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1、B、孔隙型,孔隙型漏失通道是以孔隙为基础,由喉道连接而成 的不规则的孔隙体系。其结构类型的划分见下表:,1、砂、砾岩孔隙型,砂、砾岩孔隙的基本类型有四种: 粒间孔、溶蚀孔、微孔隙和裂隙。 喉道是两个颗粒间连通的狭窄部分或者两个较大空间 之间的收缩部分。每一条喉道可以连通两个孔隙,而每一 个孔隙至少可以和三条以上的喉道相连接。 常见的孔隙喉道有四种: 、喉道仅仅是孔隙的缩小部分。 、喉道断面是可变收缩部分。 、片状或弯片状喉道。 、管束状喉道。,2、碳酸盐孔隙型,孔隙类型分两大类: 原生孔隙和次生孔隙。 喉道的大小和分布有四种类型: 、反阶梯型,平均孔喉直径为0.010.09um 、单峰细歪度型
2、,平均孔喉直径为0.091um 、单峰粗歪度型,平均孔喉直径为110um 、多峰型,平均孔喉直径为420um,C、洞穴型,洞穴形状不规则,其大小长宽不等。空间形态主要有 四种: 1、廊道型:洞穴长度宽度,都有一个延伸方向比 较稳定的主通道。 2、厅堂型:洞穴长度宽度,洞壁很少有溶蚀形态, 上部常呈参差齿状,洞顶比较平整。 3、倾斜型:洞穴长度宽度,洞顶向里倾斜,洞口 向外形成喇叭型,断面常呈三角形。 4、迷宫型:洞穴呈网状交织分布,没有一个明显得 主通道,也没有固定的延伸方向,各通道部规则交汇分叉, 互相连通,还有斜向洞穴上下交替发育,构成一个复杂的 洞穴系统。洞口、洞壁和洞顶的形状极不规则。
3、,二、漏失的影响因素,钻井过程中出现井漏有两种情况。 其一:地层存在天然漏失通道,井筒内泥浆作用在井 壁上的动压力超过地层漏失压力。 其二:井筒内泥浆作用在井壁上的动压力大于地层破 裂压力,泥浆压裂地层形成新的漏失通道。 地层漏失压力是指井筒内泥浆进入地层漏失通道所需 的最低压力。其值等于地层孔隙压力与泥浆在漏失通道中 流动时的压力损耗之和。 地层漏失压力的大小与以下因素有关:,影响地层漏失压力大小的有关因素:,1、地层孔隙压力的大小。 地层漏失压力随地层孔隙压 力的降低而降低。 2、地层天然漏失通道的大小、形态和漏层厚度。 3、泥浆的流变性能。 泥浆进入地层的流动阻力随泥浆的粘度、动切力的
4、增大而增高,漏失压力亦随之增高。 4、地层漏失通道中流体的流变性。 泥浆进入地层的流动阻力随地层流体粘度增高而增大。 5、漏失层井壁地层内、外泥饼的质量。泥饼越致密, 质量越好,漏失阻力亦越大。,三、堵漏的材料,堵漏材料是钻井工程防漏堵漏过程中必不可少的物质 基础。依据 其作用机理可将常用的堵漏材料分为六类,即 桥接堵漏材料、高失水堵漏材料、暂堵材料、化学堵漏材 料、无机胶凝堵漏材料和软(硬)塞类堵漏材料。 下面简单地介绍我们常用的桥接堵漏材料和暂堵材料 中的单向压力封闭剂。 A、桥接堵漏材料 桥接堵漏材料按其形状可分三大类: 颗粒状材料、纤维状材料和片状材料。,A、桥接堵漏材料, 颗粒状材料
5、: 常用的有核桃壳、焦炭粒、碎塑料粒、硅藻土、珍珠岩、石灰石、沥青等。它们在堵漏过程中卡住漏失通道的“喉道”,起“架桥”作用,因此又称为“架桥剂”。 纤维状材料: 来源于植物、动物、矿物以及一系列合成纤维。如锯末、各种树木粉末、棉纤维、皮革粉、亚麻纤维、花生壳、棉籽壳、石棉粉、废棕绳等。它们在堵漏过程中起悬浮作用,在形成的堵塞中纵横交错、相互拉扯,因此又称为“悬浮拉筋剂”。 片状材料: 云母片、稻壳、玻璃纸、鱼鳞等。它们在堵漏过程中主要起填塞作用,因此又称为“填塞剂”。,桥接堵漏材料的作用原理,桥接堵漏材料在封堵漏失层的过程中属机械堵塞,其 作用机理包括以下几个方面: 1、挂组“架桥”作用 2
6、、堵塞和嵌入作用 3、渗透作用 4、在滤饼中的“拉筋”作用 5、膨胀堵塞作用 6、“卡喉”作用,挂组“架桥”作用 作为“架桥剂”的颗粒状桥接堵漏材料,在通过地层中漏失通道时,能在其凹凸不平的粗造表面及狭窄部位产生挂阻并“架桥”。所谓“架桥”,不仅仅指的是颗粒材料“单板”式的“架桥”,多数情况下是多颗粒材料相互支撑,相互依托的堆砌式“架桥”。由于颗粒状材料质材硬,力臂短、应力分散,因此一旦“架桥”,就具有相当强的抗压能力,在其它材料的配合作用下,能有效地封堵漏层。,桥接堵漏材料的作用原理,堵塞和嵌入作用 在“架桥”作用形成以后,仅仅形成了封堵漏失通道的基本骨架,漏失通道由大变小,由小变微,但还没
7、有彻底消除漏失通道的相互连通。这时,堵漏泥浆中的纤维状的纤维状材料、片状材料和细颗粒材料,在压差地作用下对“架桥”中的微小孔道和地层中的原有小裂缝进行嵌入和堵塞,从而完全消除井漏,达到堵漏的目的。,桥接堵漏材料的作用原理,渗透作用 堵漏泥浆中的桥接材料,具有增大泥浆高压失水的作用,形成较厚的滤饼。这些泥饼在压差的作用下,被挤入地层裂缝,形成楔塞,增强堵漏效果。 膨胀堵塞作用 桥接堵漏材料大部分属于木质纤维类物质,这些材料在水或水基泥浆的浸泡下,具有一定的吸水膨胀性。因此,当桥接堵漏材料被挤进地层裂缝形成“桥堵垫层”后,受到地层中液体的浸泡膨胀,可增加“桥堵垫层”的封堵能力。,桥接堵漏材料的作用
8、原理,在滤饼中的“拉筋”作用 堵漏泥浆在压差作用下形成滤饼填塞时,各类堵漏材料,尤其是纤维状和片状材料被夹在滤饼之中起到了强有力的“拉筋”作用,同时大大地加强了楔塞的机械强度。这样,由基本“桥架”和填塞物以及含有“拉筋”材料的滤饼共同在漏失通道中形成塞状的堵塞垫层,这种垫层在漏层中的移动十分困难,从而达到堵漏的目的。,桥接堵漏材料的作用原理,“卡喉”作用 地层中的孔隙、裂缝其形状不一,它们互相交错、延伸。对每一条漏失通道来说,始终有最窄小的部分即“喉道”,在此“架桥”就是我们所说的“卡喉”作用,桥塞堵漏剂材料就是针对这些“喉道”部位发挥架桥、堵塞、嵌入等作用来形成机械堵塞,从而达到消除井漏的目
9、的。,桥接堵漏材料的作用原理,颗粒状材料: 必须具有足够的抗压、抗张和抗剪切的强度才能承受由压差引起的弯曲应力和纵向应力。还必须具有足够的硬度,以防止其改变几何形态而降低堵漏效果。一般认为:颗粒状材料的最佳粒径为地层漏失通道开口的三分之一,那么漏失通道很容易被封堵。 纤维状材料和片状材料: 必须具有足够的强度,才能填塞住颗粒状材料的缝隙,而且必须具有足够的弹性和塑性,才能变形封堵大部分缝隙的有效流动面积。,对桥塞堵漏剂材料的主要功能要求,从上可以看出:单一材料的封堵能力往往是很有限的, 坚硬的颗粒状材料和易弯曲的纤维状和片状材料的复合物 才能提供最佳的封堵特性。 颗粒状、片状和纤维状堵漏材料之
10、比一般为521或 者632,其中片状和纤维状材料在堵漏泥浆中的加量不 要超过5,否则将大量吸水使泥浆变稠,导致泵送困难。 单一材料的加量在5时,已较大限度的发挥其堵塞能力。,对桥塞堵漏剂材料的主要功能要求,单向压力封闭剂是一种新型堵漏剂,主要用来封堵 砂岩、砾石层、破碎煤层、石灰岩等类地层的孔喉和微 裂缝。单向压力封闭剂是采用短棉绒纤维或将某种木质 纤维经化学处理和机械加工而制成的自由流动粉末,密 度约为0.3g/cm3,表面可被水所润湿,但不溶于水。单 向压力封闭剂在正压差的作用下面,能有效地封堵地层 中孔喉核微裂缝,在负压差的作用下,能自动解堵。,B、单向压力封闭剂,泥浆中加入单向压力封闭
11、剂,当井筒内泥浆的液柱压 力大于地层压力时,在压差作用下,泥浆中的胶体颗粒和 单向压力封闭剂进入地层,单向压力封闭剂的纤维物质在 孔喉或微裂缝中架桥形成垫层,泥浆中的胶体颗粒在垫层 上形成滤饼,封堵地层中孔喉或微裂缝,使其失去渗透性, 阻止泥浆向地层渗漏。当降低井筒内液柱压力,形成负压 差,在地层压力的作用下,地层中的流体将单向压力封闭 剂和胶体粒子推出孔喉和微裂缝,自动解堵,失去封堵作 用。,单向压力封闭剂的封堵机理,单向压力封闭剂堵漏是有方向性的。因而,在使用单向 压力封闭剂堵漏后,要防止起钻产生抽吸,再次引起井漏。 其封堵效果与纤维种类、形状、粒度分布、可塑性和空间等 因素关系密切。不规
12、则的纤维结构便于形成较好的骨架结构, 适当的大中小粒度分布比单一的粗纤维封堵要快,具有适当 的可塑性的颗粒比刚性颗粒形成的骨架结构好,具有空间结 构而又带有可塑性的纤维物质是较好的堵漏和防漏物质。 单向压力封闭剂的尺寸必须与漏层孔喉或微裂缝的尺寸 相匹配。它既可以单独使用,也可以与其它堵漏剂复配使用, 进一步提高堵漏效果。,单向压力封闭剂的特点,单向压力封闭剂封堵效果试验:,四、井漏的预防,五、井漏的处理,井漏是钻井工程中常见的井下复杂情况之一,为了更好地堵住漏 层,处理井漏时应注意以下几点: 1、分析井漏发生的原因,确定漏层的位置、类型及漏失程度。 2、在钻井中发生井漏,如果条件许可,尽可能
13、强钻一段,确保 漏层完全钻穿,以免重复处理同样的问题。 3、堵漏泥浆的配制必须按要求保质保量。 4、施工时如果能起钻,应尽可能采用光钻杆,下至漏层的底部。 5、施工过程中要不停地活动钻具,避免卡钻。 6、采用桥塞剂堵漏,要卸掉循环管线及泵中的滤清器、筛网, 以免堵塞憋泵。 7、憋压试漏时要缓慢进行,压力一般不能超过3MPa,避免造成 新的诱导裂缝。 8、施工完成后,各种资料收集齐全、准确。,对由于诱导裂缝产生的井下漏失,通常采取得措施有 以下几方面: 、降低泥浆密度。降低泥浆密度时应降低泵排量, 循环观察,不漏时再逐渐地提高泵排量至正常值,同时应 维持泥浆的各项性能。 、钻进浅层中胶结差的砂层
14、、砾石层或中深井段渗 透性好的砂层时,发生井漏,可提高泥浆的粘度、切力, 通过增大泥浆进入漏层的流动阻力来制止。也可配制高般 土含量的稠浆,挤入地层。 、深井钻进中井漏,在保证井壁稳定和携带岩屑的,五、井漏的处理,五、井漏的处理,前提下,降低泥浆的粘度、切力来减低环空压降和下钻时 激动压力来制止井漏。 、对于井垮划眼时,泵压高憋漏地层,应降低泵排 量。由于钻进速度过快、环空钻屑浓度过高引起的井漏, 在可能的条件下,增加泵排量或控制钻速。 、泥浆粘度较高或静止时间长的深井,一次下到底, 开泵过猛产生的井漏,应立即起钻静止,然后分段下钻循 环,并控制泵压,防止再次井漏。 、对由于加重不均匀而发生的
15、井漏,应立即起钻静 止,再次下钻到底加重时控制加重速度。,五、井漏的处理,对于存在自然漏失通道的井漏应采取堵漏的方法。 桥接材料堵漏法有挤压法和循环法。 1、挤压法 、尽可能照准漏层。 、根据漏失情况配制堵漏泥浆。堵漏泥浆量为覆盖 全部漏层再加1025 m3。 、确定漏失层段,将光钻杆或带大水眼的钻头的钻 具下至漏层顶部10300米的位置,泵入堵漏泥浆。在条件 许可时最好关井挤压,环空压力最好控制在 25 MPa,不 可超过井口和地层的承压能力。,挤压法,在压力能维持1030 min后泄压,起钻至安全井段静止。 如果井漏严重,钻具应下至安全井段。憋压达不到3 Mpa 时,先挤入堵漏泥浆的1/2,静止14小时,再以小排量 挤入1/4,如仍然不起压,可再挤一次。 、对于井漏不清的井,可注入较大量的堵漏泥浆覆 盖可能的漏失层段,然后关井挤漏。,循环法,循环法 循环法适用漏层刚钻开、渗透性的或小裂缝的多漏失 层段,漏层位置不清的漏失井段。在随钻堵漏时钻头必须 是大水眼。往泥浆中加入一定量的堵漏剂38,此时 的泥浆应具有一定的可泵性。固控设备要合适,防止除掉 堵漏材料。,
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