、地質方面的原因

（1）頁巖孔隙壓力異常；（2）頁巖里面的砂巖透鏡體孔隙壓力異常；（3）構造應力的影響；（4）強度較低的巖石在地層側壓力作用下向井眼內部位移、變軟，然后因洗井液沖蝕和鉆具碰撞而掉入井內，造成井塌。第79頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

2、鉆井液方面的原因

鉆井液濾液進入泥巖、頁巖后，組成泥巖、頁巖的粘土顆粒會水化膨脹產生較大的膨脹壓，使井壁巖石受力不平衡造成井塌。鉆井液封堵防塌能力差，不適合井眼防塌要求。第80頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

3、鉆井工藝方面的原因

（1）鉆井液的沖蝕：沖蝕能力及其對井塌的影響，決定于液流的流態(tài)和速度。紊流和低粘切、高流速的液流對井壁的沖刷能力大，不利于防塌。（2）起鉆速度過快，尤其是鉆井液粘度切力大時，抽汲壓力過大，使井內瞬時的液柱壓力過小，造成井壁巖石受力不平衡。（3）起鉆未灌泥漿或嚴重井漏以及發(fā)生井噴等致使井塌。（4）因下鉆碰撞井壁、旋轉鉆柱壓撞井壁、以及鉆進時擾動泥漿沖蝕井壁等因素促使井塌發(fā)生。第81頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二五、井塌的預防措施預防井塌，需要做好下列工作：1、認真學習、深刻領會地質、工程及鉆井液設計的有關內容，尤其要詳細了解鄰井施工過程，剖析發(fā)生井下復雜和事故的原因，對本井施工措施非常明確，掌握地層壓力系數，控制合適鉆井液密度，平衡地層壓力，防止因地層應力不平衡而導致井塌。第82頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2、科學處理鉆井液，在進入易塌層前，提前預處理，加足聚合物、降失水劑、防塌劑，使鉆井液具有良好的抑制性、低濾失、強防塌性，粘度切力要適當。3、工程參數要合適，操作要平穩(wěn)。（1）起鉆要控制速度（尤其在出現拔活塞現象時），避免因抽汲壓力過大而導致井塌；（2）避免在易坍塌段長時間循環(huán)鉆井液；（3）起鉆按要求及時灌漿；第83頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二六、防塌鉆井液類型常用的防塌鉆井液有以下幾種類型：1、油基（或油包水）鉆井液2、飽和/欠飽和鹽水鉆井液3、KCl（或KCl聚合物）鉆井液4、鈣處理鉆井液5、聚合物（包括聚丙烯酰胺、鉀銨基、兩性離子、陽離子、聚磺等）鉆井液6、硅基（或稀硅酸鹽）鉆井液7、聚合醇（或多元醇）鉆井液第84頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

可用于防塌的鉆井液類型很多。必須根據地層巖性特點，綜合考慮全部影響因素后，才能確定采用何種體系。經常的情況是，在一口井的施工中，根據不同的井深，選用不同的處理劑，實現不同的防塌目的。根據產生坍塌的原因分析，要達到良好的防塌效果，泥漿與工程措施必須緊密配合，兩者不可偏廢。第85頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

七、發(fā)生井塌時的處理工藝

1、如果是由于地層應力引起，即鉆井液密度偏低，又可分為兩種情況：（1）鉆進時循環(huán)液柱壓力低于地層壓力；（2）鉆進時壓力平衡而起鉆時欠平衡；針對第（1）種情況，必須采取全井提高密度的方式實現壓力平衡；對第（2）種情況，可以采取起鉆時井內部分或全部適當提高密度的方法（比正常鉆進時密度高0.01g/cm3～0.02g/cm3），實現壓力平衡；第86頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2、如果是由于泥漿性能不適合地層特點引起，則必須根據實際情況，進行強化處理。通常的原則是：盡可能降低API失水和HTHP失水；提高聚合物有效含量，增強抑制性；加大防塌劑用量。條件允許時，可混入部分原油或潤滑劑；第87頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二3、如果是由于工程措施不當引起，則應該改變工程措施。施工過程中，必須認真執(zhí)行常規(guī)的預防井塌的工程措施。一旦發(fā)生井塌，井下存在掉塊，影響正常鉆井作業(yè)時，則首先應該遵循上述原則，采取措施；其次要“壓到底、破碎它、帶出來”。“壓到底”—即下入牙輪鉆頭，將大掉塊盡可能地趕到井底；第88頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二“破碎它”—即采取大鉆壓、慢轉速、小排量，將大掉塊盡可能地破碎成小塊；“帶出來”—即破碎一段時間后，然后將排量開到最大同時旋轉鉆具，循環(huán)一到兩周或更長時間（必要時可用一部分稠漿帶屑，效果更好），直到振動篩干凈為止；然后將鉆具提到一定高度，減小排量或停泵一段時間，鉆具小幅度上提下放活動。一定時間后，再將鉆具放到井底，判斷是否還存在掉塊；如果有，則按照上述處理方法，反復處理，直到井下恢復正常為止。第89頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二實例一：勝海10井復雜情況處理由上海海洋鉆井工程公司施工的預探井勝海10井，1997年10月11日隔水管開鉆，11月24日鉆達設計井深3600m。因在3565m3578m沙河街地層鉆出裂縫油斑泥巖，甲方通知繼續(xù)加深到3900m，直到鉆出老地層50m無油氣顯示才能完鉆。第90頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

11月26日鉆至3656.39m，因泵壓下降起鉆檢查鉆具，在頂上第三柱換下刺壞鉆桿后再下鉆，井下出現不正常現象，遇阻劃眼到3641m，蹩泵卡鉆一個半小時。至12月13日，平臺自行處理復雜。期間雖然將原來的FCLS鉆井液轉化為抗高溫的磺化鉆井液，密度由1.11g/cm3提高到1.24g/cm3，但終因井下坍塌掉塊嚴重，井徑擴大，劃眼工作十分困難，多次蹩泵卡鉆，都是動用最大設備和鉆具能力，轉盤電流（扭矩）800A，上提至1800KN才得以解卡，每次都到了卡死的邊緣，已投資2000多萬元鉆成的井面臨報廢的危險。第91頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二勘探事業(yè)部責成泥漿公司負責處理井下復雜。計加入以下材料：MMH膠體16t，磺化瀝青7t，FJ938兩性離子降失水劑5t，無熒光防塌劑5t，SMP8t，PAM干粉0.3t。調整后性能：D1.25g/cm3，FV150～200s，YP15～30Pa，動塑比1～2，APIFL2～3ml。工程方面:采取小鉆壓，高轉速，大排量，將大塊碾碎成小塊后攜帶出井眼；同時間斷注入滴流稠般土漿，進一步清掃井眼，由于處理措施正確，僅用85h就劃眼到原井深，恢復正常鉆進。12月27日鉆達3820m完鉆。在加深井段，電測發(fā)現油層27m。第92頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二第五節(jié)卡鉆的預防及處理

鉆具與井壁緊密接觸后，上提鉆具時的摩擦力超過鉆機或鉆具所允許的最大載荷能力，導致鉆具不能正常起下作業(yè)的現象，稱之為卡鉆。粘附卡鉆、沉砂或井塌卡鉆、鉆頭泥包卡鉆、鍵槽卡鉆、縮徑卡鉆第93頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二一、粘附卡鉆1、卡鉆原因及特點摩擦阻力F和摩擦扭矩F*R，鉆具重量為W，鉆機最大提升力為Q，轉盤最大轉矩為M，井眼半徑為R，則可知：

F+W>Q鉆具上提遇卡；F>W鉆具下放遇阻；F*R>M鉆具不能轉動。粘附卡鉆不同于其它形式的卡鉆，其特點是鉆具在井內靜止一段時間就發(fā)生卡鉆，鉆具既不能轉動，又不能上提下放。鉆具雖然卡死，但可以循環(huán)，泵壓也不升高。第94頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二2、影響粘附卡鉆的因素（1）鉆具與井壁的接觸面積；（2）泥餅摩擦系數；（3）鉆井液密度；第95頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

3、防止粘附卡鉆的措施

（1）降低壓差（2）減少接觸面積（3）降低泥餅摩擦系數：固相控制；調整和改善鉆井液中粘土的水化狀態(tài)，以獲得薄而堅韌、光滑的泥餅。選擇適當的鉆井液類型。鉆井液類型不同，其摩擦系數也不同。（4）鉆井液中加入潤滑劑，提高潤滑性能。第96頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

4、粘附卡鉆的處理

（1）大排量沖洗，迫使鉆柱松動；（2）注入一段密度比鉆井液小的液柱，如水或油，降低井內靜液柱壓力。（3）用解卡劑浸泡處理。如果上述方法無效，則應考慮倒扣套銑。第97頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

二、鍵槽卡鉆1、原因:在某一井段內井斜角和方位角發(fā)生突然變化，由于起下鉆，彎曲部位拉成鍵槽。在起鉆、下鉆或鉆進過程中鉆具嵌入鍵槽。2、判斷:卡點固定，總是在這一小范圍內，有時在一定程度上可以轉動或上提、下放，通過活動鉆具有時會有解卡的可能。循環(huán)不發(fā)生困難，泵壓也不升高，起下鉆時多半不順利，尤其是在這一井段內起下鉆鋌總有遇阻、遇卡現象。3、處理:主要是按鉆井工藝消除鍵槽卡鉆的技術措施進行處理。下入破槽器破槽。第98頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

三、沉砂卡鉆

1、原因分析由于鉆井液懸浮性能不好，或處理鉆井液時使粘度切力大幅度降低，致使鉆井液中的巖屑甚至加重材料沉淀，埋住井底一段井眼。2、預防和處理防止沉砂卡鉆主要是使鉆井液保持合適的流變性能和攜帶能力，合理設計水力參數，注意井筒和井底的清潔，合理操作。第99頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二四、砂橋卡鉆和井塌卡鉆

砂橋卡鉆：由于井壁不穩(wěn)定和洗井效果不好造成的。預防砂橋卡鉆的方法是盡可能維持泥頁巖的穩(wěn)定性，形成規(guī)則井眼；采用合理的流變參數和排量，提高攜巖洗井能力。另外，在鉆具組合、鉆井工藝措施和操作上也要采取相應的措施。處理砂橋卡鉆的方法基本上與處理沉砂卡鉆的方法相同。

井塌卡鉆：在鉆井過程中突然發(fā)生井塌造成的卡鉆。預防井塌卡鉆的根本辦法是維持井壁穩(wěn)定，在工藝措施和操作上加以注意，避免突然性的井塌第100頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二五、鹽層塑性流動縮徑卡鉆

鹽巖在100℃以上的高溫下會變成一種塑性體。因此，鉆開鹽巖層以后，在上覆巖層壓力作用下，鹽巖如同一個塑性流體向井內流動，從而造成起下鉆時的遇阻、遇卡，嚴重時將會擠住鉆具，造成卡鉆。這種問題，只能用提高鉆井液密度，使井內靜液壓力能夠平衡上覆巖層壓力的辦法來解決。一旦發(fā)生這種卡鉆，應將一段鉆井液換成清水，反復洗井，使擠入井內的巖鹽溶解，逐漸使卡鉆解除。但總的說來，這種卡鉆是不易解除的，必須采取有效的預防措施。第101頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二六、鉆頭泥包卡鉆

如果鉆頭發(fā)生泥包，提鉆至縮徑的小井眼處也可能發(fā)生卡鉆。這時不應繼續(xù)強行上提，應接上方鉆桿，開泵循環(huán)，下放鉆具，在卡點以下活動或轉動鉆具，解除泥包，再進行起鉆。卡鉆解除后應提高鉆井液抑制頁巖水化的能力或采用抑制性鉆井液，不用或少用分散劑，防止鉆頭泥包。尤其在水敏性泥頁巖井段鉆進時，更要特別注意這個問題。第102頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二第六節(jié)鉆遇鹽膏層的鉆井液技術一、鹽膏層的危害鉆遇鹽膏層后，會給鉆井工作帶來很大的危害，嚴重時還會造成卡鉆?？偲饋碛幸韵聨追N危害：1、鹽膏層溶解后使井徑擴大，不利于攜帶巖屑，易形成假井壁，給起下鉆帶來困難，有時甚至發(fā)生沉砂卡鉆或砂橋卡鉆。2、在鹽巖、泥頁巖的混雜夾層中，鹽巖被溶解后使鹽巖上部的泥頁巖失去支撐而易發(fā)生井壁坍塌；對于含膏鹽、鹽巖、泥巖的井段，由于鹽膏溶解形成蜂窩狀，使泥頁巖整體結構強度明顯降低而引起井壁垮塌。第103頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二3、鹽膏層井段中的泥頁巖中，伊利石含量較高，起膠結作用的蒙脫石含量較低，因而膠結性差，當鉆井液濾液滲入后易發(fā)生破碎剝落，使井壁不穩(wěn)定。4、由于塑性變形或流動，易產生縮徑現象。造成起下困難，泵壓上升。5、鹽巖、鹽膏層下部常出現高壓水層或鹽水層，若控制不好就會發(fā)生井涌、井噴。6、嚴重污染鉆井液，使其粘度、切力和濾失量上升，所有鉆井液性能變化幅度大，也會促使井壁不穩(wěn)定。第104頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二7、由于鹽膏層井壁不穩(wěn)定，容易垮、塌、縮、卡，所以會使地質資料失真，影響固井質量。8、進入鹽膏層后，轉盤負荷加重，摘掉轉盤離合器后，打倒車現象嚴重，稍一停止活動鉆具即有卡鉆的危險。泵壓不穩(wěn)，忽高忽低，甚至憋泵。第105頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

二、鹽膏層井壁不穩(wěn)定的原因

1、結晶鹽的溶解2、泥頁巖的水敏性3、鹽膏層的塑性變形4、應力平衡狀態(tài)的破壞5、鹽膏層強度小引起井壁不穩(wěn)定第106頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

三、鉆入鹽膏層時對鉆井液性能的要求

1、適當的密度；2、良好的穩(wěn)定性；3、具有多方面的抑制性；4、合理的濾失量及優(yōu)良的造壁性；5、適當的流變性能；6、良好的潤滑性。第107頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

四、鉆進鹽膏層常用的鉆井液類型

1、油基（或油包水）鉆井液2、飽和鹽水鉆井液3、鉀鹽聚合物鉆井液：鉀離子對穩(wěn)定泥頁巖有特殊的效能，所以采用鉀鹽（KCL）鉆井液；使用聚合物是發(fā)揮其對泥頁巖的包被作用，從而使泥頁巖穩(wěn)定性增強。4、飽和鹽水聚合物鉆井液5、欠飽和鹽水聚合物鉆井液第108頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

5、聚磺硅酸鹽欠飽和鹽水鉆井液體系

采用SMP—2、SPC作為主要降濾失劑，以高軟化點的瀝青改善高溫下的濾餅質量及潤滑性，硅酸鹽、多元醇配合復合鹽提高鉆井液的抑制性。由于在高固相的聚磺硅酸鹽欠飽和復合鹽水鉆井液中，粘土顆粒不易形成端—端或端—面連接的網架結構，而特別容易發(fā)生面—面聚結，變成大顆粒而聚沉，因此需要大量的護膠劑維護其性能穩(wěn)定。該鉆井液一旦出現異常情況，應及時補充護膠劑。該體系在塔河油田沙105井得到了成功應用，順利鉆穿了262m厚的鹽膏層。鉆井液性能：密度1.67～1.70Kg/L，粘度52～77s，PV33mPa.S，YP10Pa，G2/8Pa，API失水6ml，PH10，HTHP失水15ml，膨潤土含量30～35g/L，固含23%，Cl濃度為164000～172000mg/L，Kf0.09。第109頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二五、隨鉆擴孔技術采用隨鉆擴孔技術，擴大鹽膏層井段的井徑，可抵消鹽膏層蠕變所造成的縮徑位移，從而增大水泥環(huán)厚度和強度，提高固井質量和保護套管，可防止由此帶來的卡鉆、縮徑等技術難題。第110頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二中國石化西北石油分公司采用休斯.克里斯坦森公司的374.6mm隨鉆擴孔工具，在塔和油田沙113井進行了現場試驗。三開井段進行隨鉆擴孔，井段5192～5433m，進尺241m。鉆至5253m時進入鹽膏層，至5407m鉆穿鹽膏層進入下泥巖地層，繼續(xù)隨鉆擴孔鉆進至三開設計井深5433m。電測結果表明，隨鉆擴孔井段井徑均勻，絕大部分井段井徑為

381mm，而鉆頭

241.3mm，增大39.7mm，效果良好，達到了鹽膏層井段使用隨鉆擴孔工具以保證井身質量和固井質量的目的。第111頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二第七節(jié)特殊情況下的鉆井液處理工藝一、粘土侵處理1、產生的原因在易造漿地層快速鉆進時，由于鉆井液抑制性差、固控效果差、處理不及時、因條件限制應大循環(huán)而未大循環(huán)、特殊工藝井粘土顆粒反復研磨分散過細等原因，導致鉆井液中粘土含量超過容量限，引起鉆井液性能惡化第112頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

2、粘土侵現象

鉆井液發(fā)生粘土侵時，表現為密度增加；粘度、切力急劇上升；鉆井液越來越稠，甚至失去流動性，嚴重時引起縮徑，起鉆拔活塞；MBT值很高；第113頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

3、粘土侵預防與處理

首先充分了解所鉆地層的巖性特點和鉆井施工工藝，搞好鉆井液設計，選用質量優(yōu)良性能好的高中低分子聚合物處理劑，膠液配制比例合適，使鉆井液體系的包被抑制性非常強；其次要使用好固控設備，振動篩篩布要盡可能細，以80—100目為好；除砂器、除泥器、離心機要全負荷運轉，并且要觀察工作壓力是否正常，定時測量進出口密度，保證清除固相效果良好；第三要及時維護處理。第114頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

3、粘土侵預防與處理

如果一旦發(fā)生粘土侵，可采取以下措施進行處理：（1）分析原因，進行處理。處理劑質量差，則更換處理劑；固控設備運轉效果差，則需要停鉆修理，必要時可以更換設備。（2）如果條件允許，可以放掉部分井漿，補充一定量新漿；如果條件不允許，則可以采取在地面循環(huán)罐集中處理，逐步頂替置換的方式進行處理。所用的稀釋劑應該是非分散型的。第115頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二二、鹽水侵處理1、鹽水侵的原因

地層中存在鹽水層。當鉆遇到鹽水層時，由于鉆井液液柱壓力小于鹽水層壓力，或者在鉆進時平衡，而起鉆時壓力減小導致欠平衡，鹽水侵入鉆井液中。第116頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

2、鉆井液受鹽水侵的現象

（1）鹽水侵入不多時，粘度、切力突然增大；（2）濾液中鈣、鎂、氯根、硫酸根等離子含量增加，鉆井液表面有泡沫；（3）失水量增大，濾餅增厚；（4）PH值降低；（5）當鉆井液柱嚴重小于鹽水層壓力，鹽水已較大量地侵入時，鉆井液密度下降、粘度下降，鉆井液體積顯著增加，液面上漲、井口外溢，甚至發(fā)生輕度井噴。第117頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二

3、鉆井液受鹽水侵的預防與處理

在鉆開鹽水層前，應根據鹽水層的壓力調整鉆井液密度，使鉆井液密度大于鹽水層壓力3.04.0Mpa，同時要注意觀察鉆井液性能變化，加強性能測試，尤其是Cl含量的測量。在確保壓住鹽水層的情況下鉆進。一旦發(fā)生鹽水侵可采用如下方法處理：（1）鉆井液變稠時，可用鈣處理或高堿比稀釋劑處理，使粘度、切力降低，便于加重以壓住鹽水層；同時還要補充抗鹽抗鈣降失水劑，降低失水和改善濾餅質量，防止井下復雜化。第118頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二（2）鉆井液變稀時，應立即設法提高粘度、降低失水（如加純堿、CMC、膨潤土漿、抗鹽土或抗鹽土漿等）以保護膠體便于加重；若鹽水已侵入很多，鉆井液粘度低于28s時，應考慮換鉆井液。（3）每次下鉆到底循環(huán)時，注意觀察鹽水侵情況。必要時，可將污染嚴重部分放掉。第119頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二三、鹽侵的處理1、原因：所鉆地層存在鹽層，而鉆井液為淡水體系，抗鹽污染能力差。2、鹽侵的現象（1）鹽侵入小于1%時，粘度、切力和失水量變化不大；（2）濾液中Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-含量增加，鉆井液表面有泡沫；（3）含鹽量大于1%時，粘切和失水隨含鹽量增大而迅速上升，濾餅增厚；當含鹽量達到某個數值時，粘切達到最大值，鉆井液顯著增稠。（4）含鹽量超過某個數值，粘切隨含鹽量增大而下降，失水繼續(xù)增大。（5）PH值隨鹽量增加逐漸降低，穩(wěn)定性差，燒堿耗量明顯增加第120頁，共132頁，2022年，5月20日，13點26分，星期二3、鹽侵的預防和處理（1）如所鉆地層含鹽段較長時，則應設計使用油基、油包水、飽和鹽水或欠飽和鹽水鉆井液；如所鉆地層含鹽段較短而又使用普通水基鉆井液時，則應進行預處理，提高抗鹽能力