欢迎光临北京三和润井科技有限公司官方网站
  • 咨询热线:17326821931 13716268431
钻井液体系

钻井液体系

drilling fluid system

三和润井科技

手机:17326821931(纪经理)

E-MAIL:17326821931@163.com

东海矿区上部井段发生漏涌状况的原因分析及对策

当前位置:首页>钻井液体系>东海矿区上部井段发生漏涌状况的原因分析及对策

东海矿区上部井段发生漏涌状况的原因分析及对策

 

纪 卫 军

(北京探矿工程研究所,北京100083)

 

 勘探队在东海矿区钻探的设计孔深一般1000m左右,岩层大多为砂岩地层。上部岩层多以粗砂、砾岩为主, 并夹杂大量破碎带,钻井液渗漏较严重,而且在200~400m段有涌水现象,地质条件比较复杂。之前勘探队采用无固  相钻井液,并且把粘度调的很高,钻井液消耗量很大,并且经常有掉块扩径等井壁失稳现象发生。在调整井内压力后  改用低固相钻井液,并在消耗量大时补入适当GPC, 取得了很好的效果。

关键词砂岩渗漏涌水压力 LBM   GPC

 

 


1    

东海矿区位于黑龙江省鸡西市东海乡,该地区 富含大量的优质煤矿。该地区表土层厚约为60m。岩  石主要为晚侏罗纪沉积岩,上部为穆棱组,厚为0~ 700m;中部为城子河组,厚为300~1200m; 下部为滴 道组,厚为200m 左右。穆棱组主要以砂岩为主中间 夹杂凝灰、泥岩、玢岩等;城子河组主要以粉砂细砂 中粗砂岩为主,中间夹杂泥岩凝灰岩。从采出的岩芯 可以发现,孔深400m 以上多是粗中砂、砾岩并且有 多处破碎带,钻井液渗漏比较严重;在300m 左右有 涌水层,每当钻到这里就会发生又涌又漏的现象。鸡 西集团勘探队在此作业已有两年多,打了几十个孔, 遇到的最突出也最难解决的就是这种又涌又漏问 题,经常是钻进时漏,停钻时涌。东海矿区属于丘陵 地区,地势变化大,所以各孔遇到的问题也有一定的 差异性。

 

2  井漏井涌原因分析

2.1 漏失的原因分析

2.1.1高渗透性地层

东海矿区下覆岩石基本以砂岩为主,特别是上 部地层经常会出现大段的砂岩地层和砾岩,颗粒较 粗,岩石胶结性差渗透性较高。钻此类岩层时,钻井 液消耗加快。正常情况下24h 消耗3方浆,遇到这类 岩层时24h 能够消耗12方浆。因此为了减少泥浆耗 损量对此类岩层进行适当的封堵很有必要。

2.1.2天然微裂隙、破碎带


从取上的岩芯看,很多岩芯有裂隙,并且在部分 井段破碎不完整,有的甚至成粉状,取芯时不得不用 手捧。这些井段为钻井液的流失提供了通道,所以每 钻开这类岩层时,钻井液的消耗速度就会加快。

2.1.3 钻井液因素

(1)鸡西矿业集团勘探队使用的金刚石绳索取 芯工艺,正常钻速达到577rpm/min,  为了避免出现 钻杆内壁结垢问题他们 一 直使用由H-CMC     和 PAM 配制的无固相钻井液。在该孔段采用无固相钻 井液会出现很多的问题,如钻井液滤失量大、无法在 孔壁形成优质的泥皮,因此无法起到有效封堵砂岩 孔隙和裂隙的作用,更不利于地层的稳定。

(2)现场人员对泥浆处理剂和钻井液的认识有  误,通常只通过粘度来判断泥浆处理剂或钻井液质 量的好坏,认为只有高粘度泥浆才能有效携带岩粉、 保持孔内清洁和孔壁稳定,所以现场使用的钻井液  经常保持很高的粘度。实际上,由于采用绳索取芯钻  进,孔内环空间隙很小,钻井液的上返速度快,携带  岩屑基本不成问题。反而是钻井液的粘度越高,钻井  液的循环压力越大,当钻井液的循环压力加上静液  柱压力大于地层漏失压力时,钻井液就会被压入地  层,造成人为漏失;对于已漏失地层,将使漏失更加  严重。

2.2涌水的原因分析

2.2.1   岩层中存在承压水

根据现场钻井资料,各孔发生涌水时的孔深不 一,但大多发生在孔深200~400m 范围内。如1201


 


孔在钻到孔深约300m 处开始发现涌水现象,停泵 提钻后泵压表无法归零,取出的岩芯为砂岩敲碎后 发现内部已经湿润。所以判断在此段岩层中可能存 在承压水,这是造成涌水的客观原因。

2.2.2地层压力大于钻井液静液柱压力

根据现场人员反映,一般都是钻进时漏失,停钻 时涌水。漏失的原因钻进时钻井液的循环压力加上 静液柱压力大于地层漏失压力;而涌水的原因是停 钻时地层压力大于钻井液静液柱压力。

 

3  治漏治涌的对策

3.1 治漏对策

3.1.1 适当提高钻井液的固相含量

在上部井段存在多处天然裂隙、破碎带等不稳 定地层,所以要求采用的钻井液性能稳定,具有很强 的护孔护壁功能。提高钻井液的固相含量有利于钻 井液在孔壁形成泥皮,起到降低失水保护孔壁的左 右,同时泥浆中的固相一定程度上还能对裂隙和砂 岩孔隙进行封堵从而起到降低渗漏量的效果。

3.1.2选择合适的堵漏材料

上部井段大多是中粗砂岩、砾岩、裂隙等,孔隙 度较大,所以选择的堵漏材料要能够起到封堵此类 孔隙的作用。在实践中,随钻堵漏剂GPC 可直接搅 入钻井液中同其他材料一起泵入钻孔内,其颗粒遇 水膨胀可以快速、有效的封堵孔隙,防止地层漏失。 3.1.3进行井内压力控制

(1)低密度

降低泥浆的密度,使泥浆保持较抵的静液柱压 力。

(2)钻井液粘度方面,降低环空压力。

根据现场调研得知,井队人员经常把钻井液的 粘度调的很大。粘度越大,钻井液的循环压力越大, 当钻井液的循环压力加上静液柱压力超过地层漏失  压力时,钻井液就会开始大量流失。由于现场条件的  限制,无法进行地层压裂实验,所以不能准确得出地  层漏失压力、破裂压力等数据。我们也无法通过计算  的方法来确定钻井液的粘度,最终我们根据现场情  况及当地地层压力特点确定只要钻井液携带能力正  常粘度就尽可能的低。

3.2 治涌对策

治理涌水现象必须与治漏结合起来,因为他们 都涉及到井内压力控制的问题。涌水的原因是静液


柱压力小于地层压力,若想控制涌水只有增大钻井 液比重,但比重增大了,钻井液循环后的当量密度也 随之增高,这样又会加剧钻井液的渗漏量。涌和漏是  一个矛盾体,所以治理涌水必须和治漏结合起来,取  其重者而治之。根据现场人员反映,多数孔的涌水量  并不大,以1201孔为例,其涌水最快时也就一小时  一方左右,当时测得钻井液比重为1.03,与水很接  近,因此不会发生井喷事故,所以控制漏失比治理涌  水更重要。而对于涌水我们只需要根据涌水量适当  往钻井液中补充处理剂,维持钻井液性能就可以了。

3.3 推荐钻井液体系及性能

根据该地区地质情况,结合现场实际经验,建议 井队在上部井段采用LBM—GPC 泥浆体系。

推荐钻井液主体配方:3~4%LBM+0~0.1%H-

CMC+ 适量润滑剂。如果发现钻井液漏失,则往钻 井液中补充1~3%GPC。

推荐钻井液性能:密度1.01~1.06g/cm、马氏漏 斗粘度17~19s、API失水≤10、泥皮厚度≤1mm、pH 8~9、含砂量≤0.5%、固相含量≤12%由于现场没 有测钻井液切力的仪器,所以需要密切关注岩粉上 返情况,根据它来调整H-CMC   的加量。

 

4  现场应用效果

(1)2007年6月2日1202孔配制的钻井液粘 度一直保持在22~24s间,泥浆有轻微漏失,一天损  6~8方浆,采纳建议后将粘度调至17s, 漏失停止。 6月29日1201孔发生轻微漏失,现场人员本以为  增大粘度就能堵漏,将粘度调至40几s, 泥浆漏失加 重,一夜的时间漏了14~16方浆。次日清晨加稀碰润 土浆稀释,把粘度调至17s, 渗漏量马上得到控制,降  12h 消耗5~6方浆。此时往泥浆中补充了1.5~2% 左右的GPC, 循环一段时间后漏失逐渐消失。

(2)由于进尺速度较快及岩层破碎的原因1201 孔在6月17~18日间有渗漏发生,12h 消耗7~8方  泥浆。现场人员往泥浆中补充了2%左右的GPC,  循  环一段时间后漏失减少,泥浆逐渐恢复至正常消耗。

(3)1201孔自开孔以来一直用低固相钻井液和 LBM 钻井液交替使用,钻进过程中孔壁稳定无坍塌 掉块现象,每次下钻都能一次到底。之前有一孔距 1201孔有500m 处施工,地质条件相似,该孔设计孔 1000多m, 由于一直采用无固相钻井液孔壁经常