新浪博客

【泽辉泥浆】岩屑问题（四）

2009-10-02 16:48阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1650536594

【泽辉泥浆】岩屑问题（四）
陕西泽辉油气化工有限责任公司


一、岩屑为什么会造浆？
岩屑造浆有两个原因：岩屑自身的矿物组成和钻井液的性能。
陕北地层是沉淀地层，岩石除了 砂 岩就是泥岩。砂岩有石英砂岩和长石砂岩，它们是不造浆的。参与造浆的是泥岩。
泥岩含有不同的粘土矿物，如 蒙脱石、伊利石、绿泥石和高岭石，是其造浆的根本原因。含有 蒙脱石的泥岩被钻头破碎成岩屑后吸收钻井液的水份，形成水化膜，使 晶格间距增大，最后膨胀分散在钻井液中，形成胶体 —悬浮体混合体系。蒙脱石含量越高，岩屑造浆就越严重。
另一个原 因就是钻井液对岩屑不具有絮凝性和包被性，不能
抑制岩屑水化分散，反而加剧岩屑分散促使岩屑造浆。
二、岩屑造浆有何利弊？
任何事物都有两面性，岩 屑造浆也一样，有其利也有其弊，用其利弃其弊，这才是原则。
岩屑造浆给钻井带来的弊端有：
1降低钻进速度。岩 屑造浆每增加1%，钻速下降10%。如比重为1.01时钻速为12m/h，比重升到1.11时，钻速则下降到6m/h。
2造成粘附卡钻。岩 屑在井壁上形 成 很厚的泥饼，在压差作用下，使钻铤钻杆与泥饼紧紧粘附在一起发生粘卡事故。
3造 成 钻 头泥包卡钻。由于井壁上泥饼厚，起钻过程中，钻头要刮掉泥饼，同时，一部 分泥饼也将牢固地吸结在钻头外部，使钻头外径越来越大，当钻头外径大于井径时，起钻就遇阻，就易发生钻头泥包卡钻。
4造 成 缩径卡钻。岩屑 在砂岩上形成的泥饼使井径缩小，起钻遇阻，拉力大时易发生卡钻。
5降低钻头寿命。由 于钻头需要反复研 磨 井底泥饼，大大地降低了钻头的使用寿命。
6造成埋钻事故。加杆或起 钻 过程中，岩屑下沉填满钻具外环空间，发生埋钻事故。
7使泵压升高泵量减少。
8使钻机扭矩增大，柴油机负荷增大。
9岩屑造浆到一定程度时要排浆，势必污染井场周边环境。
10污染油层。
在易塌地层钻进，岩屑适度造浆，对防治井壁坍塌有积极作用。
三、岩屑沉淀速度跟哪些因素有关系？
岩屑沉淀速度用公式表示为 μ＝ • • g 、
式中μ 岩屑沉淀速度（cm/s)； r 岩屑半径；
p 岩屑密度（g /cm3）； p 钻井液密度 （g /cm3） η 钻井液粘度（ pa•s）；
g 、 重力加速度（981 cm/s ）
从公式中可以看出，影响岩屑沉淀速度的因素有如下几点。
1沉淀速度与岩屑半径的平方成正比。加絮凝剂 就是让岩屑“桥联”在一起，增大其半径，而快速沉淀。
2与岩屑密度成正比。加包被剂就是不让岩屑 水化体积增大而密度减少。
3钻井液粘度越大，沉淀愈慢。这就是为什么要沉淀岩屑 先要降粘的原因。
4与钻井液中岩屑形成的网状结构以及岩屑的形状有关。
四、怎样才能使岩屑在地面快速沉淀？
岩屑沉淀至关重要，加快岩屑在地面沉淀速度，应从以 下几个方面着手。
1、循环槽长度不少于15m，泥浆池体积不 少 于80m3，浆液量不少于60m3，给岩屑充分沉淀机会。
2、在稳定地层，如川口、青化砭、延长，最 好 选 用既能润滑钻具，又能携带岩屑和沉淀岩屑的复合材料，如润滑絮凝剂、高 粘堵漏剂，使岩屑全沉淀，保持无固相。
3、在缩径严重但不掉块的地层，如子长、靖边，就 用广谱护壁剂Ⅰ型，既能预防缩径，又能快速沉淀岩屑。
4、在坍塌严重的 地层，如志丹、吴旗，就用广谱护壁剂Ⅱ型，既能抑制泥页岩水化坍塌，稳定井壁，同时又能抑制岩屑水化分散，在地面很好地沉淀，稳定钻井液性能。
5、不要过多地加纤维素、纯碱、烧碱等加快岩屑水化的材料，这与沉淀岩屑的目的背道而驰。
6、适当增加钻压和泵量，增大岩屑体积，有利于沉淀。
7、勤掏岩屑，避免岩屑反复在井内循环。
五、怎样解决岩屑沉淀与悬浮这对矛盾？
岩屑 的沉淀与悬浮是对矛盾。岩屑在地面循环槽和泥浆池内沉淀快， 停泵后，岩屑在井内受到的悬 浮力相对较差，岩屑的沉淀速度同样很快， 这样很容易发生埋钻事故，特 别是在遇到钻杆断扣或泥浆泵突然故障的情 况下，更易发生埋钻事故。怎样解决这对矛盾呢？
对于无固相钻井液，岩屑在井外是全沉淀的，钻井液的触变性很小，悬浮力很小，岩屑的下沉速度同井外一样快，但 是，只要一杆钻完后能冲井5分钟以上，加杆过程中是不会发生埋钻事故的。这 是因为泵送入钻杆内的钻井液中不含固相，井内钻井液中岩屑量很 少，当钻速为10m/h时，每百米含岩屑量才0.3m3，冲井5分钟，岩屑 要上返150m，在设备、钻杆正常情况下，是没有危险的。
对于固相钻井液，悬浮力很大，岩屑不易下沉，会出现恶性循环，比重和粘度不断增大，解决这对矛盾主要从两个 方面着手，一是钻井液对岩屑有良好抑制性和絮凝性，使岩屑不水化膨胀分散且能 相互“桥联”在一起沉淀，二是钻井液有很大的触变性，流动时在地 面能很好地沉淀，而一旦停泵，又具有很大的悬浮力，减少或杜绝岩屑埋钻风险。
六、为什么说抑制岩屑造浆稳定钻井液性能是钻井界公认的难题？
在地层较稳定情况下，使用无固相钻井液，只 要加足絮凝剂，岩屑很容易在地面沉淀下来，而保持钻井液性能稳定。
但对于复杂地层，由于存在井壁坍塌问题，在 进入易塌井段前，必须配制好具有一定比重、粘度、失水量、矿 化度的泥浆，而这对岩屑沉淀都是不利的。①失水量不能降至零，岩屑必然水化膨胀分散；② 比重大，岩屑下沉速度就慢；③粘度大，岩屑下沉速度 就慢；④泥浆形成的网状结构以及降失水剂对岩屑的吸附，都影响岩屑在 地面沉淀。因此，岩屑必然造浆，引起泥浆比重、粘度升高，给钻井工 作带来许多不利影响。尽管有的井队配有除泥器，但都不能从根本上解决问题。
近年来，国内有些油田 使 用正电胶、小阳离子、聚合醇等页岩抑制剂，取得一定效果，但 也只是能相对降低岩屑造浆率，且费用很高，每米达50-60元，不适合陕北井队。陕北钻井 液最 佳 体系是钾铵-阳离子聚合物，尽管费用低，每米15元，但不能完全抑制 岩屑 造浆，每 百米比重还要增加0.01。
如何以较低的成本抑制岩屑造浆，稳定钻 井液性能，全面提高钻井效益，是陕北钻井界急需解决的难题。
七、为什么无机盐与絮凝剂复配沉淀岩屑效果更好？
加FeCI3、AICI3等无机盐，能压缩粘土颗粒间的双电层，减少双电层的斥力和溶剂化膜的阻碍作用，阻止岩屑水化 膨胀体积增大而密度减小，下沉速度减慢。加絮凝剂使岩屑“桥联”在一起体积增大，相 当于增大岩屑颗粒半径。岩屑密度不减小而体积增大，沉淀效果自然就更好。
八、岩屑不易排出井外是什么原因？
岩屑不易排出井外原因很多，归纳起来有下列几种。
1井壁坍塌出现长段超径，岩屑在此段受到 钻井液的携带力减弱，上下翻转，排不上来。
2井深定向，钻杆不转，岩屑直线上返，而不是螺旋上返，自 然也就不易排出井外。
3定向不能一次成功，反复 扭方位，增 斜、降 斜，钻井 轨 迹弯弯曲曲。
4泥浆泵排量不够，钻井液自身上返速度低。
5钻井液粘度低，网状结构强度低。
6钻井液比重小，岩屑下沉速度快，相对上返速度就慢。
7岩屑颗粒大，比重大，钻井液就难将岩屑带出井外。
九、岩屑不易上返该如何调配钻井液？
上返，就应立即调配钻井液性能，直到岩屑上返量正常。
最简单最有效的办法是加黄原胶或高粘堵漏剂，将钻井液漏斗粘度提高20-30秒，岩屑就能很顺利上返。
如果岩屑不易上返是因为井壁坍塌超径造成的，那在加以上两种材料基础上，还得加膨润土，增加钻井液密度和网状结构强度，稳 定住井壁不再坍塌掉块，将岩屑和掉块携带出井外。
十、岩屑与假缩径、粘附卡钻、钻头泥包是什么关系？
岩屑造浆，钻井液中岩屑含量会越来越高，当岩屑含量超过10%且失水量大于9mL/30min时，岩屑在砂岩段井壁上就会形成大于3毫米厚的泥饼，出 现 假 缩 径 使 井径小于钻头外径，起下钻遇阻。当 假 缩径 段很长时，停钻后，钻铤钻杆会与井壁泥饼紧紧粘结在一起，发生粘 附卡钻。起钻过程中，钻头刮掉泥饼，泥饼也会牢固地粘结在钻头外部，使 其外径渐渐增大，当钻头泥包使外径大于井径时，起钻就会遇阻，拉力 大时还会发生钻头泥包卡钻。
■工厂地址：中国·延安·吴起·金马工业园区
电话：0911-7867329
■运营中心：中国西安南二环东段西北新闻大厦A23A
电话：029-62820888
■韩城销售分公司地址：陕西韩城市板桥乡计划生育服务站对面
电话：15114932155 李琴
■吴起销售分公司地址：延安吴起县城
电话：13991789969 朱容扶
■合水销售分公司地址：甘肃合水县城
电话：13991789969 朱容扶

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享