井壁提高地层承压能力.docx

《井壁提高地层承压能力.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《井壁提高地层承压能力.docx（6页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、井壁提高地层承压力量（一）适用条件地层承压力量凹凸是一个相对的概念。提高地层承压力量一般有以下几种状况：在裸眼井段：1、上部地层只能承受低密度泥浆才不漏,而下部将钻进高压地层或高坍塌压力地层。必需提高上部（己钻）地层的承压力量（或下套管或膨涨管封住上部地层）。2、钻进上部地层必需用高密度而下部地层不承压。必需提高下部（待钻）地层的承压力量（或下套管或膨涨管封住上部地层）。3、喷一漏同层而提高地层承压力量的操作可以随钻进行,也可仃钻进行（包括钻井正常而固井漏）。明显这是属于窄、负平安密度窗口才有的问题。其中喷一漏（气层）同层最为简单。我们钻井所遇到的承压力量低的地层大多数是裂缝发育及微裂缝发育的

2、地层.我们衡量地层是否承压的标准是在泥浆压力（静+动）作用下地层是否发生漏失。所以这种状况下地层承压力量P承与P破、P漏是全都的。提高地层承压力量P承就是提得P破或P漏。地层承压力量凹凸与岩石本体组成与力学性质无必定的联系。主要与地应力和地层裂缝及微裂缝发育状况亲密相关。（二）基本原理1.裂缝性地层承压力量低的机理（缘由）综合国内外相关讨论思路和成果,进行分析和讨论形成相应的熟悉、原理、思路和方法：.地层裂开（压力）与地层承压力量钻井工程中常把地层裂开压力（地层裂缝开启压力）作为地层承压力量的标志。即是泥浆柱压力（静+动）把地层压裂而造成漏失的压力。它是以漏失与否来衡量。因此，地层承压力量是指

3、钻井、完井中井眼地层防止（承受）泥浆柱水力压裂的力量。（2） .地层被压裂（承压力量低）发生的机理依据断裂力学和地层水力压裂的原理，地层被泥浆柱压裂的机理为： .井壁地层岩石表面存在有“缺陷、”瑕疵，包括地层岩石的解理、层面、裂隙。而地层中的自然存在和钻井所形成的各种微裂缝，微小裂缝则是影响突出“缺陷、”瑕疵,而闭合的各类自然裂缝更是如此。它们能引导工作液液相进入地层 .P呢（静+动）P地.且P泥（静+动）大于地层岩石的抗张强度（对于以脆性为主的岩石抗张强度并不大）。 .由于对地层的正压差使泥浆或泥浆滤液沿裂缝进入地层。若泥浆液相进入裂缝的速度泥浆液相沿裂缝缝面滤失速度，裂缝中液相体积不断快速

4、增加并垂直沿裂缝面方向对地层产生张应力（其大小由P泥和缝面大小打算），并在裂缝尖端产生应力集中。当此应力大于地层抗张强度，则发生水力尖劈作用。裂缝尖端不断向地层深部进展漫延，形成诱导裂缝而压开地层，并不断扩张、增大开度，达到致漏宽度；增加长度向内部延长，最终沟通地层内部漏失通道，产生漏失。表现出地层被压裂，和地层不承压。若泥浆液相进入裂缝的速度泥浆液相沿裂缝缝面滤失速度，裂缝中液相体积不断快速增加并垂直沿裂缝面方向对地层产生张应力（其大小由P呢和缝面大小打算），并在裂缝尖端产生应力集中。当此应力大于地层抗张强度，则发生水力尖劈作用。裂缝尖端不断向地层深部进展漫延，形成诱导裂缝而压开地层，并不断

5、扩张、增大开度，达到能导致漏失的宽度；增加长度向内部延长，最终沟通地层内部漏失通道，产生漏失（若未沟通，则卸压后泥浆反吐）。表现出地层被压裂和地层不承压。2.提高这类地层承压力量（P破、PQ的途径包含以下几项必要的内容。.防止诱导裂缝产生、扩张：.提高泥浆抑制性，降低地层水化程度，提高井下地层抗张强度，从而提高地层裂开压力（承压力量）。据讨论资料表明：设在井深3000米井段的泥页岩；若页岩不水化-水化，则：P破=2.53、1.46.提高泥浆对微小裂缝的即时（瞬间）、有效（K=O）封堵，阻挡泥浆液相进入地层“非致漏裂缝”通道：阻挡水力尖劈作用的发生。（微米级、纳米级的有效封堵）地层不被压裂,则承

6、压力量提高（目前作不到）（2）.对钻遇的致漏裂缝：在漏失中马上胜利封堵:即马上堵住漏失,且保证其不再被诱导压裂而再次漏失。漏失时泥浆中的固相粒子随泥浆同时进入裂缝,若泥浆中含有能“卡在裂缝狭窄处（架桥）的固相粒子,且含有大量能够发生“充填的各级粒子,则必定在狭窄处发生“架桥、充填作用而形成一“堵塞段（漏失不通畅）。若“堵塞段承压强度大于P戋一P地，且其孔隙小到不允许固相颗粒通过,则只发生液相渗流,漏失仃止。若“堵塞段渗透率k减小到泥浆滤液进入裂缝的速度小于沿缝面滤失速度，则不发生水力尖劈作用,不会再压漏地层。.若泥浆压力把“非致漏裂缝裂缝压裂诱导开启至产致漏程度（压漏地层）而发生漏失：发生漏失

7、的同时马上胜利封堵（即马上堵住漏失,且保证其不再被诱导压裂而再次漏失）。漏失时泥浆中的固相粒子随泥浆同时进入诱导裂缝,若泥浆中含有能卡在裂缝狭窄处（架桥）的固相粒子,且含有大量能够发生充填的各级粒子,则必定简单在入口不远处发生“架桥、充填作用而形成一堵塞段,若堵塞段承压强度大于P泥一P地，且其孔隙小到不允许固相颗粒通过,则只发生液相渗流,漏失仃止。若“堵塞段渗透率k小到泥浆滤液进入裂缝的速度小于沿缝面滤失速度，则不发生水力尖劈作用,不会再压漏地层。（4）.若“堵塞段渗透率k小到泥浆滤液进入裂缝的速度小于沿缝面滤失速度，使其“堵塞段”前端裂缝内流体因滤失而使其压力=地层压力,则:；渗滤仃止,水力

8、尖劈作用停止，裂缝不再扩张、延长，且裂缝闭合,则闭合压力作用在“堵塞段上。“堵塞段必需抗住裂缝闭合压力的挤压作用,否则由于“堵塞段压毁而使堵漏失败。因此,有效封堵自然致漏裂缝漏失与有效封堵诱导致漏裂裂漏失的要求有很大的不同!对封堵材料的要求也有很大的不同!3.填塞段嵌入裂缝中保持裂缝开度，好比向井眼周边打入一个楔子一样从而增加井眼周向应力,因此而增大地层裂缝开启压力（承压力量）。（应力笼理论）：式中：4P增大的裂缝开启压力（承压力量增加值）；W是裂缝宽度；R一裂缝半径；E-地层的杨氏模量；V地层的泊松比；通过计算分析发觉：裂缝宽度增大到Imm,半径在1m,对于深部（比较坚硬）地层可以提高井眼承

9、压力量=6.895MPa。（问题是.填塞段如何形成？）因此，综合以上分折,提高地层承压力量的思路：A.对自然致漏裂缝的准时胜利封堵；B.对诱导产生和扩张到致漏宽度的诱导裂缝进行准时胜利封堵；C.防止已堵裂缝的再次扩张和进一步扩大.即漏失进行的同时,马上在裂缝中形成堵塞段,快速堵住各类（自然和诱导）致漏裂缝而有效堵漏;同时使裂缝中的堵塞段的强度抗住裂缝闭合压力的挤压作用,且大于P泥一P地,且其渗透率,0（不必为0）oD.这不是真正提高了地层承压力量（不被压裂），而是在地层被压漏的瞬间（漏失很少）就堵住了它，且保证比处不再被压开，一方面保证了正常钻井和固井，从而在实际上解决了这类难题;另一方面也使

10、地层承压力量因之而有所提高。这些任务可以在钻井循环过程中解决（即随钻封堵防漏），也可在解决不了时仃钻堵漏。（三）方法提高地层承压力量的封缝即堵技术（裂缝即时有效封堵技术）1.裂缝即时有效封堵技术及要求：（1） .钻遇任一己知宽度的致漏裂缝和当诱导裂缝产生、渐渐扩大到致漏宽度而发生漏失时,都能作到在漏失很短的时间内（几分钟）、漏失量很小（12方）的状况下封堵住此裂缝。且其堵塞段抗压强度可以达到几十兆帕（纵向）和大于P猊一P地（径向）,其渗透率0（不必为0）。特称它为对裂缝的封缝即堵技术。（2） .被封堵的裂缝不会再被压开，而且它四周井周的地层承压力量也因之而有所提高。则地层承压力量因此而提高到所

11、需程度。它可以随钻进行,也可仃钻进行。2.裂缝即时有效封堵技术要点：技术本质：对裂缝的准时充填封堵，即各类桥塞粒子必需进入裂缝并在其中架桥后逐级充填直致将此裂缝完全“填死，所形成的“填塞段具有很高的抗压强度和很低的（、0）渗透率。而讨论表明:只要选择好与地层各级致漏裂缝相匹配的刚性架桥粒子系列和与之相匹配的填充粒子系列，并具有必要的浓度，保持必要的正压差，防止压力感动，掌握泥浆挤入速度，留意搅拌泥浆就可能实现“封缝即堵技术依据裂缝封堵机理,经讨论证明：对任全都漏裂缝可由一逐级分布的系列颗粒完成即时有效封堵（“单粒架桥、逐级填充）：单粒架桥f变缝为孔逐级填充f最终填“死架桥（桥塞）粒子外形一不规

12、章,粒状最好；尺寸一小于裂缝尺寸且与裂缝尺寸匹配；1223规章。抗压强度一打算堵塞段承压强度（刚性为宜，果壳粒子的承压力量不够,大理石、方解石.颗粒为宜）浓度一粒子个数/M3,可由试验确定；密度一适当.填充粒子：用以填充桥塞粒子架桥后留下的逐级空隙。为一粒级小于架桥粒子的级配按逐次递减分布的粒子（品质要求同前）系列（多级分散粒子的粒度分布曲线连续、平滑）。总用量23%.事实上往往针对地层大小各级裂缝的架桥粒子系列本身又是填充粒子系列。.协作部份片状,纤维状及可变形粒子.动态进行比静态进行的封堵效果好得多。.针对不同地层采用上述原理及材料通过试验可以评价确定出其详细配方（即各级粒子数量和比例）.

13、必需有一刚性、不规章颗粒状的专用材料系列,按地层状况进行进行选择使用，必需协作可以变形的微细颗粒和纤维状、片状的细颗粒。依据井下漏失情与井浆现状通过试验评价讨论优选其详细配方,优化工艺就可能实现“封缝即堵技术”,从而提高了地层的承压力量扩大3.“随钻封缝即堵提高地层承压力量”技术：在前述讨论成果的基础上产生的一种随钻提高地层承压力量（或漏失压力或裂开压力）,实现随钻防漏的一种新思路（作法）：主要目的是针对性的准时封住各类裂缝。在钻遇漏层的致漏裂缝（自然或诱导）发生漏失时,泥浆马上（在很短时间（1一2分钟）内），漏失很少量（1一2方）时快速）堵住自然致漏裂缝有效的堵住漏失并使“堵塞段抗压强度大于

14、裂缝的闭合压力（纵向）及Pw-P地（径向）且其渗透率很低（接近为0）,能制止其进一步扩大，称为“随钻封缝即堵技术；假如其整个过程很快,且漏失很小，则可看成为随钻防漏。前面的讨论己经证明这完全能实现其作用过程可简示如下：当钻遇致漏自然裂缝，泥浆在漏失中发生即堵,马上堵住漏失并防止它进一步扩大和恶化；当钻遇非致漏自然裂缝或微裂缝时，在裂缝没有被诱导发生（开启）和扩展到致漏宽度前不发生漏失，则此时泥浆堵漏和防漏作用不表现。一旦诱导裂缝宽度进展达到致漏程度时泥浆即堵效能则马上发挥而起到防漏作用。特点:必需要漏;在漏失发生的同时马上完成。.随钻封缝即堵技术：.全井使用：可随钻向全井泥浆中加入肯定级配的颗

15、粒系列来完成,主要针对诱导裂缝的产生（对诱导致漏裂缝实行封缝即堵）,颗粒级配一般0.10-0.50mm（C、D级刚性粒子）,加量约3-5%o留意泥浆性能的调控及振动筛的应用；.应用“封堵段塞”予测井漏井段,予先加入肯定量的含有高浓度各种级配粒子的泥浆段塞或发觉漏失时马上加入肯定量的含有高浓度各种级配粒子的泥浆段塞;此泥浆段塞为几方一十几方含有各种级配粒子的井浆,保证泥浆段塞对漏失井段作用10-20分钟来完成,主要针对“致漏裂缝”与诱导裂缝的产生,颗粒级配一般0.103.0Omm（A、B、C、D、E、F级刚性粒子）加量可大于10%。而无需仃钻。用后循环筛出。所用颗粒系列:架桥粒子及填充粒子的粒度大小与级配及、用量可按前述原理通过试验确定。在重泥浆中更简单实现。若自然致漏裂缝偏大（2-5mm）,一钻遇就表现出有进无出的恶性漏失，若“段塞”无效则应转入以此原理（依次增大架桥粒子的粒径）为依据的停钻承压堵漏。若致漏裂缝过大（5-10mm）则转入裂缝性地层恶性漏失的堵漏:比如采纳特种凝胶系列堵漏技术。3.仃钻“封缝即堵提高地层承压力量技术包括,完钻后固井前及钻遇过大的自然致漏裂缝发生漏失而转入的停钻堵漏和完