第九章井下复杂情况及其处理性ppt课件.ppt

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1、井下复杂情况及其处理钻井液工艺原理电子教案第二章上一内容下一内容回主目录返回钻井液工艺原理电子教案—第九章本章要点：1、掌握有关的基本概念；2、了解常见井下复杂情况；3、了解井下复杂的常规处理。上一内容下一内容回主目录返回前言在整个钻井过程中经常会遇到各种复杂情况，如井壁坍塌、泥包钻头、遇阻、划眼、卡钻、井喷等，甚至会造成整口井的报废，因此正确、及时的处理各种井下事故，是减少经济损失的重要措施。钻井液工艺原理电子教案第二章§9-1井壁不稳定上一内容下一内容回主目录返回一、井壁稳定技术研究现状由于井壁稳定问题是钻井工程中经常遇到的一个十分复杂的世界性难题，国内外学者都进行了大量的研

2、究工作，但由于问题的复杂性和研究手段的局限性，该问题一直没能得到很好的解决。1.1井壁失稳机理研究井壁失稳是指在钻井、完井等环节中发生的井壁坍塌、缩径和地层压裂等复杂情况。坍塌和缩径会造成井眼的扩大或缩小，而地层压裂则会造成严重井漏的发生，所以无论发生那种复杂都会造成大的经济损失。地层矿物组分与理化性能是研究井壁稳定机理与技术对策的基础。1）地层组构分析利用X-射线衍射、扫描电镜、薄片分析、透射电镜及测井资料，对地层矿物组成、分布、层理、裂缝发育状况进行分析，建立地层组构剖面；井号1G65G60-2311B281M3011层位NgEs33Es34Es35NgEd2Ed3Es1Nm

3、NgEd3井深/m20002982~30133550~36023896~389820463202~32043553~35564128~42531683~17032218~22233303全岩矿物组成%石英442423285292324353243方解石/43/131552292白云石/////92/1/2斜长石813121229761616钾长石35461732895赤铁矿/12////////粘矿总量4553565491435063532432粘土矿物相对含量%高岭石14544166271222绿泥石53231434673伊利石610153121924507735蒙脱石////

4、96//////伊/蒙混层75827962/716744807440混层比%55756545/605030707030泥页岩比表面积测定原理泥页岩比表面积为单位重量的泥页岩所具有的表面积，具有不均性和相对性，与泥页岩水化特性、力学性质以及渗水特性等密切相关，是泥页岩井壁稳定性的关键性评价参数。比表面积测定方法较多，其中亚甲基蓝法具有重复性好、准确度高、省时、成本低、简单易行等优点，因此，作者主要采用亚甲基蓝法对泥页岩比表面积进行了测定。根据光的吸收定律，在一定浓度范围内，当入射光为一定波长的单色光时，溶液的吸光度与溶液的浓度和溶液层的厚度成正比，即：E=lg(Io/I)=K·C·

5、b…………………………（3-4）式中：E—吸光度，Io—入射光强度，I—透过光强度，K—比例常数，C—溶液浓度，b—溶液厚度，定值。比亲水量测定大量的实践、实验研究结果证明，泥页岩地层失稳的主要原因之一是泥页岩水化效应造成的，因此，泥页岩水敏性评价对泥页岩井壁稳定性的预测和诊断分析至关重要。以往传统的利用总吸水量作为泥页岩水敏性的直接评价指标，没有考虑泥页岩比表面积，因而其界面物理化学含义不太明确，与泥页岩水化效应关联也不够确切，例如，往往深部硬脆性泥页岩的总吸水量并不大，但因为其比表面积小，比亲水量往往较大，同样可以造成严重的井壁不稳定问题。因此，泥页岩比亲水量研究对井壁稳定机

6、理研究具有十分重要的意义。比亲水量的概念及其含义泥页岩比亲（吸）水量，即单位表面积上的吸水量，常用单位为g/cm2，表达式为：比亲水量（Sw）=总吸水量/总表面积=每克岩样吸水克数/每克岩样的表面积（比表面积）。比亲水量与总吸水量或每克岩样的吸水量的概念不同，比亲水量有明确的界面物理化学含义。根据定义，泥页岩比亲水量即每平方厘米表面积上吸附水的克数，如图所示：比亲水量（g/cm2）相当于泥页岩表面水化膜厚度（cm）。比亲水量越大，水化膜越厚，泥页岩颗粒间水化（膜）斥力（契入力）越大，即水化效应导致泥页岩井壁失稳越严重。另一方面，从表面自由能变化分析，泥页岩表面吸水过程是表面自由能

7、降低的过程，比亲水量越大，即吸附水化膜越厚，表面自由能下降幅度越大，标志着泥页岩水化变形和强度变化越严重。由以上推理可知，比亲水量相当于水化膜厚度（水化短程斥力），代表泥页岩水化表面能下降的幅度，是衡量泥页岩水化变形以及强度性质变化的本质特性指标。它能将泥页岩水化微观作用本质与客观水化效应密切关联的科学评价指标，完全符合近代界面物理化学的有关基本原理。实验研究表明，典型粘土矿物总吸水量排列顺序为：蒙脱石>伊利石>高岭石，如果考虑粘土矿物水化比表面积的显著差异，按比亲水量对比排列三