处理泥页岩的坍塌掉块课件.ppt

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1、处理泥页岩的坍塌掉块第一节井壁不稳定的机理和对策井壁不稳定是指钻井或完井过程中的井壁坍塌、缩径、地层压裂等三种基本内型。一、井壁不稳定地层的类型与井壁不稳定现象1、井壁不稳定地层的类型钻井过程中所钻遇的地层,如泥页岩、砂质或粉砂质泥岩、流砂、泥质砂岩或粉砂岩、砾石、煤层、岩浆层、碳酸盐岩等均可发生井壁不稳定。但井塌大多发生在泥页岩地层中,约占90%以上。缩径大多发生在蒙脱石含量高、含水量大的浅层泥岩、盐膏层、含盐膏软泥岩、高滲透性砂岩或粉砂岩、沥青等类地层中。处理泥页岩的坍塌掉块井塌可能发生在各种岩性、不同粘土矿物种类

2、及含量的地层中；但严重井塌往往发生在下述地层中。1、层理裂隙或破碎的各种岩性地层。2、孔隙压力异常的泥页岩。3、处于强地因力作用的地区。4、厚度大的泥岩层。5、生油层。6、倾角大易发生井斜的地层等。处理泥页岩的坍塌掉块2．井壁不稳定现象（1）井塌的现象钻井或完井过程中发生井塌他会出现以下现象：①返出钻屑尺寸增大，数量增多并混杂。②泵压增高且不稳定，严重时会出现憋泵现象，并可憋漏地层。③扭矩增大，蹩钻严重，停转盘打倒车。④上提钻具遇卡，下放钻具遇阻，结党恩、下钻下不到底，遇阻划眼，严重时会发生卡钻或无法划到底。⑤井径扩大

3、，出现糖葫芦井眼，测井与阻卡。处理泥页岩的坍塌掉块（2）缩径的现象当钻井过程中地层发生缩径时，由于井径小于钻头直径，会出现扭矩增大、蹩钻等现象，严重时转盘无法转动，甚至被卡死；上提钻具或起钻遇卡，严重时发生卡钻。（3）压裂现象当钻井液的循环压力大于地层的破裂压力时，就会压裂地层，使地层出现裂缝，从而导致泵压下降，钻井液漏入地层，井筒中液柱压力下降。如液柱压力降至上部地层的坍塌压力或孔隙压力之下，就可能发生井塌或井喷等井下复杂情况。处理泥页岩的坍塌掉块二、井壁不稳定的原因分析井壁不稳定的实质是力学不稳定。当井壁岩石所受的

4、应力超过其本身的强度就会发生井壁不稳定。起原因十分复杂，就其主要原因可归纳为力学因素、物理化学因素和工程措施等三个方面，但后两个因素最终均因影响井壁因力分布和井壁岩石的力学性能而造成井壁不稳定。处理泥页岩的坍塌掉块1、力学因素(1)原地应力状态原地应力状态是指在发生工程扰动之前就已经存在于地层内部的应力状态,也简称为低应力.。（2）地层被钻开后所引起的井眼围岩应力的变化。（3）造成井壁力学不稳定的原应。①钻进坍塌地层时钻井液密度低于地层坍塌压力的当量钻井液密度②起钻时的抽吸作用造成作用于井壁的钻井液压力低于地层坍塌压力

5、。③井喷或井漏导致井筒中液柱压力低于地层坍塌压力。处理泥页岩的坍塌掉块④钻井液密度过低不能控制盐岩层、含盐膏软泥岩和高含水软泥岩的塑性变形。⑤钻井液密度过高钻井过程中，如所采用的钻井液密度过高，大大超过地层的孔隙压力，就会对井壁形成较大压差，从而会有更多钻井液滤液进入地层，加剧地层中粘土矿物水化，引起地层孔隙压力增加及围岩强度降低，最终导致地层坍塌压力增大。当坍塌压力的当量密度超过钻井液密度，井壁就会发生力学不稳定，造成井壁坍塌。处理泥页岩的坍塌掉块2、物理化学因素（1）地层的岩性井壁不稳定可以发生在各种岩性的地层中。

6、对井壁稳定性产生影响的主要组分是地层中所含的粘土矿物。(2)钻井液滤液对地层的侵入当地层被钻开后，在井筒中钻井液与地层孔隙流体之间的压差、化学势差和地层毛细管力的驱动下，钻井液滤液进入井壁地层，引起地层中粘土矿物水化膨胀，导致井壁不稳定。（3）粘土的水化地层中的粘土矿物与水接触发生水化膨胀是由两种水化所造成，即表面水化和滲透水化。处理泥页岩的坍塌掉块地层水化膨胀对井壁稳定的影响：A．孔隙压力升高钻井液滤液进入地层后，由于压力传递和滤液与地层粘土矿物之间通过水化作用产生水化应力，均会引起井壁地层孔隙压力的升高。B．近井壁

7、地带地层力学性质发生变化钻井液滤液进入地层后，会引起地层中含水量升高，从而导致地层的力学性质发生一系列的变化。处理泥页岩的坍塌掉块综上所述，由于地层中所含的粘土矿物细水发生水化膨胀，产生水化应力，改变了井筒周围的孔隙压力与应力分布从而引起井壁岩石强度降低，地层坍塌压力发生变化。当井壁岩石所受到的周向应力超过岩石的屈服强度时，就会发生井壁不稳定。井壁不稳定是物理化学因素与力学因素共同作用所导致的结果。处理泥页岩的坍塌掉块3、钻井工程措施钻井工程措施也是影响井壁稳定一个重要因素。（1）井内压力激动过大钻井过程中，如果起下钻

8、速度过快、钻井液静切力过大、开泵过猛、钻头泥包等原因，均可能发生强的抽吸作用，产生过高的抽吸压力，从而降低钻井液作用于井壁的压力，造成井塌。（2）井内液柱压力大幅度降低钻井过程中如果发生井喷、井漏或起钻没灌满钻井液均可能造成井内液柱压力大幅度下降，造成井壁岩石受力失去平衡而导致井塌。处理泥页岩的坍塌掉块(3)钻井液对井壁的冲蚀作用