常用鉆井液完井液技術(shù)

常用鉆井液完井液技術(shù)中原油田鉆井二公司2009年08月常用鉆井液完井液技術(shù)第一部分鉆井液完井液概述第二部分常用鉆井液體系介紹第三部分鉆井液常遇的污染及處理第四部分復(fù)雜情況預(yù)防及鉆井液處理第一部分鉆井液完井液概論一、鉆井液完井液的概念二、鉆井液的類型三、鉆井液的組成四、鉆井液常規(guī)性能五、鉆井液技術(shù)的發(fā)展概況

第一部分鉆井液完井液概述一、鉆井液完井液的概念

(一)、鉆井液

鉆井液（Dri11ingF1uid）是指油氣鉆井過程中以其多種功能滿足鉆井工作需要的各種循環(huán)流體的總稱。鉆井液又稱做鉆井泥漿（DrillingMud），或簡稱為泥漿（Mud）。鉆井液最基本的功用有以下幾點：

1．?dāng)y帶和懸浮巖屑

2．穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力3．冷卻和潤滑鉆頭、鉆具4．傳遞水動力5.保護(hù)油層和保護(hù)環(huán)境（二）、完井液

新井從鉆開油氣層到正式投產(chǎn)前用于井眼的流體稱為完井液（CompletionFluid）。從廣義上講，在作業(yè)期間任何接觸生產(chǎn)層的流體都稱為完井液，在實際生產(chǎn)過程中，通常將試油以前所用的接觸油氣層的外來液體稱為完井液。完井液的主要作用是：控制地層壓力、減少對油層滲透率的危害、保持井眼穩(wěn)定、將固相顆粒輸送到地面、防腐蝕等。同時完井液要與油層性質(zhì)相適應(yīng)，還要防止乳狀液和難溶鹽的生成。二、鉆井液的類型

按其密度大小,可分為非加重鉆井液和加重鉆井液。按與粘土水化作用的強弱,可分為非抑制性鉆井液和抑制性鉆井液。按其固相含量的不同，可分為低固相鉆井液和無固相鉆井液。按其流體介質(zhì)的不同，可分為水基鉆井液、油基鉆井液和氣體型鉆井流體等三種類型。后來又出現(xiàn)了一類合成基鉆井液。鉆井液類型1、分散鉆井液2、鈣處理鉆井液3、鹽水鉆井液4、飽和鹽水鉆井液5、聚合物鉆井液6、鉀基聚合物鉆井液7、油基鉆井液8、合成基鉆井液9、氣體型鉆井流體10、保護(hù)油氣層的鉆井液

鉆井液的體系分類沒有嚴(yán)格的規(guī)定，多以其主要處理劑的名稱命名。如“鉀鹽聚合物鉆井液”、“陽離子聚合物鉆井液”、“兩性離子鉆井液”等名稱，實際都可以歸類于“聚合物泥漿”類。同時由于鉆井液中含有懸浮體顆粒，膠體顆粒，離子顆粒，在鉆井過程中這些不同狀態(tài)的顆粒會隨地層的特性而改變，更會受人為加入處理劑的特性而改變。所以說對體系的分類方法應(yīng)辯證的分析。體系是服從于地下安全需要的，體系名稱是代表著一種主要矛盾方面的傾向。必要時應(yīng)及時調(diào)整“體系”以適應(yīng)井下情況。三、鉆井液的組成水：淡水海水咸水飽和鹽水土：主要使用鈉基膨潤土，特殊情況使用有機土和抗鹽土化學(xué)處理劑：

無機鹽:如Na2CO3、KCl、NaCl等

化學(xué)產(chǎn)品：高分子聚合物類、纖維素類、褐煤類、淀粉類加重材料：重晶石、石灰石、鈦鐵礦粉、液體加重劑油：可增泥漿潤滑性，降濾失量，在油基泥漿中作為連續(xù)相氣體：一般在氣體鉆井液中使用。四、鉆井液常規(guī)性能

按照API推薦的鉆井液性能測試標(biāo)準(zhǔn)，鉆井液常規(guī)性能包括：1、鉆井液密度。2、鉆井液漏斗粘度。3、鉆井液塑性粘度。4、鉆井液動切力。5、鉆井液靜切力。6、鉆井液API濾失量。

7、鉆井液HTHP濾失量。8、鉆井液pH值。9、鉆井液堿度。10、鉆井液含砂量。11、鉆井液固相含量。12、鉆井液膨潤土含量。13、鉆井液濾液中各種離子的濃度等。

五、鉆井液技術(shù)的發(fā)展概況1914～1916年，清水作為旋轉(zhuǎn)鉆井的洗井介質(zhì)，即開始使用“泥漿”。從20～60年代，以分散型水基鉆井液為主要類型的階段 細(xì)分散體系向粗分散體系的轉(zhuǎn)變，同時出現(xiàn)了早期使用的油基泥漿。其中有代表性的技術(shù)措施包括：（1）1921～1922年，重晶石和氧化鐵粉開始用作加重材料；（2）1926年，開始使用膨潤土作為懸浮劑；（3）1930年，研制出最早的泥漿處理劑—丹寧酸鈉；

（4）1931～1937年，研制出泥漿測量儀器；

（5）1944～1945年，Na-CMC（鈉羧甲基纖維素）降濾失劑；

（6）1955年，F(xiàn)CLS（鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽）作為稀釋劑，開始應(yīng)用于鉆井液中；

（7）從60年代開始，石灰鉆井液、石膏鉆井液和氯化鈣鉆井液等粗分散體系開始廣泛使用。

20世紀(jì)70-80年代，以聚合物不分散鉆井液為主要類型的階段聚合物鉆井液的出現(xiàn)標(biāo)志著鉆井液工藝技術(shù)進(jìn)入了科學(xué)發(fā)展階段。主要有以下類型：

（1）部分水解聚丙烯酰胺體系；

（2）氯化鉀聚合物鉆井液體系；

（3）羥乙基纖維素體系；

（4）聚磺鉆井液在此期間，油基鉆井液也有了進(jìn)一步的發(fā)展：

在50年代柴油為基油的油基鉆井液基礎(chǔ)上，

70年代—發(fā)展了低膠質(zhì)油包水乳化鉆井液，

80年代—低毒油包水乳化鉆井液。

在抗高溫深井鉆井液方面：

研制出三磺處理劑（國內(nèi)）、以Resinex為代表的抗高溫處理劑（國外），使深井鉆井液技術(shù)取得了很大進(jìn)展。

20世紀(jì)90年代以來，

（1）聚合物、聚磺鉆井液進(jìn)一步發(fā)展

（兩性離子、陽離子聚合物等）

（2）MMH鉆井液

（3）合成基鉆井液

（4）聚合醇鉆井液

（5）甲酸鹽（有機）鉆井液

（6）仿油基鉆井液（MEG等）

（6）硅酸鹽鉆井液

（7）氣體型鉆井流體第二部分

常用鉆井液體系介紹一、低固相聚合物鉆井液二、聚磺鉆井液三、氯化鉀聚磺鉆井液四、飽和鹽水鉆井液五、石膏鉆井液六、正電膠鉆井液七、油包水乳化鉆井液一、低固相聚合物鉆井液體系適用范圍：用于鉆進(jìn)層理裂隙不發(fā)育的易膨脹、強分散或不易膨脹、強分散、軟的砂巖與泥巖互層；已下技術(shù)套管的低壓儲層等。

1、陰離子聚合物鉆井液

基本組成：多元乙烯基共聚物類、水解聚丙烯腈、部分水解聚丙烯酰胺等特點：高分子量聚合物包被粘土或鉆屑，并提供鉆井液所需粘度、切力；中分子量和低分子量聚合物用于控制濾失量并控制粘度、切力。典型配方：膨潤土漿+0.10.3%KPAM+0.40.5%NPAN2、陽離子聚合物鉆井液

基本組成：高分子量與低分子量陽離子聚合物，以及淀粉等特點：陽離子聚合物具有極強的穩(wěn)定頁巖的能力，即強吸附、強抑制性；配合使用淀粉類處理劑調(diào)整濾失造壁性。典型配方：膨潤土漿+0.4%SP-2（陽離子聚合物）+0.4%CSW-1（低分子量有機陽離子）+1%改性淀粉3、兩性離子聚合物鉆井液

基本組成：高分子量和低分子量兩性離子聚合物，有時配合加入陰離子聚合物特點：利用聚合物中的陽離子基團(tuán)增強體系的抑制性，同時大量的陰離子、非離子基團(tuán)使體系保持穩(wěn)定。兩性離子聚合物與各種處理劑具有很好的相容性。典型配方：膨潤土漿+0.10.3%FA-367+0.050.2%XY-27+13%磺化瀝青類產(chǎn)品二、聚磺鉆井液體系

基本組成：高分子量聚合物（包括陰、陽、兩性離子聚合物）、中分子量聚合物降濾失劑、磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品和瀝青類產(chǎn)品等。特點：具有很強的抑制性、良好的造壁性、封堵能力、流變性和熱穩(wěn)定性，以及低的HTHP濾失量。聚磺鉆井液體系

典型配方：（1）陰離子聚合物鉆井液+12%SMP-1+12%SMC（或24%SPNH等）+24%磺化瀝青類產(chǎn)品（2）陽離子聚合物鉆井液+24%SPNH+12%FT-1（3）兩性離子聚合物鉆井液+23%磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品+13%磺化瀝青類產(chǎn)品（4）鉀胺基聚合物鉆井液+25%磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品+12%磺化瀝青類產(chǎn)品適用范圍：深井與超深井段；層理裂隙發(fā)育的泥頁巖、巖漿巖、砂巖、煤層等。三、氯化鉀聚磺鉆井液

基本組成：KCl、聚合物、降粘劑、磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品、磺化瀝青類產(chǎn)品等。特點：利用KCl中鉀離子和聚合物的協(xié)同作用，可有效抑制蒙皂石或伊蒙無序間層礦物水化膨脹，防止地層坍塌。適用范圍：蒙皂石或伊蒙無序間層礦物含量高的強水敏易坍塌地層。氯化鉀聚磺鉆井液

典型配方：（1）、KCl聚磺鉆井液：膨潤土漿+0.51%PAC-141+0.51%SK系列產(chǎn)品+37%KCl（或2%硅酸鉀，0.2%磷酸鉀，0.5%醋酸鉀）+13%SMP+12%PSC+35%磺化瀝青類產(chǎn)品+0.10.5%KOH（2）、KCl兩性離子聚磺鉆井液：膨潤土漿+0.10.2%SK-2+0.51%SK-3+0.51%XY-27+5%SMP+1%SPNH+35%磺化瀝青類產(chǎn)品+10%KCl+KOH（調(diào)pH值）（3）、KCl陽離子聚磺鉆井液：膨潤土漿+0.3%PHP+0.3%CPA+0.5%HPAN+0.81.2%陽離子聚合物+0.40.6%低粘CMC+0.8%FT-1+0.81.2%SLSP+0.40.6%Span-80+24%KCl+24%超細(xì)CaCO3四、飽和鹽水鉆井液

基本組成：NaCl等無機鹽、抗鹽的降粘劑與降濾失劑、磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品、磺化瀝青類產(chǎn)品、改性淀粉、鹽抑制劑等特點：可有效地抑制鹽的溶解和封堵層理裂隙，防止含鹽膏地層井徑擴大與井壁坍塌所引起的各種井下復(fù)雜情況與事故，并可提高固井質(zhì)量。適用范圍：大段含鹽膏地層飽和鹽水鉆井液

典型配方：（1）、膨潤土漿+22.5%改性淀粉+11.5%CMC+鹽至飽和（2）、飽和鹽水聚磺鉆井液：膨潤土漿+22.5%改性淀粉+22.5%磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品+0.20.4%KPAM（或CPA、MAN-101、SK等）+1.52%磺化瀝青類產(chǎn)品+1.52%SMC+0.30.4%鹽抑制劑+0.5%潤滑劑+0.30.5%NaOH+鹽至飽和（有時根據(jù)需要，加入適量SMT、FCLS及改性石棉等（3）、飽和鹽水兩性離子聚磺鉆井液：膨潤土漿（膨潤土含量5060g/l）+0.10.2%JT-888+1%SDX+0.5%CMC+0.4%NaOH+鹽至飽和+重晶石至所需密度五、石膏鉆井液

基本組成：石膏、SMC、SMP、SMT、FCLS等特點：利用同離子效應(yīng)，通過加入石膏來抑制地層中石膏的溶解典型配方：膨潤土漿+1.21.8%FCLS+0.30.4%CMC+1.22%CaSO4?2H2O+0.20.5%NaOH+重晶石至所需密度使用范圍：用于鉆進(jìn)大段石膏層六、正電膠鉆井液

基本組成：膨潤土、混合金屬層狀氫氧化物（MMH）、降濾失劑、降粘劑特點：MMH能提供獨特的流變性能，并具有很強的抑制地層水化分散的能力；需配合使用不破壞MMH—粘土復(fù)合體結(jié)構(gòu)的降濾失劑控制濾失量。正電膠鉆井液

典型配方：膨潤土漿+0.050.1%MMH+0.5%（低粘）CMC或改性淀粉+0.5%NPAN+0.5%潤滑劑適用范圍：層理裂隙發(fā)育的地層，膠結(jié)差的礫石層等七、油包水乳化鉆井液

基本組成：柴油、有機土、乳化劑、輔乳化劑、氯化鈣、水等特點：能有效抑制泥頁巖水化膨脹與鹽膏的溶解，具有良好的潤滑性和熱穩(wěn)定性。適用范圍：高難度深井、超深井、水平井、大位移井，水基鉆井液難以對付的強水敏性泥頁巖地層、大段含鹽膏地層等。油包水乳化鉆井液

典型配方：750920l/m3柴油（010號）+80250l/m3CaCl2水溶液（CaCl2濃度500g/l）+2035kg/m3油酸+2040kg/m3環(huán)烷酸酰胺+2025kg/m3烷基苯磺酸鈣+2030kg/m3有機土+1550kg/m3CaO+重晶石第三部分

鉆井液常遇的污染及處理一、粘土侵與處理二、鈣、鎂污染和處理三、水泥-石灰污染和處理四、鹽侵和處理五、硫化氫（H2S）污染的處理六、油氣侵與處理一、粘土侵與處理產(chǎn)生的原因鉆遇易造漿地層；鉆井液抑制性差；固控效果差；處理不及時，致使鉆井液粘土含量超過容量限，致性能惡化。粘土侵后的現(xiàn)象鉆井液密度升高；粘切急劇上升；鉆井液流動困難，甚至失去流動性；嚴(yán)重時引起縮徑，起鉆拔活塞。粘土侵與處理

預(yù)防與處理a、首先了解地層特點，搞好鉆井液設(shè)計，選用抑制性強的處理劑，抑制地層造漿。b、選用合適的大分子包被絮凝劑，將粘土顆粒通過絮凝沉除掉。c、使用好固控設(shè)備，四級固控應(yīng)連續(xù)運轉(zhuǎn)。d、鉆井液要及時維護(hù)，根據(jù)鉆井進(jìn)尺，及時補充清水或膠液。e、發(fā)生粘土侵后可采取置換部分鉆井液的方法處理，同時也可以加入適量稀釋劑進(jìn)行處理。另外要分析原因，是處理劑的問題要更換處理劑，是固控設(shè)備的問題，要予以整改。二、鈣、鎂污染和處理

污染的來源a、配漿水：地下和地面的水可以CaSO4、CaCL2、MgSO4、MgCL2和MgCO3的形式含有大量的Ca2+和Mg2+。b、海水中除主要含有食鹽NaCL以外還含有一定含量的MgCL2。c、含無水石膏（CaSO4）和有水石膏（又稱生石膏CaSO4.2H2O或CaSO4.1/2H2O）的地層。它們的厚度因地區(qū)不同在幾米至幾百米的范圍內(nèi)變化。另外，經(jīng)常有或薄或厚的石膏層與含鹽地層間互共存。鈣、鎂污染和處理

鈣、鎂侵鉆井液性能的變化總的來說鈣、鎂侵會造成流變參數(shù)和濾失量升高，鉆井液性能變化的幅度根據(jù)具體情況隨污染物的濃度、鉆井液固相含量及化學(xué)成分，以及鉆井液原來的性能而變化。a、配漿水中有鈣和鎂會抑制膨潤土的水化，導(dǎo)致膨潤土造漿率下降，配出的漿PV和YP較低，濾失量FL較高。b、海水或地下水中含有的Mg2+會使鉆井液的PV、YP和FL升高的同時使PH值降低，因為Mg2+會與OH-結(jié)合生成Mg（OH）2沉淀。Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓鈣、鎂污染和處理

處理：（1）配漿水中的鈣通常用純堿來處理（1.0mg/L的Ca2+用0.000931lb/bbl或0.00266kg/m3Na2CO3處理）。Ca2++Na2CO3→CaCO3↓+2Na+鉆井液濾液中鈣的溶解度隨鉆井液PH值和燒堿含量的變化而變化，通常是PH值和燒堿含量越高，鈣的溶解度越低。鈣、鎂污染和處理（2）石膏對鉆井液的污染在濃度低的情況下可用加純堿以及一些降粘劑如FCLS、NH4-HPAN、XY-27或HmK等處理（1.0mg/L的Ca2+用0.000931lb/bbl或0.00266kg/m3Na2CO3處理）。CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4如大段石膏層造成濃度較高的污染則應(yīng)按小型試驗數(shù)據(jù)加入降粘劑和降濾失劑,將鉆井液轉(zhuǎn)化為鈣基鉆井液。鈣、鎂污染和處理（3）鎂污染的處理a、使用海水鉆井液時，鎂可用燒堿處理，當(dāng)PH＞10.5時，大部分鎂離子可以生成Mg(OH)2沉淀而被除去（1.0mg/L的Mg2+用0.00116lb/bbl或0.0046kg/m3NaOH處理）。Mg2++2NaOH→Mg(OH)2↓+2Na+b、當(dāng)遇到嚴(yán)重鎂污染時，持續(xù)加入NaOH會使粘度升高。這種情況下鉆井液可根據(jù)小型試驗用燒堿結(jié)合降粘劑和降濾失劑處理，使其轉(zhuǎn)化為石膏鉆井液。三、水泥-石灰污染和處理

1、污染物來源當(dāng)鉆井液在注水泥作業(yè)時直接與水泥漿接觸或用其鉆水泥塞時都會發(fā)生水泥侵。水泥漿造成的污染要比凝固的水泥嚴(yán)重。水泥含有一系列含鈣絡(luò)合物。所有這些絡(luò)合物與水反應(yīng)都會生成氫氧化鈣Ca(OH)2。100lb（45.4kg）水泥會產(chǎn)生出79lb（36kg）石灰。水泥-石灰污染和處理2、鉆井液性能的變化石灰侵會造成流變性、濾失量和PH值升高。對石灰污染的處理指兩個方面：一方面要降低PH值，另一方面要降低鈣離子濃度，因為水泥侵的鉆井液在1200C（2500F）以上會發(fā)生固化現(xiàn)象。水泥-石灰污染和處理3、處理a、避免水泥侵的最簡單方法是用清水鉆水泥塞或用鉆井液鉆水泥塞時，把污染的那段鉆井液放掉。b、加小蘇打處理（1.0mg/L的Ca2+用0.00074lb/bbl或0.0021kg/m3NaHCO3處理）。NaHCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+NaOH+H2O用小蘇打與石灰反應(yīng)只中和了石灰的氫氧根的一半,另一半轉(zhuǎn)化成了NaOH。因此使用小蘇打處理石灰侵會使PH值升高，這在溫度較高的情況下（＞1200C或2500F）會造成鉆井液固化。水泥-石灰污染和處理c、使用一些有機酸，如褐煤、單寧酸、腐殖酸或FCLS粉結(jié)合一些降濾失劑處理石灰污染會使PH值得到有效控制，這樣就使石灰侵鉆井液轉(zhuǎn)化成石灰基鉆井液。這樣得到的石灰基鉆井液可以有效地抑制粘土和頁巖水化，并可在鈣侵地層正常工作。需注意的問題是：不建議使用純堿來處理水泥侵，因為這樣石灰所含的氫氧根會全部轉(zhuǎn)化成氫氧化鈉，它會使PH值劇烈升高從而冒鉆井液固化的危險。Na2CO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+2NaOH水泥-石灰污染和處理d、應(yīng)在鉆井液中保留100～200mg/L（硬度測試法測出的）過剩Ca2+，這樣在遇到碳酸根-碳酸氫根污染時可自動改善鉆井液的性能。可使用以下公式估算鉆井液中的過剩石灰含量：過剩石灰含量，kg/m3=0.74(Pm-Fw.Pf)式中Pm---鉆井液酚酞堿度；Pf---濾液酚酞堿度；Fw---固相含量測定儀測得的鉆井液含水分?jǐn)?shù)。四、鹽侵和處理

1、鹽侵來源鹽侵可來自地下鹽水層、巖鹽層和鹽丘、蒸發(fā)巖層或配漿水。造成鹽侵的主要成分是食鹽（NaCL），但也包括數(shù)量不等的氯化鉀（KCL）、氯化鎂（MgCL2）和氯化鈣（CaCL2）。鹽侵和處理2、鹽侵后鉆井液性能的變化鉆井液含有低濃度的鹽會造成流變參數(shù)和濾失量升高，然而鹽濃度很高并伴有Ca2+和Mg2+時，會抑制膨潤土水化和導(dǎo)致鉆井液絮凝，表現(xiàn)為流變參數(shù)下降，濾失量大幅度升高；并且PH值會明顯降低，這是因為伴隨鹽侵會有大量的Mg2+侵入，生成了Mg(OH)2沉淀,使氫氧根減少。鹽侵和處理3、處理a、將鹽侵鉆井液加淡水稀釋的同時加入一些聚合物和一些有機分散劑（解絮凝劑）來緩解粘度的下降。這種方法只適用于鹽侵濃度不高的情況，因為加淡水的數(shù)量是受到粘度和密度降低的限制的。b、當(dāng)有大量的鹽侵時，有效的處理辦法是加入大量的分散劑（解絮凝劑）（如SMT、FCLS或無鉻木質(zhì)素磺酸鹽）和降濾失劑（如SMP、SPNH、PAC、淀粉類衍生物）以及膠凝劑（如MMH或XC），將鉆井液轉(zhuǎn)化為鹽水鉆井液體系。鹽侵和處理c、在海水或某些地層水中會含有相當(dāng)數(shù)量的MgCL2，它們與NaCL共存，這時應(yīng)持續(xù)加入NaOH，以保持PH值。另外，加入NaOH還可以調(diào)控鉆井液濾液中鈣的溶解度。d、在一些地區(qū)，石膏層經(jīng)常與巖鹽層、鹽水層交互存在。鉆井液中鈣離子的溶解度會隨鹽溶解度的升高而升高。這時，應(yīng)加入純堿以除去鈣離子，同時應(yīng)配合加入一定數(shù)量的燒堿，以控制鈣離子濃度，因為鈣離子的溶解度同時受濾液中食鹽和PH值的影響。e、在處理鹽侵時，所有粉狀的化學(xué)添加劑應(yīng)先用淡水配成溶液，以使其預(yù)水化和預(yù)溶解。五、硫化氫（H2S）污染的處理

1、硫化氫（H2S）的危害硫化氫H2S對人體有劇毒，對金屬設(shè)備有很強的腐蝕性?？諝庵形⒘康牧蚧瘹湓趲追昼妰?nèi)就會對操作人員造成致命的后果。盡管硫化氫會使鉆井液性能受到破壞，與之比較起來，至關(guān)重要的是人身安全和勞動保護(hù)的重大問題。

2、污染物來源地下含硫化氫氣的地層會造成嚴(yán)重的硫化氫污染，而一些化學(xué)添加劑（如一些磺酸鹽）會造成濃度輕微的污染。硫化氫（H2S）污染的處理3、處理a、作為預(yù)防和輔助措施，加入燒堿或石灰將鉆井液的PH值維持在高于10。b、加入堿式碳酸鋅Zn(OH)2.ZnCO3(1.0mg/L硫化氫H2S使用0.002lb/bbl或0.00572kg/m3堿式碳酸鋅Zn(OH)2.ZnCO3)。3Zn(OH)2.ZnCO3+4H2S→4ZnS+CO2+7H2Oc、為了取得更好的效果，以上兩種方法應(yīng)同時采用。如果已預(yù)測到一個含硫化氫的地層，以上兩種措施作為預(yù)防應(yīng)提前進(jìn)行。硫化氫（H2S）污染的處理d、加入海綿鐵Fe3O4。當(dāng)PH＞7時：Fe3O4+4H2S→3FeS↓+4H2O+S↓FeS+S→FeS2↓當(dāng)PH＜7時：Fe3O4+6H2S→3FeS2↓+4H2O+2H2↑加入海綿鐵Fe3O4的量為3%～12%。當(dāng)PH＜7時效果較好，而PH=8～12時，除硫效果只有20%～35%。六、油氣侵與處理

1、油氣侵的原因a、鉆開油氣層。b、鉆井液密度低，造成液柱壓力低，不足以平衡油氣層壓力。c、起鉆抽吸造成液柱壓力降低。d、起鉆未灌好泥漿，造成液柱壓力降低。e、井漏造成液柱壓力降低。油氣侵與處理2、油氣侵的現(xiàn)象a、鉆井液密度下降b、鉆井液粘切上升c、槽面有油花、氣泡d、氣測值明顯升高e、循環(huán)罐泥漿液面升高油氣侵與處理3、油氣侵的處理a、提高鉆井液密度，至平衡住油氣層壓力。b、加入稀釋劑降粘切。c、加入消泡劑消泡。d、使用除氣器除氣。e、侵入的油量少時可加入適量乳化劑，使原油乳化分散于鉆井液中。f、侵入油量過多，可放掉或回收。

第四部分

復(fù)雜情況預(yù)防及鉆井液處理

一井漏的預(yù)防及處理二井塌的預(yù)防及處理三卡鉆的預(yù)防及處理一、井漏的預(yù)防與處理

(一)、井漏的概念廣義地講，井漏是在鉆井、固井、測試或修井等各種井下作業(yè)過程中，各種工作液（包括鉆井流體、水泥漿、完井液及其它液體等）在壓差的作用下，流進(jìn)地層中去的一種復(fù)雜情況。我們所說的井漏，通常是指在鉆井過程中所發(fā)生的鉆井液漏失現(xiàn)象。井漏的預(yù)防與處理（二）、井漏發(fā)生的原因1、地層原因：地層含有裂縫、孔隙等原始漏失通道。2、壓差：鉆井液當(dāng)量循環(huán)壓力大于地層抗破能力。3、人為因素造成激動壓力過大，誘導(dǎo)產(chǎn)生裂縫，形成新的漏失通道。

井漏的預(yù)防與處理

（三）、井漏的預(yù)防1、合理的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計2、合理的鉆井液密度3、鉆時很快時，應(yīng)控制鉆速，降低巖屑濃度。4、穿高滲透地層，應(yīng)適當(dāng)提高粘切，降低濾失量。5、易漏地層，應(yīng)用低排量、小泵壓，控制鉆具下放速度，開泵排量應(yīng)由小到大逐步增加。6、易縮徑地層，宜用抑制性鉆井液。7、高低壓互層，可采取先期堵漏，提高低壓層抗破能力。8、老區(qū)鉆調(diào)整井，周圍注水井應(yīng)停注泄壓，低壓層注水應(yīng)調(diào)整壓力，不宜將壓力完全泄完。

井漏的預(yù)防

9、對鉆井液密度敏感性很高的地層，如石灰?guī)r裂縫、溶洞等，鉆井液密度稍高則漏，稍低則噴，且堵漏困難，宜采取調(diào)整鉆井液密度使壓力平衡，快速鉆穿漏層后下套管封隔。10、加重鉆井液時應(yīng)均勻，按循環(huán)周加重。11、深井高密度或小井眼鉆進(jìn)，應(yīng)盡量降低動切力和靜切力。12、下鉆時應(yīng)分段循環(huán)，開泵避開易漏層，開泵排量由小到大。13、下鉆時三柱不返漿，應(yīng)停止下鉆，開泵循環(huán)，正常后再繼續(xù)下鉆。14、下鉆遇阻，須循環(huán)劃眼至?xí)惩ā?5、地層穩(wěn)定、無高壓層，可用泡沫或充氣鉆井液鉆井。16、壓井時應(yīng)合理控制套壓，防止蹩漏地層。

井漏的預(yù)防與處理（四）、井漏的處理1、靜止堵漏2、橋接材料堵漏3、高濾失漿液堵漏法4、無機膠凝物質(zhì)堵漏法5、化學(xué)堵漏法6、暫堵法7、復(fù)合堵漏法8、強行鉆進(jìn)下套管封隔漏層井漏的處理1、靜止堵漏適用范圍：a、因操作不當(dāng)，人為憋裂地層發(fā)生誘導(dǎo)裂縫而引起的井漏；b、密度過高，液柱壓力超過地層破裂壓力而產(chǎn)生的井漏；c、深井段發(fā)生的井漏；d、鉆進(jìn)過程突發(fā)的井漏；e、無論什么原因所發(fā)生的井漏，在組織堵漏實施準(zhǔn)備階段均可采用靜止堵漏。井漏的處理2、橋接材料堵漏橋接劑可分三類：硬質(zhì)果殼（核桃殼等）薄片狀材料（云母、碎塑料片等）纖維狀材料（鋸末、甘蔗渣、棉籽殼等）。橋接劑級配比例對于提高堵漏成功率至關(guān)重要，通常搭配比例：粒狀：片狀：纖維狀=6：3：2井漏的處理----橋接材料堵漏（1）循環(huán)法堵漏工藝此法適用于滲透性的或小裂縫的多漏失層段。a、往泥漿中加入一定級配的橋接劑3%～8%；b、隨鉆堵漏時，鉆頭必須采用大水眼；c、不停地活動鉆具，嚴(yán)防卡鉆；d、停用固控設(shè)備，防止除掉橋接劑。

井漏的處理----橋接材料堵漏（2）擠壓法堵漏工藝a、盡可能找準(zhǔn)漏層；b、根據(jù)井漏情況和漏層性質(zhì)綜合分析，確定橋漿濃度、級配和配備數(shù)量，橋漿密度應(yīng)接近于井漿密度；c、配堵漏基漿；能通過混合漏斗加入的，要盡可能通過漏斗加入；否則，在攪拌條件下，直接加入配制罐內(nèi)，應(yīng)注意防漂浮、沉淀及不可泵性。配制量應(yīng)以漏速大小、漏失通道形狀和段長以及井眼尺寸等綜合確定，通常范圍是20—50方/次；井漏的處理----橋接材料堵漏擠壓法堵漏工藝d、確定漏失層段，將光鉆桿或帶大水眼鉆頭的鉆具下至漏層頂部10～300米位置，立即泵入已配好的橋漿，注入量以能全部覆蓋漏層段并附加2～10方為宜。通常是10～25方。在條件允許時，最好關(guān)井?dāng)D壓。e、橋漿進(jìn)入地層的量應(yīng)為注入量的2/3至全部。如橋漿不易進(jìn)入漏層，為防“封門”，必須采取擠壓方式進(jìn)行間歇法擠壓，即間隔10～30分鐘擠壓一次。f、如能承受，應(yīng)控制環(huán)壓為0.5～3Mpa，并靜候8h以上；關(guān)井憋壓8h后，開防噴器，循環(huán)泥漿試漏。g、對于漏層不清的井，可注較大量的橋漿覆蓋可能的漏層段，然后關(guān)井?dāng)D壓堵漏。井漏的處理3、高濾失漿液堵漏法該法采用高濾失堵漏劑，用清水或坂土漿配制成漿液，將漿液泵入井內(nèi)進(jìn)行擠堵的一種方法（如DSR堵漏）。在壓差的作用下，漿液迅速濾失，形成具有一定強度的濾餅，封堵漏失通道。此法可用于滲透性漏失、部分漏失及某些完全漏失的情況，但一般是在漏層位置比較確定的情況下使用。如果是長裸眼井段，漏層位置不能確定，也可采用此法進(jìn)行盲堵。為了提高完全漏失的堵漏效果，也可依據(jù)漏失通道的特性，在高濾失堵漏漿中再加入橋接堵漏劑。DSR堵漏劑通常配方：5%左右的預(yù)水化坂土漿20~25m3+DSR3000Kg+蚌殼渣2000Kg+核桃殼2000Kg。井漏的處理4、無機膠凝物質(zhì)堵漏法

無機膠凝堵漏物質(zhì)主要以水泥漿及各種水泥混合稠漿為基礎(chǔ)，此法一般用于較為嚴(yán)重的漏失。采用水泥漿堵漏要求漏層位置比較確定，大多用來封堵裂縫性和破碎性碳酸鹽巖及礫石層的漏失。堵漏時必須搞清漏失層位置和漏失壓力。使用“平衡”法原理進(jìn)行準(zhǔn)確計算，才能確保施工質(zhì)量和安全。施工時一般必須在井筒中留一段水泥塞，水泥塞的體積約等于水泥漿總體積的1/3左右。這是為了避免有限量的水泥漿被頂?shù)倪^遠(yuǎn)而不能封堵住漏失通道，造成堵漏失敗。井漏的處理5、化學(xué)堵漏法該法是將經(jīng)過篩選的化學(xué)堵劑（如PMN化學(xué)凝膠、脲醛樹脂、ND—1堵漏漿、水解聚丙烯腈稠漿、硅酸鹽和合成乳膠等）注入漏層，形成凝膠，以封堵漏失通道。此堵漏漿液密度較低，凝固時間調(diào)節(jié)范圍大，漿液的滲透能力較強，濾液也能固化，可以封堵微孔縫漏失通道。該方法對含水漏失層具有特殊效果。井漏的處理6、暫堵法該法是指應(yīng)用暫堵材料對油氣層進(jìn)行封堵，油氣井投產(chǎn)后采用相應(yīng)的解堵劑進(jìn)行解堵的一種堵漏方法。此法主要用于封堵滲透性和微裂縫地層漏失，并能有效地減少因井漏引起的油氣層損害。各油田目前已廣泛采用單向壓力封堵劑、易酸溶、油溶、水溶的堵劑進(jìn)行堵漏。例如，除單向壓力封堵劑暫堵法外，還有石灰乳—鉆井液、PCC暫堵劑、鹽粒、油溶性樹脂等暫堵法。井漏的處理7、復(fù)合堵漏法由于漏失類型十分復(fù)雜，尤其是水層、氣層、長段裸眼、大裂縫和大溶洞的漏失，采用單一的堵漏方法往往成效不大，而采用復(fù)合堵漏可提高堵漏成功率。井漏的處理8、強行鉆進(jìn)下套管封隔漏層淺部地層存在長段天然水平裂縫及溶洞，鉆井過程中發(fā)生有進(jìn)無出的嚴(yán)重井漏，而采取以上各種堵漏方法均未能堵住。為了對付這種漏失，可采用清水或廉價的輕質(zhì)鉆井液強行鉆進(jìn)，等完全鉆過漏層后，再下套管封隔。三、井塌的預(yù)防及處理（一）、井塌的概念地層鉆開后，地層礦物以較大尺寸的顆粒及掉塊形式，大量的進(jìn)入鉆井液中，從而導(dǎo)致局部井段井徑擴大的現(xiàn)象，稱之為井塌。

（二）、井塌的現(xiàn)象

1、返出巖屑增多，砂樣混雜，有上部地層巖石，有時有大塊圓角的東西（與鉆屑不同）。2、泥漿粘度、切力、密度、含砂量增高，泵壓忽高忽低，有時突然蹩泵，嚴(yán)重時會蹩漏地層。3、鉆進(jìn)時扭矩增大，蹩鉆嚴(yán)重，停轉(zhuǎn)盤打倒車；接單根下不到底；起鉆遇卡。4、下鉆不到井底，離井底較遠(yuǎn)，遇阻頻繁，劃眼速度慢，劃眼中有蹩鉆、打倒車現(xiàn)象，劃眼中接單根困難，甚至越劃越淺。

（三）、井塌的危害

1、不能正常順利地鉆進(jìn)；2、容易導(dǎo)致卡鉆；3、井徑擴大，大尺寸鉆屑帶不出來，造成下鉆遇阻，長段而困難的劃眼；4、由于井徑擴大，出現(xiàn)“糖葫蘆”井眼，測井時往往會遇阻卡。5、由于井眼不規(guī)則，影響固井質(zhì)量。

（四）、井塌的原因

造成井塌有地質(zhì)、鉆井液及鉆井工藝等方面的原因。具體某口井的井塌，可以是這些原因的一個，或由它們的綜合作用而造成。

1、地質(zhì)方面的原因

（1）頁巖孔隙壓力異常；（2）頁巖里面的砂巖透鏡體孔隙壓力異常；（3）構(gòu)造應(yīng)力的影響；（4）強度較低的巖石在地層側(cè)壓力作用下向井眼內(nèi)部位移、變軟，然后因洗井液沖蝕和鉆具碰撞而掉入井內(nèi)，造成井塌。

2、鉆井液方面的原因

鉆井液濾液進(jìn)入泥巖、頁巖后，組成泥巖、頁巖的粘土顆粒會水化膨脹產(chǎn)生較大的膨脹壓，使井壁巖石受力不平衡造成井塌。鉆井液封堵防塌能力差，不適合井眼防塌要求。

3、鉆井工藝方面的原因

（1）鉆井液的沖蝕：沖蝕能力及其對井塌的影響，決定于液流的流態(tài)和速度。紊流和低粘切、高流速的液流對井壁的沖刷能力大，不利于防塌。（2）起鉆速度過快，尤其是鉆井液粘度切力大時，抽汲壓力過大，使井內(nèi)瞬時的液柱壓力過小，造成井壁巖石受力不平衡。（3）起鉆未灌泥漿或嚴(yán)重井漏以及發(fā)生井噴等致使井塌。（4）因下鉆碰撞井壁、旋轉(zhuǎn)鉆柱壓撞井壁、以及鉆進(jìn)時擾動泥漿沖蝕井壁等因素促使井塌發(fā)生。（五）、井塌的預(yù)防措施預(yù)防井塌，需要做好下列工作：1、認(rèn)真學(xué)習(xí)、深刻領(lǐng)會地質(zhì)、工程及鉆井液設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容，尤其要詳細(xì)了解鄰井施工過程，剖析發(fā)生井下復(fù)雜和事故的原因，對本井施工措施非常明確，掌握地層壓力系數(shù)，控制合適鉆井液密度，平衡地層壓力，防止因地層應(yīng)力不平衡而導(dǎo)致井塌。2、科學(xué)處理鉆井液，在進(jìn)入易塌層前，提前預(yù)處理，加足聚合物、降失水劑、防塌劑，使鉆井液具有良好的抑制性、低濾失、強防塌性，粘度切力要適當(dāng)。3、工程參數(shù)要合適，操作要平穩(wěn)。（1）起鉆要控制速度（尤其在出現(xiàn)拔活塞現(xiàn)象時），避免因抽汲壓力過大而導(dǎo)致井塌；（2）避免在易坍塌段長時間循環(huán)鉆井液；（3）起鉆按要求及時灌漿；（六）、防塌鉆井液類型常用的防塌鉆井液有以下幾種類型：1、油基（或油包水）鉆井液2、飽和/欠飽和鹽水鉆井液3、KCl（或KCl聚合物）鉆井液4、鈣處理鉆井液5、聚合物（包括聚丙烯酰胺、鉀銨基、兩性離子、陽離子、聚磺等）鉆井液6、硅基（或稀硅酸鹽）鉆井液7、聚合醇（或多元醇）鉆井液

可用于防塌的鉆井液類型很多。必須根據(jù)地層巖性特點，綜合考慮全部影響因素后，才能確定采用何種體系。經(jīng)常的情況是，在一口井的施工中，根據(jù)不同的井深，選用不同的處理劑，實現(xiàn)不同的防塌目的。根據(jù)產(chǎn)生坍塌的原因分析，要達(dá)到良好的防塌效果，泥漿與工程措施必須緊密配合，兩者不可偏廢。

（七）、發(fā)生井塌時的處理工藝

1、如果是由于地層應(yīng)力引起，即鉆井液密度偏低，又可分為兩種情況：（1）鉆進(jìn)時循環(huán)液柱壓力低于地層壓力；（2）鉆進(jìn)時壓力平衡而起鉆時欠平衡；針對第（1）種情況，必須采取全井提高密度的方式實現(xiàn)壓力平衡；對第（2）種情況，可以采取起鉆時井內(nèi)部分或全部適當(dāng)提高密度的方法（比正常鉆進(jìn)時密度高0.01g/cm3～0.02g/cm3），實現(xiàn)壓力平衡；2、如果是由于泥漿性能不適合地層特點引起，則必須根據(jù)實際情況，進(jìn)行強化處理。通常的原則是：盡可能降低API失水和HTHP失水；提高聚合物有效含量，增強抑制性；適當(dāng)提高粘切.加大防塌劑用量。條件允許時，可混入部分原油或潤滑劑.3、如果是由于工程措施不當(dāng)引起，則應(yīng)該改變工程措施。施工過程中，必須認(rèn)真執(zhí)行常規(guī)的預(yù)防井塌的工程措施。一旦發(fā)生井塌，井下存在掉塊，影響正常鉆井作業(yè)時，則首先應(yīng)該遵循上述原則，采取措施；其次要“壓到底、破碎它、帶出來”?！皦旱降住薄聪氯胙垒嗐@頭，將大掉塊盡可能地趕到井底；“破碎它”—即采取大鉆壓、慢轉(zhuǎn)速、小排量，將大掉塊盡可能地破碎成小塊；“帶出來”—即破碎一段時間后，然后將排量開到最大同時旋轉(zhuǎn)鉆具，循環(huán)一到兩周或更長時間（必要時可用一部分稠漿帶屑，效果更好），直到振動篩干凈為止；然后將鉆具提到一定高度，減小排量或停泵一段時間，鉆具小幅度上提下放活動。一定時間