钻井液的受侵及处理2.docx
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钻井液的受侵及处理2
钻井液的受侵及处理
钻井过程中,常有来自地层的各种污染物进入钻井液,使其性能发生不符合要求的变化,这种现象称为钻井液受侵。
有的污染物严重影响钻井液的流变性和滤失性能,有的污染物能够腐蚀钻具。
最常见的是油、气侵、粘土侵
钙侵、盐侵和盐水侵,还有Mg2+,CO2、H2S和O2的污染。
因其中一些已作介绍,下面着重介绍CO2、H2S、O2、盐膏层和高压盐水层的污染及处理。
第一节CO2和O2的污染
一、CO2的污染
在许多钻遇的地层中含有CO2,某些处理剂分解也会使钻井液含有CO2气体。
是一种酸性气体,当其混入钻井液后会生成HCO3-和CO32-,即
CO2+H2O=H++HCO3-=2H++CO32
反应中生成的碳酸使钻井液PH值下降,其酸性比H2S强。
并且也和钻井液中的碱反应,生成碳酸氢钠。
CO2气体流入井内将大大降低或完全抵消钻井液中的碱性。
金属的腐蚀
概念:
金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
金属腐蚀的本质:
M-ne-=Mn+。
金属腐蚀的分类:
1、化学腐蚀:
金属跟接触到的气体或液体等物质(如O2、Cl2、H2S、SO2等),直接发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。
该过程很缓慢。
2、电化学腐蚀:
不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失电子被氧化而引起的腐蚀。
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属(或非电解质)直接接触
不纯金属或合金与电解质溶液接触(形成原电池)
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化的过程
较活泼金属被氧化的过程
实例
铁在高温下形成Fe3O4等
钢铁在酸性介质中的腐蚀,以及在潮湿空气中或海水中的腐蚀
相互关系
化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍,危害更严重
电化学腐蚀两种情况的比较(以钢铁在潮湿的空气中腐蚀为例)
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强
水膜酸性较弱或呈中性
电极反应
正极(碳)
2H++2e-=H2↑
O2+2H2O+4e-→4OH-
负极(铁)
Fe-2e-→Fe+2
溶液反应
Fe+2+2OH-=Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
失去部分水转化为铁锈(Fe2O3•nH2O)
发生情况
相对较少
非常普遍
的腐蚀机理为:
管材中的铁作为阳极被腐蚀,阳极放出氢气,其化学反应式如下:
Fe+H2CO3→FeCO3+H2↑
阴极反应:
2H++2e-→H2
随着H+的消耗,弱酸(CO2+H2O)将会继续电离补充。
阳极反应:
Fe→Fe2++2e-
温度:
游离二氧化碳的腐蚀受温度影响很大。
升高温度,腐蚀速率增加。
分压:
腐蚀速度还随着二氧化碳分压增加而增加。
复配:
水中同时含有O2、CO2腐蚀将会加重。
原因:
氧的电极电位高,易形成阴极,腐蚀性强;
去膜:
CO2使溶液呈酸性,破坏保护膜。
室内和现场实验均表明,钻井液的流变参数,特别是动切力受HCO3-和CO32-的影响很大,尤其高温下的影响更为突出。
一般随着HCO3-浓度的增加,τ0呈上升趋势;而随着CO32-浓度的增加,τ0则先下降后上升。
由于经这两种离子污染的钻井液性能很难用加入处理剂的方法加以调整,因此,只能用化学方法将它们清除。
通常加入适量Ca(OH)2即可清除这两种离子,由于pH值的升高,体系中的HCO3-先转变为CO32-:
2HCO3-+Ca(OH)2=2CO32-+2H2O+Ca2+
然后CO32-与Ca(OH)2继续作用,通过生成CaCO3沉淀而将CO32-除去:
CO32-+Ca(OH)2=CaCO3↓+2OH-
二氧化碳气体的检验方法:
将气体通入澄清的石灰水,能使澄清石灰水变混浊的气体就是CO2。
在处理钙污染时,是用CO32-除去Ca2+,而现在又用从Ca(OH)2电离出来的Ca2+除去CO32-。
这两者并不矛盾,恰恰表明在不同的受污染情况下,应采取不同的处理方法。
在容易引起CO2污染的井段,HCO3-和CO32-对钻井液性能的危害性明显大于Ca2+。
经证明,在容易引起CO2污染的钻井液中,应尽量保持Ca2+的浓度在50-75mg/L范围内。
CO2污染的现象
Ø钻井液中气泡增多;
Ø钻井液pH值下降,加烧碱提高PH值时,速度慢,加量大。
Ø钻井液粘度、切力上升,流动性能变差。
CO2污染的处理方法:
●若pH值适中加CaSO4,加量为0.00285mg/L;
●若pH值过低加Ca(OH)2,加量为0.00123mg/L。
●使用有内涂层的钻具,防止钻具的腐蚀。
●使用出除气器,降低CO2在钻井液中含量。
●
●
思考题:
1、CO2侵对钻井液性能有什么的影响?
2、CO2对钻具的腐蚀机理?
3、如何处理CO2侵?
二、O2的污染
钻井液中氧的存在会加速对钻具的腐蚀,其腐蚀形式主要为坑点腐蚀和局部腐蚀。
即使是在极低浓度的氧也会使钻具的寿命明显降低。
钻井液中的氧主要来自大气。
大气中的氧通过钻井液池、高压钻井液枪和钻井泵等设备在钻井液循环过程中混入,其中一部分氧溶解在钻井液中,直至饱和状态。
清水、低固相钻井液很容易吸取氧气;高粘度、高切力的钻井液不容易吸收氧气,但吸收以后又很难使氧气逸出,除非使用除气器才能除去。
通过实验表明,浓度为几个ppm的氧就足以引起明显的腐蚀,氧的含量越高,腐蚀速度越快。
如果钻井液中有H2S或CO2气体存在,氧的腐蚀速度会急剧增加。
氧腐蚀的化学方程式表示为:
4Fe+3O2=2Fe2O3
另一种氧腐蚀钻具的机理如下:
阳极Fe→Fe+2+2eFe+2→Fe+3+e
阴极O2+2H2O+4e→4OH-
将阳极和阴极的反应归纳在一起,则整个腐蚀电路的完整反应为:
4Fe+6H2O+3O2→4Fe(OH)3↓
如果PH值>4,则Fe(OH)3不溶于水,它可在金属表面形成保护层,则可抑制进一步的腐蚀。
然而,如果钻井液中含有大量的Cl-,它将防碍Fe(OH)3保护层的形成,会使腐蚀速度继续随O2的增加而加快。
氧腐蚀的特征是使铁生锈,在管材表面形成大片锈斑,由于表面的应力状态和小裂痕,小凹坑等会导致氧腐蚀造成很深的凹坑。
控制氧腐蚀的方法有:
●首先应考虑采取物理脱氧的方法,用除气器等设备,并在搅拌过程中尽量控制氧的侵入量。
●如果将钻井液的pH值维持在10以上也可在一定程度上抑制氧的腐蚀,这是因为在较强的碱性介质中,氧对金属铁产生钝化作用,在钢材表面生成一层致密的钝化膜,因而腐蚀速度明显降低。
●解决钻具氧腐蚀的最有效的方法还是化学清除法,即选用某种除氧剂与氧发生反应,降低钻井液中氧的含量。
常用的除氧剂有亚硫酸钠(Na2SO3)、亚硫酸铵[(NH4)2SO3]、二氧化硫(SO2)和肼(N2H4)等,其中以使用亚硫酸钠最为普遍。
它们之间的反应方程式如下:
2Na2SO3+O2=2Na2SO4
2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4
2SO2+O2+2H2O=2Na2SO4
N2H4+O2=N2+2H2O
●在钻具内壁或外表面涂一塑料涂层,钻井液与此涂层接触时,将钻井液中的氧隔开。
思考题:
1、O2对钻具的腐蚀机理?
2、O2腐蚀的影响因素?
3、控制氧腐蚀的方法有哪些?
第二节H2S污染
H2S是易致人死亡的仅次于氰化物的剧毒气体。
因此,为确保工作人员的绝对安全,必须了解其性质和来源。
一、H2S的物理性质及化学性质
(1)、颜色:
H2S是无色、剧毒、强酸性气体,人的肉眼看不见。
(2)气味:
它有一种特殊的臭鸡蛋味,浓度低也可以伤害嗅觉,固不能用鼻子监测该气体。
(3)密度:
它是一种比空气重的气体,相对密度为1.176g/cm3;
(4)爆炸极限:
当H2S气体以适当的比例(4.3%-46%)天然气:
6.5%----17%,氢气:
4%-74
与空气或氧气混合,遇火就会爆炸;
(5)可燃性:
易燃,燃烧时发出蓝色火焰,并产生有毒的SO2气体,SO2会伤害人的眼睛和肺;二氧化硫
无色气体;相对密度为2.264;辛辣刺激气味;毒性比硫化氢(H2S)弱;易溶于水,生成亚硫酸;分子量64.1;熔点-72.7℃;沸点-10℃;不助燃。
二氧化硫8小时加权平均值2ppm,超15分钟短期暴露量平均值5ppm。
(6)可溶性:
可在液体中溶解,溶解度与温度、气压有关;
(7)沸点:
液态的H2S沸点很低,故通常为气态。
二、职业性安全暴露极限及毒气的强度等级
H2S气体的职业性直接暴露的安全规定如下:
(1)、10ppm限时加权平均值是日工作8h的暴露安全极限。
倘若不超过20ppm安全暴露工作极限,工人可在限时加权平均值为10ppm的气体中暴露工作8h。
(2)、15ppm为短期暴露限制,日工作8h内不能超过4次接触,每次接触不能超过15min,每次间隔时间不少于60min。
(3)20ppm是最大暴露限制,没有人能在20ppm的H2S气体中停留,在19ppm的H2S气体中人们可停留很短的时间,且必须按照职业性直接暴露的安全限制去做。
不同浓度的H2S气体对人体的影响(毒性等级)见表1。
表1 毒性等级
H2S浓度/PPm
人体安全情况
1
有明显难闻的气味
10
暴露工人作8h尚可
20
暴露工作的最高限度
100
2-5min失去嗅觉、咽喉肿痛、头痛、恶心
200
迅速失去知觉、眼痛、咽喉痛
500
失去理智和平衡能力;2-15min呼吸困难(需人工呼吸)
700
立刻神志不清;大、小便失禁;抢救不及时将导致死亡
1000
知觉立即丧失;抢救不及时将导致死亡或大脑永久性损伤
三、H2S气体对钻井液的污染
H2S主要对水基钻井液有较大的污染,它会使钻井液性能发生很大的变化。
如密度降低、值下降、粘度上升,颜色变为瓦灰色、墨色或墨绿色。
H2S主要来自含硫地层,此外,某些磺化有机处理剂以及木质素磺酸盐在井底高温下也会分解产生H2S。
它对钻具和套管有极强的腐蚀作用。
因此,一旦发现钻井液受H2S污染,应立即将其清除。
清除的方法是加入适量烧碱,调整钻井液pH值大于10。
H2S腐蚀:
H2S的水溶液呈酸性,它能电离出氢离子:
H2S≒H++HS-
HS-还能继续离解:
HS-≒H++S-2
生成的S-2与金属作用生成FeSX黑色沉淀。
但危害更大的是氢脆腐蚀破坏。
腐蚀电池产生的氢聚集在阴极,一部分吸收电子变成分子状态,以气体逸出。
但是有一部分氢原子可能渗入到钢的内部。
进入钢材内部的氢原子遇到非金属杂质、微裂纹、空隙、晶格错断或其他缺陷时,就集合氢分子,,体积比氢原子膨胀20倍,氢浓度达到临界浓度时,钢材内压力升高达几十兆帕,于是钢材内部的微裂缝增多并扩展,使钢材强度下降,钢材变脆而发生断裂,这种现象称为氢脆。
并非钢铁材料放入含硫化氢的介质后就立即发生脆裂,相反,却需要经过一个反应期,这段时间的长短随钢材应力的大小、材质强度的高低和钢材吸附氢离子的多少而变化。
(1)材料的应力状态不管是承受应力或残余应力,应力越大,破坏速度越快。
而应力低于一定数值时,则不会发生氢脆,这个临界应力值由钢的强度决定。
(2)材料的抗张强度和硬度钢的强度和硬度越高,越易发生氢脆,如果抗张强度低于600帕,洛氏硬度小于Rc22,则不会发生氢脆。
为了防止硫化氢应力腐蚀而使用高强度管材是错误的,而且是有害的。
(3)氢的浓度氢的浓度越高,则破坏速度越快;而当钻井液中H2S浓度很高时,硫化氢应力破坏就是一个严重的问题。
在钻进过程中,硫化氢既可以以硫化氢水溶液的形式又可以以气体的形式进入井眼,通常是以天然气中的杂质的形式进入井眼。
无论在什么情况下,硫化氢进入井内都是不希望发生的现象,它会引起钻井液性质的变化,钻井设备的腐蚀等。
由于硫化氢毒性很大,它的逸出会对人体、动物和植物造成危害。
在钻开含硫化氢的地层时有时候会有下述现象发生,在很短的时间钻井液就会发生稠化,直至不能流动,并且不适宜再次进入循环。
实验研究表明,在硫化氢侵入的情况下,钻井液粘度会明显上升而PH值下降。
在钻井液滤液PH值小于6时,钻井液变成膏糊状。
由于这些膏糊具有非常高的粘度,它们会象网膜一样缠住搅拌器的叶片。
在硫化氢大量从地层中逸出的条件下,如果钻井液的PH值接近7,则会在井筒围岩的内层形成具有高粘度和底PH值的钻井液凝块,这种凝块甚至可以成为钻具遇卡的原因。
室温下的室内研究数据表明,在保持钻井液PH值大于9的情况下,侵入数量不太大的硫化氢并不引起钻井液的粘度和结构—力学性质的明显变化。
所以,如果预计有硫化氢气体存在,钻井液的PH值应该保持在10以上。
硫化氢与烧碱的反应如下:
PH=7.0:
H2S+NaOH→NaHS+H2O
PH=9.5:
NaHS+NaOH→Na2S+H2O
为了硫化氢对钻具的腐蚀,可采取如下措施:
(1)加入碱式碳酸锌其防止硫化氢腐蚀的机理是Zn+2与S-2生成ZnS黑色沉淀。
这个反应进行得很快,而且可以在钻具上生成Zn(OH)2薄膜,起到保护作用。
使用时最好是将PH值控制在9---11范围内,否则钻井液中Zn+2太多,会使粘土颗粒絮凝,影响钻井液性能。
当钻井液中H2S含量为0---100ppm时,加入量约为0.8—1.0%,可使腐蚀速度减缓90%。
碱式碳酸锌在我国四川使用时收到很好的效果,其加量一般维持在1—2%。
(2)加入海绵铁即磁铁粉Fe3O4,表面积很大,每克的表面积大于10m2,与硫反应生成,反应式随PH值变化。
PH值>7:
Fe3O4+4H2S→3FeS↓+4H2O+S↓
S+FeS→FeS2↓
PH值<7:
Fe3O4+6H2S→3FeS2↓+4H2O+2H2↓
一般加量为3—12%。
PH值<7除硫效果好,PH值为8—12时,除硫效果仅为20—35%。
因为H2S为酸性物质,当PH值为7或低于7时,H2S可以稳定存在,而当PH值提高到9.5或更高时,H2S就要转变为碱式硫化物形式,从而降低其腐蚀作用,但不能完全消除。
此外,还可以使用成膜剂将金属表面保护起来。
第三节钻遇盐膏层及对策
一、钻遇盐膏层的征状
在油、气田勘探开发的过程中,各个地区都不通程度地钻遇盐膏层井段,往往由于盐膏层的溶解、井壁坍塌、岩盐的塑性变形和软泥岩的水化、膨胀、缩径等,给钻井工作带来了一系列的困难。
盐膏层在全国分布广泛,且岩石矿物沉积复杂,其厚度也由数米、数十米至上百米,累计厚度有时达上千米。
其埋藏深度也不一样,有时几百米井深即可钻遇,有时却要几千米才能钻遇。
其岩性特点复杂,如米花糖结构:
膏层、岩盐、泥岩、页岩、芒硝、砂岩及其他岩性频繁交互,并有高压盐水层等。
含有以氯化钠为主及其它水溶性无机盐类(如氯化钾、氯化镁、氯化钙、石膏及芒硝等)的地层称为盐膏层。
我国江汉、中原、青海、四川、华北、胜利、新疆、长庆、塔里木等油田的部分构造上均钻遇盐膏层。
其埋藏深度从地表至5000米不等。
纯盐膏层总厚度从几十米到二千多米,单层厚度从几厘米至八十多米。
盐层大多为纯氯化钠,有时亦以事盐(含氯化钾、氯化镁、氯化钙等)存在,经常与石膏、芒硝共存。
以往钻进这类地层时经常出现下列征状:
(1)泥浆性能恶化,极易发生粘卡事故。
1970年以前,江汉油田五场构造存在大段盐膏层中所钻的井,绝大部分都发生过粘卡或套管事故。
(2)使用饱和盐水泥浆和欠饱和盐水泥浆钻进时,出现起下钻遇阻卡,甚至在使用油包水泥浆钻进盐膏层时,如措施不当,照样发生卡钻。
例如中原油田濮深2井,444.5mm钻头钻至2800米,因下套管遇阻,339.725mm套管仅下至2777.4m。
采用密度为1.72-1.83g/cm3、粘度为33-36s、滤失量为2ml的低胶性油包水泥浆钻至3018m以后,经常出现接单根遇阻卡,放不到底,钻至3084米,上提遇卡,转动有蹩劲,上下活动4.7h后,钻头在3071.8m处卡死。
我国部分油田钻遇盐膏层时所发生的卡钻事故见表4-69。
这些事故大多数发生3000m以下的深井段的盐膏层或含盐膏泥页岩中。
(3)电测遇阻卡,固井质量差。
中原油田从1976-1980年在文东地区共钻10口井,其中9口井因电测无法下至井底面没能取得测井资料。
盐膏层井段井径不规则,水泥浆顶替效率差,固井合格率低。
(4)挤毁套管
如中原油田东濮凹陷北部,就有44口井在盐层发生套管损坏。
我国部分油田在盐膏层的卡钻情况
油田
构造
钻井时间
钻进盐膏层时所发生卡钻与所报废井情况
胜利
辛镇凹陷
1977年以前
共钻3口井,因卡钻报废2口井,另1口井因电测遇阻卡而无法取得电测资料
华北
高家堡
1974-197年
共钻3口井,发生卡钻11次,卡死5次,均因找不到落鱼或无法处理而提前完钻,其中家4井因卡钻3次均未成功,其中留落鱼3条
江汉
王场广华寺
1972年以前
2口超深井均因盐岩塑性流动和高压盐水重结晶而发生卡钻,被迫原钻具完井
新疆
库车
1978-198年
共钻3口井,发生卡钻6次,报废2口井
四棵树凹陷
1986-197年
共钻3口井,卡钻5次,其中4次用爆炸松扣套铣解卡,1次用水基解卡剂解卡
中原
文东
1977-198年
共钻11口井,发生卡钻13次,报废4口井,侧钻3口井,事故完井3口
青海
狮子沟
1983年
狮深18井卡钻报废
四川
川中地区
1984年以前
钻进盐层发生阻卡,其中广参2井与广深1井分别遇卡11次与6次,经划眼与泡淡水泥浆解卡
塔里木
南喀
1988-198年
南喀1井钻进4648-4923米盐膏层,共发生7次卡钻,仅1次泡淡水解卡,其余6次均无法解卡而被迫侧钻
(5)井喷、井漏
由于盐层下面往往是高压油气水层或低压层,这些砂岩、泥岩层压力系数、破裂压力各不相同。
为防止盐膏层塑性变形,必须采用高密度泥浆,因而钻进该组地层时(如技术套管没全部封住盐膏层),极易发生井喷、井漏、从而加剧了钻井过程中的井下复杂情况。
二、盐膏层的危害
(1)盐膏层溶解后使井径扩大,对携带岩屑不利,易形成假井壁,给起下钻带来困难,有时甚至发生沉砂卡钻或砂桥卡钻。
(2)岩盐、泥页岩的混杂夹层中,岩盐被溶解后使岩盐上部的泥页岩失去支托而易发生井壁坍塌;对于含盐膏、岩盐、泥岩的井段,由于盐膏溶解造成蜂窝状,使泥页岩整体结构强度显著降低而引起井壁跨塌。
(3)盐膏层井段中的泥页岩,伊利石矿物含量较高,而起胶结作用的蒙脱石矿物含量较低,因而胶结性差,当钻井液侵入后易发生破碎剥落,使井壁不稳定。
(4)岩盐层在100ºC以上(相当于300m以上井深)可产生塑性变形或流动,钻开后易发生缩径;当盐膏层中的软泥岩被钻开后,其内部的封闭压力被释放,也会发生缩径。
(5)盐膏、岩盐层下部常出现高压或高压盐水层,若控制不好易发生井喷。
(6)对钻井液严重污染,包括岩盐、石膏、盐水、高价阳离子及粘土对钻井液的污染,可使钻井液粘度、切力、滤失量上升,性能变化幅度大。
(7)地质资料失真,影响固井质量,且对油层污染也较严重。
(8)进入盐膏层后,较盘负荷加重,有时倒车,稍一停止钻具即有卡钻现象;有时会有泵压不稳甚至蹩泵现象。
三、我国盐膏层分类及钻井过程所引起的各种复杂问题
我国所钻遇的盐膏层由于沉积环境及所经受构造运动不同,所形成盐膏层亦不相同,按纯盐层厚度,盐膏层特点,夹层情况可按其分为两大类,各类盐膏层在钻井过程所遇到的井下复杂情况各不相同:
第一类:
盐岩为大段结晶盐(可为纯氯化钠,亦可含其它盐类(如氯化钾、氯化钙、芒硝等),较纯,单层厚度较大,一般为几十米,岩性比较稳定,纯盐层之间夹层亦比较厚,大多是一易水化膨胀、分散而成岩性较好的地层。
例如江汉油田五场、广华寺构造,盐层以泥岩间互,泥岩以含伊利石为主,占93%-99%(大部分为98%-99%),其余为1%-7%绿泥岩。
使用盐水钻井液钻进,泥岩段井径规则,接近钻头直径,而盐膏层井径扩大。
又如四川川中地区盐岩层之间的夹层为白云岩、石灰岩,不易坍塌。
钻遇这类浅部或中深井段盐膏层,井下情况比较正常。
但钻遇深部盐层时,钻进、起下钻易发生阻卡,严重时发生卡钻。
如卡在盐层井段,只要遇阻时下压吨位不要过大,一般可采用注入淡水、淡水钻井液或淡水胶液解卡;若下压位过大,可卡在含盐泥岩段,则泡淡水,解卡剂均很难解卡。
第二类为复合盐膏泥岩层,层次多且层深,岩性弯化大,往往由薄层盐岩、盐膏,石膏、芒硝、泥岩、含盐膏泥岩等多种岩性所组成,例如中原油田濮深二井S33盐层,埋深2780-3084米,厚304米,共由170个小层十种岩性所组成,平均每层厚度为1.79m,其中盐膏占36.2%,泥岩占54.6%,油页岩、砂岩等占9.2%。
上述各种泥岩的矿物发大多由伊利石、伊蒙混层、绿泥石、柯绿泥岩所组成,吸水膨胀,部分含盐泥岩24h的膨胀率可达36%,遇水易分散,回收率仅8%左右。
个别地区(如青海狮子沟)则由伊利石与绿泥岩所组成。
石膏单独成层很薄,普遍夹在盐岩或泥岩中。
钻进这类复合盐膏泥岩层,井下情况极为复杂,经常起下钻遇阻卡,卡钻。
以生卡钻前具有以下特征:
(1)钻时较快,时有蹩跳;
(2)泵压忽高忽低;
(3)钻屑增多或不返;
(4)转盘负荷变重,停转倒车严重,提不起,转不动,当即卡死;
(5)泥浆粘切上升,滤失量增大,泥饼增厚,氯离子升高;
(6)上下活动阻卡不消除,甚至卡死;
(7)停泵、倒泵、井下情况立即恶化,甚至卡死;
(8)转盘卸扣有倒车;
(9)接单根放不到底;
(10)卡死后泵压大都正常,泡油、水、酸、解卡剂等均无效果,套铣倒扣亦往往因卡套管而失败。
四、钻遇盐膏层时出现井下复杂情况原因分析
通过对我国各油田钻盐膏层实践的调研与分析,钻盐膏层钻出现的各种井下复杂情况是由下述原因所引起的。
1、盐的溶解
使用欠饱和盐水泥浆钻进时,盐极易溶于水中造成;
(1)泥浆性能恶化,滤失量、粘度、切力上升,泥饼弯厚,泥饼摩擦系数增大,从而易造成粘卡事故。
(2)井径扩大,其扩大率往往高达100%-300%,而泥岩段井径扩大率小,因而形成严重的糖葫芦井眼,造成电测遇阻,固井质量差。
(3)井塌、卡钻。
含盐泥岩、含泥盐岩及盐胶结的同生角砾岩等均会因盐被溶解而发生泥岩与角砾坍塌。
若坍塌严重,塌块多而大,不能及时带离井底,就有可能在钻井过程发生卡钻。
2、盐岩的塑性变形
盐岩是一种具有塑性特点的地层,当其埋藏深度较深而被钻穿后,由于它的高度延展性能,盐岩几乎可以传递其上覆地层的全部覆盖负荷的重量。
若当时使用的泥浆液柱压力不足以控制住这种塑性流动时,就会引起塑性变形,使井径缩小,这就是盐岩所具有的蠕变特性。
所谓蠕变是指材料在恒应力状态下,变形随时间而逐渐增大的一种变形性态。
通常岩石的弹性变形也会引起缩径,但弹性变形是短时间的问题,且变形量小。
岩盐在深部高温高压作用下,即使井壁上应力仍处于弹性范围,但由于其有蠕变特性,因此也会导致井眼随时间而逐渐缩小。
当应力足够大时,会在晶粒界面及矿物颗粒界面发生滑动,这一变形的结果使蠕变曲线向较大变形的一侧反弯,进入不稳定状态,最后使晶界松散、脱落,导致材料的破裂。
一般认为盐岩层的塑性变性变性变形在低温状态是以矿物界面发生滑动,这一变形的结果使蠕变曲线向较大变形的一侧反弯,进入不稳定状态,最后使晶界松散、脱落,导致材料的破裂。