鉆孔沖洗及護(hù)壁堵漏(編輯修改稿)
2025-06-19 02:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 件下，由于體系中的不同部分存在著離子濃度差而產(chǎn)生的。 ① 沖洗液對(duì)巖層的水化作用 工程鉆探學(xué)課件 B 滲透水化 ： 頁(yè)巖與沖洗液接觸時(shí)，頁(yè)巖表面好像一個(gè)半滲透膜，當(dāng)巖層水和沖洗液之間存在含鹽濃度差時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生滲透水化。 滲透的方向是低離子濃度溶液的水分子向高離子濃度溶液中遷移 。當(dāng)用淡水泥漿作沖洗液時(shí)，頁(yè)巖中水的離子濃度高，泥漿中的水轉(zhuǎn)移到頁(yè)巖中去，從而造成頁(yè)巖的水化膨脹。反之，用高礦化泥漿作沖洗液時(shí)，頁(yè)巖中的水被吸出，造成頁(yè)巖的去水化。頁(yè)巖因去水化又會(huì)導(dǎo)至頁(yè)巖開(kāi)裂而造成孔壁失穩(wěn)。因此，必須保持頁(yè)巖中液體的離子濃度與沖洗掖的離子濃度平衡，才會(huì)有利于孔壁的穩(wěn)定。 ① 沖洗液對(duì)巖層的水化作用 工程鉆探學(xué)課件 三、鉆孔護(hù)壁堵漏的基本原理 孔壁失穩(wěn)的分析 孔壁失穩(wěn)機(jī)理： 3）影響孔壁失穩(wěn)的鉆井技術(shù)因素 沖洗液對(duì)巖層的直接沖刷，使孔壁巖層破壞并導(dǎo)至孔壁失穩(wěn)的程度，取決于沖洗液循環(huán)時(shí)在環(huán)空中的流速和流態(tài)。環(huán)空中上返速度大，易形成紊流，對(duì)孔壁的沖刷作用便大，不利于孔壁穩(wěn)定。而流速較小的層流，對(duì)孔壁的沖刷作用小，有利于孔壁穩(wěn)定。 ② 沖洗液對(duì)孔壁巖層的直接沖刷作用 工程鉆探學(xué)課件 三、鉆孔護(hù)壁堵漏的基本原理 孔壁失穩(wěn)的分析 孔壁失穩(wěn)機(jī)理： 3）影響孔壁失穩(wěn)的鉆井技術(shù)因素 壓力激動(dòng)是指在有液體的孔內(nèi)進(jìn)行升降鉆具時(shí)，因鉆具運(yùn)動(dòng)引起的孔內(nèi)某一點(diǎn)的液體壓力的驟增或驟減，這一現(xiàn)象稱為 壓力激動(dòng) ，產(chǎn)生的動(dòng)壓稱為 激動(dòng)壓力。 ③ 壓力激動(dòng)對(duì)孔壁的破壞作用 工程鉆探學(xué)課件 三、鉆孔護(hù)壁堵漏的基本原理 孔壁失穩(wěn)的分析 孔壁失穩(wěn)機(jī)理： 3）影響孔壁失穩(wěn)的鉆井技術(shù)因素 壓力激動(dòng)對(duì)孔壁的破壞作用是，由于下鉆時(shí)沖洗液在高速下落的鉆具的擠壓下產(chǎn)生高的沖擊動(dòng)能，使孔壁周圍巖層承受很高的擠壓力，孔壁由此而被壓裂。 起鉆時(shí)，粗徑鉆具如同一活塞，在鉆具高速上行時(shí)，使鉆頭下部的空腔產(chǎn)生負(fù)壓，對(duì)孔壁巖層產(chǎn)生抽吸壓力，孔壁周圍的巖層因失去原來(lái)的孔內(nèi)壓力平衡而造成垮塌。孔愈深，下鉆或起鉆的速度愈大，產(chǎn)生的擠壓壓力或抽吸壓力愈大，對(duì)孔壁周圍巖石的破壞也愈大。 ③ 壓力激動(dòng)對(duì)孔壁的破壞作用 工程鉆探學(xué)課件 三、鉆孔護(hù)壁堵漏的基本原理 穩(wěn)定孔壁的基本原理 依據(jù)對(duì)孔壁失穩(wěn)的機(jī)理分析，穩(wěn)定孔璧，必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施： (1) 根據(jù)孔壁巖層的性質(zhì)，建立孔內(nèi)各種壓力間的壓力平衡，以實(shí)現(xiàn)壓力平衡鉆進(jìn)； (2) 根據(jù)不同巖層產(chǎn)生失穩(wěn)的特征，選用合理的防塌泥漿，調(diào)整其組成及性能，并采用相應(yīng)的防塌措施。 (3)對(duì)于力學(xué)不穩(wěn)定地層，除采用與之相適應(yīng)的沖洗介質(zhì)和合理的鉆進(jìn)技術(shù)外，應(yīng)采用凝固性材料固結(jié)孔壁巖層，以提高孔壁巖層的穩(wěn)固強(qiáng)度，達(dá)到穩(wěn)定孔壁的目的。 工程鉆探學(xué)課件 三、鉆孔護(hù)壁堵漏的基本原理 穩(wěn)定孔壁的基本原理 維持鉆孔一地層間的壓力平衡，這是穩(wěn)定孔壁的有效方法。欲建立鉆孔一地層間的壓力平衡，首先必須了解在鉆井時(shí)，孔壁巖層受哪些力的作用，然后建立它們之間的平衡方程。鉆井時(shí)，依此平衡方程，針對(duì)不同地層采取各種技術(shù)措施和工藝方法，以維持此平衡方程。 1）壓力平衡護(hù)壁的原理 工程鉆探學(xué)課件 三、鉆孔護(hù)壁堵漏的基本原理 穩(wěn)定孔壁的基本原理 鉆井中孔壁巖層所受的力，除了上述的靜液柱壓力 (p W)、上覆巖層壓力（ p0）和孔隙壓力 (pp) 3種力之外，尚作用著下列各種作用力： (1) 沖洗液循環(huán)的環(huán)空壓力。 這是沖洗液在循環(huán)時(shí)，途徑鉆柱和孔壁之間的環(huán)空時(shí)所需克服的環(huán)空阻力?？朔俗枇Χa(chǎn)生的壓力降同樣作用在孔壁巖層上， 此環(huán)空壓力以 pc表示之。 1）壓力平衡護(hù)壁的原理 ① 孔壁巖層的受力情況 工程鉆探學(xué)課件 三、鉆孔護(hù)壁堵漏的基本原理 穩(wěn)定孔壁的基本原理 (2) 激動(dòng)壓力。 鉆具在孔內(nèi)升降時(shí)，由于鉆具的高速運(yùn)動(dòng)引起孔內(nèi)壓力的突然升降所造成的瞬時(shí)壓力值稱為激動(dòng)壓力， 以ps表示之。 (3) 泥頁(yè)巖的表面水化力。 泥頁(yè)巖形成時(shí)，其中的水份在高壓下被擠走，當(dāng)泥頁(yè)巖被鉆孔揭開(kāi)時(shí)，它與沖洗液相接觸，泥頁(yè)巖要水化吸水，吸水的力等于擠出水分時(shí)的壓力，此壓力即是泥頁(yè)巖的表面水化力，以 pH表示。 1）壓力平衡護(hù)壁的原理 ① 孔壁巖層的受力情況 工程鉆探學(xué)課件 三、鉆孔護(hù)壁堵漏的基本原理 穩(wěn)定孔壁的基本原理 (4) 滲透水化力。 鉆孔一地層系統(tǒng)中，孔壁上形成泥餅（或其他吸附膜）時(shí)，此吸附膜如同半透膜，在地層水與沖洗液間存在有含鹽量的差別時(shí)，便會(huì)因滲透壓力而產(chǎn)生滲透。此滲透壓力即為滲透水化力，以 pop表示。 上述各種力，在鉆井中有的不是同時(shí)作用的。為建立平衡方程，應(yīng)區(qū)分鉆孔靜止時(shí)、鉆進(jìn)時(shí)、升降鉆具時(shí)及力學(xué)不穩(wěn)定地層和遇水不穩(wěn)定地層的不同情況。 1）壓力平衡護(hù)壁的原理 ① 孔壁巖層的受力情況 工程鉆探學(xué)課件 三、鉆孔護(hù)壁堵漏的基本原理 穩(wěn)定孔壁的基本原理 ① 非水敏性地層： 主要是物理力的平衡 P W≥p p（或 p W=p p+p t） 式中： p t—— 為安全而增加的附加壓力， p t=0. 5~3 Mpa； 1）壓力平衡護(hù)壁的原理 ② 穩(wěn)定孔壁的平衡條件 A 靜態(tài)情況 工程鉆探學(xué)課件 三、鉆孔護(hù)壁堵漏的基本原理 穩(wěn)定孔壁的基本原理 ② 水敏性地層 pw + pH ≤ pp + p 0 p m 或 p w +p H +p 0 p s≤ pp 式中： p 0 p m—— 沖洗液礦化度高于地層時(shí)的滲透水化力，指向鉆孔； p0 p s—— 泥頁(yè)巖水的礦化度高于沖洗液時(shí)的滲透水化力，指向地層； pH —— 頁(yè)巖表面水化力。 1）壓力平衡護(hù)壁的原理 ② 穩(wěn)定孔壁的平衡條件 A 靜態(tài)情況 工程鉆探學(xué)課件 三、鉆孔護(hù)壁堵漏的基本原理 穩(wěn)定孔壁的基本原理 ① 非水敏性地層
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