井眼安全--井壁稳定
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钻井过程中井漏预防措施引言在钻井过程中,井漏是指岩层渗流导致钻井液或气体进入地层中,造成井底或井壁漏失的现象。
井漏不仅会造成资金和时间的浪费,还可能导致井控事故和环境污染。
因此在钻井过程中,采取井漏预防措施是十分重要的。
本文将介绍钻井过程中常用的井漏预防措施。
井漏预防措施1. 合理设计钻井方案合理设计钻井方案是井漏预防的首要步骤。
在设计钻井方案时,需要综合考虑井深、井眼直径、井壁稳定性等因素,以最小化井壁渗流和避免井漏的发生。
同时,在设计方案中要考虑到地层压力、渗透性等参数,选择合适的井壁防漏材料和钻井液体系。
2. 定期监测井漏迹象在钻井过程中,定期监测井漏迹象可以及早发现井漏的存在并及时采取措施进行修复。
常用的监测方法包括测井、压裂测试和渗流试验等。
这些方法可以测量地层压力、液体流动速度和地层渗透性等参数,从而判断是否存在井漏现象。
3. 选择合适的井壁防漏材料在井漏预防中,选择合适的井壁防漏材料是至关重要的。
常用的井壁防漏材料包括水泥浆和钢套管等。
水泥浆可以填充井壁缝隙,防止钻井液渗透到地层中。
而钢套管可以作为钻井井筒的固定和防漏层,在井眼和套管之间形成一定的间隙,以减少井壁与地层的接触面,防止井壁渗流。
4. 严格控制钻井液性能钻井液是钻井过程中重要的媒介,对于井漏的预防起到了至关重要的作用。
在钻井液的选择和使用过程中,需要严格控制液性能,包括密度、黏度、过滤损失、遗漏等参数。
在地层压力较高的情况下,提高钻井液的密度可以有效地防止井漏的发生。
5. 加强井壁稳定措施井壁稳定性是井漏预防的重要环节。
通过采用适当的井壁支护措施,可以增加井壁的抗压强度和稳定性,防止井壁发生塌陷和裂缝。
常用的井壁稳定措施包括钻井液循环、井壁固井、注浆和补齐等。
6. 增加井控手段在钻井过程中,增加井控手段可以提高井漏预防的能力。
常见的井控手段包括安全阀、盲井、井眼封隔器和防喷器等。
这些设备可以及时隔离井眼和井底,防止井液和气体进入地层中,减少井漏的风险。
钻井的原理钻井是指利用钻井设备在地下进行钻孔作业,以获取地下资源或进行地质勘探。
钻井的原理主要包括钻井工艺、钻井设备和钻井技术三个方面。
首先,钻井工艺是指钻井作业的整体流程和方法。
钻井工艺包括确定钻井目标、设计钻井方案、准备钻井设备、进行钻井作业和完工等环节。
在确定钻井目标时,需要充分了解地质条件和勘探需求,确定钻井的深度、位置和方向等参数。
在设计钻井方案时,需要考虑地下地层情况、井筒结构和井壁稳定等因素,制定合理的钻井工艺路线和作业流程。
在准备钻井设备时,需要配备钻井机、钻头、钻杆、泥浆泵等设备,确保钻井作业的顺利进行。
在进行钻井作业时,需要根据地层情况和钻井进度,及时调整钻具和钻井参数,保证钻井作业的安全高效。
在完工环节,需要对钻井井眼进行固井、封井和测试等工作,确保钻井作业的圆满结束。
其次,钻井设备是指用于进行钻井作业的各种设备和工具。
钻井设备包括钻井机、钻头、钻杆、泥浆泵、井下工具等。
钻井机是钻井作业的主要设备,根据动力来源和钻井方式的不同,可以分为机械钻机、液压钻机、电动钻机等类型。
钻头是钻井作业的关键工具,根据地层情况和钻井目标的不同,可以选择钻头的类型和规格。
钻杆是连接钻头和钻机的工具,根据井深和钻井方式的不同,可以选择钻杆的长度和材质。
泥浆泵是用于输送和循环钻井液的设备,根据井眼直径和井深的不同,可以选择泥浆泵的流量和压力。
井下工具是用于测量和控制井眼参数的设备,包括测井工具、固井工具、封井工具等。
最后,钻井技术是指利用钻井设备进行钻井作业的技术方法和操作技巧。
钻井技术包括钻井液技术、井壁稳定技术、井眼测量技术、井筒完井技术等。
钻井液技术是指通过控制钻井液的性能和循环方式,保证钻井作业的顺利进行。
井壁稳定技术是指通过选用合适的井壁支护材料和方法,保证井眼的稳定和安全。
井眼测量技术是指通过测井工具和测井方法,获取井眼的地质参数和工程参数。
井筒完井技术是指通过固井工具和封井工具,对井眼进行固井、封井和测试,保证钻井作业的成功结束。
高含硫气井井壁稳定技术的研究与应用第一章:引言高含硫气井开发是近年来石油勘探开发领域中的一个热点问题,这类井的开发由于存在致密砂岩、高温高压等复杂地质环境,因此遇到了挑战。
在天然气勘探开采过程中,井壁稳定性是决定井漏、井喷等重大事故发生的关键因素,因此对提升高含硫气井井壁稳定技术进行深入研究和探索,具有重要的现实意义。
第二章:高含硫气井井壁稳定问题分析高含硫气井盐层出现塌陷、冻结,硫化物析出等问题,会导致井身外径、裸眼段长度变化,卡钻,卡管,泥浆污染严重,影响钻井效率和安全性。
在遇到复杂地层的时候,钻井漏失问题更为突出。
第三章:井壁稳定技术研究现状目前,针对高含硫气井井壁稳定技术,国内外学者开展了一系列研究,包括钻井液优化设计、泥浆失稠剂的选择、井眼内外壁支撑体系设计、井壁完整性评价等方面的研究。
3.1 钻井液优化设计为了提高井壁稳定性,一些学者提出了采用PLC聚合物作为泥浆中的黏土处理液,可以提高泥浆孔隙自动调控防坍力,提高泥浆的流变性能。
同时还可以采用添加纳米粒子的方式来减少钻井液中的黏土用量,从而降低钻井液造价,提高钻井效率。
3.2 泥浆失稠剂的选择针对含硫气井,选择适合的泥浆失稠剂具有重要的意义。
适当的钻井液形成的壳体强度大,不容易破裂,而同时避免和盐层反应。
中国的一些技术人员提出,采用了一种特殊的泥浆失稠剂,能够减少钻头与盐层的化学反应,从而达到提高井壁稳定性的目的。
3.3 井眼内外壁支撑体系设计国内研究人员检测了盐层的一些物理参数,确定了盐层、淤泥软土和硬岩三种类型的井壁稳定不同,依此提出分别适合不同地层的井眼支撑体系。
3.4 井壁完整性评价井壁完整性评价是现代科学技术的一项重要应用。
研究表明,高含硫气井钻井过程中,井壁完整性评价既能帮助选择适当的工程措施,解决井壁稳定问题,又能补充和完善钻井过程的技术优化,提高钻井效率和安全性。
第四章:高含硫气井井壁稳定技术的应用实践研究发现,钻井液优化设计、泥浆失稠剂的选择、井眼支撑体系设计以及井壁完整性评价的实施,在高含硫气井井壁稳定技术的优化和提升上表现出了显著的效果。
基于井壁稳定与改造效率的井眼轨迹优化设计徐彤;徐鲲;和鹏飞;于忠涛;袁洪水;袁则名【摘要】在渤中地区井漏、阻卡、溢流等井下复杂事故频繁发生,造成了经济损失.研究井眼轨迹优化方法,降低井漏等风险,提高压裂改造效率,确保区块快速投产.主要完成:通过分析渤中X井,获得安全密度窗口;地应力方位影响裂缝起裂程度,控制压裂方位.方位角150°时,水平段钻进安全密度窗口最大,钻井安全;方位角140°~170°有助于压裂增产,最终优选钻井方位155°.使用兰德马克软件优化设计渤中X井井眼轨迹,实际钻井作业中无井壁失稳发生,压裂后测试产量达到同产层邻井5倍.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2019(038)007【总页数】4页(P59-61,85)【关键词】水平井;井壁稳定;压裂;井眼轨迹【作者】徐彤;徐鲲;和鹏飞;于忠涛;袁洪水;袁则名【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津 300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300457;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津 300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津 300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津 300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津 300452【正文语种】中文【中图分类】TE24目前在水平井钻探过程还存在以下问题:(1)水平井的井眼轨迹设计、优化手段单一。
水平井的轨迹设计通常正交于裂缝走向,追求最大程度钻遇裂缝,而对所钻遇裂缝的有效性缺乏明确认识、系统研究。
(2)水平井井眼轨迹设计尚未系统考虑水平井轨迹对井壁稳定以及后期压裂增产效果的影响[1]。
1 基于地质力学井壁失稳分析井壁失稳是地应力作用下井壁岩石发生破坏的结果,地应力是影响水平井井壁稳定的关键因素。
不同方位的水平井,其井周应力状态及应力集中强度不同,井眼稳定状况不同。
米桑油田盐岩层定向钻井的井壁稳定性研究吴怡;卢运虎;刘书杰;王名春;洪国滨;吴晓冬【摘要】定向井穿越复合盐膏层,易遭遇溢流、井漏、井塌、阻卡等钻井复杂情况.联系伊拉克米桑油田盐膏层地质实际,在盐岩层定向钻井的井壁稳定性问题研究中引入瞬时弹性分析法和有限元分析法,推导建立了瞬时弹性坍塌压力、破裂压力及控制井眼盐岩蠕变收缩的钻井液密度计算模型.通过对米桑油田X井盐岩岩心进行三轴蠕变实验测试,利用模型计算分析了X井盐岩层的坍塌压力、破裂压力及安全钻井液密度.结果表明,盐膏层水平与垂直方向力学性质差别明显,各向异性突出,弹性模量低,水平方向泊松比高,盐膏层的安全钻井液密度窗口为2.31~2.50 g/cm3.研究成果应用于米桑油田盐岩层钻井方案设计,有效解决了井壁稳定问题.【期刊名称】《重庆科技学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2019(021)001【总页数】5页(P63-67)【关键词】盐岩层;定向井;井壁稳定性;钻井液密度;计算模型【作者】吴怡;卢运虎;刘书杰;王名春;洪国滨;吴晓冬【作者单位】中海油研究总院有限责任公司,北京 100028;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249;中海油研究总院有限责任公司,北京 100028;中海油研究总院有限责任公司,北京 100028;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249【正文语种】中文【中图分类】TE283伊拉克米桑油田钻遇地层层系众多,其定向井造斜点都位于复杂盐膏层处,曾有多个定向井段钻遇盐岩、膏岩及泥岩复杂互层。
盐岩层大斜度定向钻井作业难度大,容易遭遇溢流、井漏、井塌、阻卡等钻井复杂情况,导致原井眼报废。
针对米桑油田出现的盐岩蠕变缩径、软泥岩流动、泥页岩及石膏地层坍塌等现象,课题组以米桑油田盐岩层地质资料为基础,运用瞬时弹性分析法和有限元分析法,对盐岩层定向钻井的井壁稳定性问题进行了研究。
1411 井壁失稳的原因对井眼失稳的原因进行理论分析,主要是因为在形成过程中发生了应力场的改变,出现井壁应力集中,地层的地应力无法与井内钻井液柱压力平衡。
井壁失稳的原因主要包括地质、物理化学以及钻井工艺3个方面。
地质方面的原因主要包括原始地应力、岩石本身性质、泥页岩孔隙压力异常等。
在地壳运动作用下,剪切、拉伸和挤压等构造力会随着部位不同而不同,在超过岩石强度的情况下就会出现断裂,在未达到断裂极限值时,就会在岩石内储存,形成潜能。
沉积岩包括玄武岩、凝灰岩、石灰岩、泥页岩、砾岩和砂岩等,在不同的压实程度、胶结程度、埋藏时间、矿物成分以及沉积环境下会呈现不同的特性。
泥页岩成岩过程中,在压力和温度影响下,黏土表面的强结合水会因脱离而形成自由水,在封闭环境中无法排出而形成高压。
在地层空隙压力超过液柱压力的情况下就会释放空隙压力,在足够大的裂缝和孔隙下就会形成连通而将液体流入井内。
分析井壁失稳坍塌卡钻的原因,在物理化学方面主要与水相关,因流体静压力、毛细管作用和水化膨胀等,在使用水基钻井液的情况下就会导致坍塌和水化膨胀等问题。
泥页岩的吸水和吸水表现与其含水量、黏土成分和黏土含量相关,越少的含水量、预告的含盐量和黏土含量就会越易于吸水水化。
蒙脱石含量越高越易吸水膨胀,绿泥石含量越高越易吸水剥落和裂解。
泥页岩的强度在吸水后会急剧下降,更容易引发坍塌。
钻井施工中无法改变地应力和地层性质,防止地层坍塌只能从工艺层面入手。
压力激动控制效果不佳、不当的钻具组合、方位和井斜的影响估计不足都可能引发坍塌。
防止坍塌最主要的是对液柱压力进行控制。
在应力集中地层、破碎地层和薄弱地层中,通过合理的钻井液密度来调整液柱压力。
提升钻井液密度加强井壁支撑力的同时还需要考虑其朝地层渗透,降低内部结构力。
在确定钻井液浓度前还要保证钻井液液柱压力小于产层孔隙压力。
钻井施工过程中,要对钻井液的流变性和性能实时关注。
过大循环排量和高返速会对井壁地层形成冲蚀而导致坍塌。
2019年第7期西部探矿工程*收稿日期:2018-10-31作者简介:商洪义(1983-),男(汉族),黑龙江讷河人,工程师,现从事钻井工程工作。
井壁失稳的原因及预防措施探讨商洪义*(大庆钻探工程公司钻井四公司,吉林松原138000)摘要:钻井施工中,井壁失稳会造成较大的影响和经济损失。
主要是从井壁失稳的研究情况出发,从地质、物理化学和工艺3个方面分析,探讨井壁失稳的预防和处理措施。
关键词:井壁失稳;钻井;坍塌中图分类号:TE2文献标识码:A 文章编号:1004-5716(2019)07-0028-02井壁失稳是钻井施工过程中普遍存在的问题,对钻井工程有着很大影响。
相关资料显示,世界石油工业每年因井壁失稳带来的损失超过6亿美元。
钻井施工过程中有着十分复杂多变的地质结构,井壁失稳还可能诱发各类井下事故,严重危害到钻井工程的安全性和效率,这也是钻井行业中面临的世界性难题,国内外在此方面进行了大量攻关,取得了一定的效果。
1井壁失稳的研究状况从20世纪40年代开始,相关学者从岩石力学方面加大研究来分析井壁稳定问题,最初的研究是从化学和力学2个方面独立进行,主要是停留在理论定性分析层面。
随后的研究主要是在现场测井资料基础上分析井壁稳定问题,斯伦贝谢测井公司提出了井眼力学问题以及岩石力学性质测井力学稳定性测井。
随着大位移井和水平井的迅速发展,井壁失稳稳定得到了更大重视,更多的公司和研究机构加大投入,使其处于定量化阶段,在现场有着较好的应用。
国内从20世纪80年代开始进行井壁稳定相关研究,起步较晚,最初只是研究地层蠕变对套管的破坏作用,20世纪90年代的研究取得了一定进展,深入研究水平井和大斜度井的井壁力学稳定问题,分析井壁渗透性与坍塌压力和破裂压力之间的关系,在泥页岩井壁坍塌的化学耦合和力学方面也加大研究。
此外,还在损伤力学理论基础上,从实验数据出发,通过固体力学方法建立方程和有限元计算模型,探讨新的方法来确定井壁稳定需要的钻井液密度值。
钻井安全管理体系及措施钻井安全管理永远是钻井生产中的主题,为了加强钻井技术管理,提高事故防范能力,确保钻井生产正常运行的目的。
钻井队一但发生事故后应在最短的时间向项目部和技术公司汇报,主要汇报内容为发生时间及经过,井深、钻具结构、钻井液性能、井队工具材料储备等。
在事故处理过程中,井队技术员必须详细记录处理方案并及时向技术公司和上级部门汇报。
安全员对事故处理制定风险识别和安全施工措施。
一、井下事故一般预防措施1。
钻井液维护处理要严格按设计要求加足处理剂,以保证井眼畅通,井壁稳定和井下安全。
2。
快速钻进时要开大排量,测斜和接单根前要循环,速度要快,并做到早开泵,晚停泵。
3。
深井段起钻前一定要维护处理好钻井液性能,并充分循环干净后再起钻。
起钻时必须及时灌满钻井液。
4。
起钻遇阻时,应立即接方钻杆循环、活动、倒划眼。
必要时可配一定量高粘切的稠浆打入井内携砂洗井,不得大吨位强提硬拔,违章蛮干。
5。
下钻距井底前3—5个单根,必须接方钻杆循环划眼到底,不得强行将钻具硬下入沉砂、水泥混浆或小井眼中。
6.因生产水供不上导致泥浆量不足时,不得存在侥幸心理,凑合维持钻进,应立即果断起钻。
7.因某种原因需暂时停钻,要开泵循环,勤活动钻具,静止时间不得超过3分钟。
活动钻具时幅度要大,方法要得当,并不能在一个位置长时间循环钻井液。
若井下不正常,应果断起钻。
8。
因设备突发性故障需停钻修理,应根据实际情况,将钻具起至安全井段或全部起出。
若无法起钻,应尽量设法活动钻具或开泵循环;实在无法循环活动时,应将钻具悬重压在井底。
9.入井钻具必须要认真检查丈量,杜绝坏钻具入井。
内外径及长度要记录准确,特殊工具入井前必须画有草图.10。
钻具入井时,必须刷净丝扣,涂好丝扣油,并按规定扭矩紧扣。
钻铤上卸扣时必须使用链钳。
11。
每次起钻时,都应对钻具进行倒换、错扣,并做好记录。
12。
每口井对钻具、配合接头应进行一次探伤检查,发现问题及时更换.13。
提高加密井固井质量的措施与性能要求为了提高加密井固井质量,需要采取一系列措施和满足一定的性能要求。
以下是针对这一问题的详细讨论。
一、措施1. 加强井眼清洗:使用高效的钻井液和合适的冲洗参数,确保井眼清洁,减少井眼处的污染物。
2. 良好的井壁稳定性:在井洞中使用合适的固井液,以提供足够的井壁稳定性,避免井壁垮塌对固井工艺产生不良影响。
3. 选用合适的水泥浆配方:根据地层条件、井眼直径和井眼内外压力差等因素选择合适的水泥浆配方,以保证良好的固井效果。
4. 控制水泥浆密度和稠度:水泥浆的密度和稠度应根据具体情况进行控制,并根据井深和井温等因素进行调整,以确保良好的固井效果。
5. 使用合适的固井设备和工具:选择高质量的固井设备和工具,确保其正常运行并满足工艺要求。
6. 严格执行操作规程:制定并执行严格的操作规程和标准,确保固井过程的操作正确、稳定和安全。
7. 实施质量监控和检测:进行固井施工过程中的质量监控和检测,包括固井材料的验收、工艺参数的监测和井筒物理性质的测试等,及时发现和处理问题。
8. 加强人员培训和技术交流:加强固井人员的培训和技术交流,提高其专业知识和工艺水平,为提高固井质量提供支持。
二、性能要求1. 固井强度:加密井固井应具备足够的强度,能够承受地层压力和温度变化等外部影响,确保井身的稳定性和安全性。
2. 密封性:固井后应具备良好的密封性,能够防止井筒和地层之间的流体泄漏,防止污染地下水资源。
3. 耐化学侵蚀性:固井材料应具备一定的耐化学侵蚀性,能够在强酸和强碱等环境中保持稳定性和可靠性。
5. 良好的浸透性:固井材料应具备良好的浸透性,能够与井壁和地层形成紧密的结合,提供良好的固井效果。
6. 环境友好性:固井材料应具备环境友好性,避免对环境造成污染和危害。
7. 可远程监控和管理:固井工艺需要具备可远程监控和管理的功能,以方便对固井过程进行实时监控和管理。
提高加密井固井质量需要采取一系列措施,如加强井眼清洗、良好的井壁稳定性、选用合适的水泥浆配方等,并满足一定的性能要求,如固井强度、密封性、耐化学侵蚀性等。
第23卷 第14期岩石力学与工程学报 23(14):2421~24232004年7月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July ,20042003年6月20日收到初稿,2003年8月24日收到修改稿。
* 国家自然科学基金重点项目(50234030)资助课题。
作者 刘玉石 简介:男,47岁,1982年毕业于大连理工大学力学系,现任中国石油勘探开发研究院外事井所高级工程师,主要从事钻井力学和井壁稳定方面的研究工作。
E-mail :liuyushi@ 。
地层坍塌压力及井壁稳定对策研究*刘玉石(中国石油勘探开发研究院 北京 100083)摘要 泥页岩井壁失稳给钻井施工带来很多难题,并造成了巨大的经济损失。
应用固体力学方法推导出了井壁围岩应力方程,由泥页岩水化应力试验确定了泥页岩水化应力特性,由Mohr-Coulomb 强度准则计算出维持井壁稳定的钻井液密度。
此种方法已在部分油田得到应用,并取得了较好的效果。
关键词 石油工程,泥页岩,膨胀,强度,钻井液密度分类号 TE 28 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)14-2421-03COLLAPSE PRESSURE AND PRECAUTIONS FOR STABILITY OF WELLBORE WALLLiu Yushi(Researth Institute of Petroleum Exploration and Development ,PetroChina , Beijing 100083 China )Astract Instability of wellbore wall is a costly and troublesome problem in drilling operation. The stress formula of wellbore wall is given in this paper according to solid mechanics ,and swelling stress properties of shale are also determined by swelling stress test on shale. Safe drilling mud densities are calculated by using Mohr-Coulomb strength criterion. The presented method has been employed in some field with good result. Key words petroleum engineering ,shale ,swelling ,strength ,drilling mud density1 前 言泥页岩井壁失稳的原因之一是当井眼钻开后,由于地应力的作用,井壁围岩发生应力集中现象,井壁上最大切向应力超过原地应力1倍多,井壁岩石因所承受的应力大于其自身强度而发生失稳[1~3]。
水平定向钻质量通病及防治措施水平定向钻质量通病及防治措施水平定向钻是一种应用广泛的钻井技术,用于在地下进行水平、倾斜或曲线井眼的钻探。
然而,水平定向钻施工过程中可能会遇到一些质量问题,下面介绍一些常见的通病及相应的防治措施。
1. 井径偏差过大:原因:井速控制不稳定、井底参数异常等。
防治措施:-加强井底地层调查,提前了解地层物性。
-严格控制井速,保持稳定的施工条件。
-配备高精度导向仪器,减少施工误差。
2. 钻头磨损严重:原因:地层条件复杂、钻具选用不当等。
防治措施:-加强地质勘探,掌握井段地质特征。
-选择适当的钻具材料,提高抗磨损性能。
-根据地层情况合理调整钻具参数。
3. 良好的钻井液循环无法保持:原因:钻井液性能不佳、井底压力异常等。
防治措施:-选择适宜的钻井液体系,保证其稳定性和性能。
-注意调整钻井液密度,保证液柱压力在允许范围内。
-监测井底压力变化,及时调整钻井液参数。
4. 钻井过程中产生堵塞:原因:井壁稳定性差、钻井液排挤效果不佳等。
防治措施:-加强钻井液排挤,防止井壁塌陷。
-配备合适的防塞设备,保持井眼通畅。
-选择适当的井壁稳定剂,提高井壁稳定性。
5. 钻井过程中产生漏失:原因:井口套管等井完结构破损、完井工艺不当等。
防治措施:-严格按照完井工艺进行操作。
-加强对井口套管等井完结构的检查和维护。
-使用合适的封隔材料,加强井杂物的控制。
水平定向钻质量通病的防治需要综合考虑地质勘探、选井设计、钻具材料和工艺控制等方面因素。
通过合理安排施工计划、完善的监测措施以及及时调整施工参数,可以有效降低质量通病的发生率,提高水平定向钻施工的质量和效益。