鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)鉆井流體現(xiàn)場(chǎng)操作手冊(cè)

鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)鉆井流體現(xiàn)場(chǎng)操作手冊(cè)

1范圍

本操作規(guī)范介紹了鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體在儲(chǔ)氣庫(kù)井鉆進(jìn)過(guò)程中的技術(shù)要求、現(xiàn)場(chǎng)維

護(hù)、出現(xiàn)問(wèn)題后的解決情況等。

本操作規(guī)范適用于儲(chǔ)氣庫(kù)直井、定向井等井型。

2防塌工作流體設(shè)計(jì)

鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)井用防塌鉆井流體，添加適量甲酸鈉有機(jī)鹽提高其抑制性可以解決鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)

井“大肚子”現(xiàn)象嚴(yán)重、易坍塌的問(wèn)題，穩(wěn)定井壁，防止井壁出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，大大減少卡鉆、埋

鉆等重大井下事故的發(fā)生。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)配制、維護(hù)及處理鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)用防塌鉆井流體的經(jīng)驗(yàn)，總

結(jié)出以下現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)范。

鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)用防塌鉆井流體配方：鹵水+(1.0-3.0)%淀粉+(0.5-1.5)%纖維素+(0.1-0.2)%

非離子表面活性劑+(0.2-0.8)%陰離子表面活性劑+(10-15)%的甲酸鈉/甲酸鉀。

2.1處理劑簡(jiǎn)介

鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)用防塌鉆井流體的處理劑為4種專用處理劑，包括纖維素、淀粉、陰離子表面

活性劑、非離子表面活性劑。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，防塌鉆井流體的處理劑還有甲酸鈉、甲酸鉀等

有機(jī)鹽和氯化鈉、氯化鉀等無(wú)機(jī)鹽。

2.2防塌鉆井流體設(shè)計(jì)原則

防塌鉆井流體設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

①確保鉆井施工安全，分井段鉆井液能夠保證井壁穩(wěn)定，預(yù)防井下復(fù)雜情況的發(fā)生；滿

足儲(chǔ)氣庫(kù)對(duì)井身質(zhì)量的要求，確保井徑規(guī)則。

0鉆井流體密度應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)地層孔隙壓力，地層壓漏試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為調(diào)整鉆井流體密

度的依據(jù)；

0嚴(yán)格控制鉆井流體中的自由水，保證體系穩(wěn)定，提高鉆井流體抑制性，防止井壁

垮塌；

④鉆井流體黏度、動(dòng)塑比應(yīng)在合理的范圍內(nèi)，保證可泵性以及攜巖性能。

2.3防塌鉆井流體用量設(shè)計(jì)

防塌鉆井流體設(shè)計(jì)依據(jù)井眼體積容積計(jì)算，并考慮損失等情況保留一定余量：

(1)理論公式如下。

26

V=7t(Db/2)hxl0-(1-1)

式中：V------井眼體積(n?)；

h------井深(m)；

Db------鉆頭直徑(mm)。

(2)經(jīng)驗(yàn)公式如下。

32

V(m/1000)=Db/2(1-2)

2.4防塌鉆井流體性能設(shè)計(jì)

鉆進(jìn)過(guò)程鉆井液的性能應(yīng)符合工程設(shè)計(jì)

(1)鉆井液密度應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)地層孔隙壓力，地層壓漏試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及氣測(cè)數(shù)據(jù)作為調(diào)整

鉆井液密度的依據(jù)。

(2)嚴(yán)格控制失水，提高鉆井液抑制性，防止井壁垮塌。

(3)鉆井液以防垮、防漏、防水涌為主，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)整密度和粘度。

(4)要求合理使用固控設(shè)備，振動(dòng)篩(篩布目數(shù)40目、60目、80目、100目、120目)、

除砂器、除泥器的使用效率為100%,根據(jù)固相含量的情況，運(yùn)用離心機(jī)，保證固相含量在

合理的范圍。

(5)正確、清晰地記錄微泡鉆井液各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)、材料用量及工程進(jìn)度，認(rèn)真填寫(xiě)鉆

井液日?qǐng)?bào)并按時(shí)上報(bào)。

(6)施工時(shí)，井隊(duì)需派遣專人負(fù)責(zé)，保證鉆井液足夠的循環(huán)量、固控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常、

鉆井液及時(shí)正確的維護(hù)。

防塌鉆井流體自由水含量少，且防塌以內(nèi)封堵的形式減少自由水滲入地層，防止黏土膨脹

和分散；同時(shí)，為抑制巖鹽溶解，在防塌體系中加入20~30%的甲酸鈉，甲酸鈉加重后防塌鉆

井流體性能見(jiàn)表4。

表2鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體性能參數(shù)設(shè)計(jì)表

序號(hào)性能性能指標(biāo)

1密度，g/cm31.10?1.25

2漏斗黏度，S30?80

3pH值8?1()

4初切，Pa3?10

5終切，Pa5?15

6塑性黏度，mPa-s10-20

7動(dòng)切力，Pa3?15

8動(dòng)塑比，Pa/mPa-s0.5-1.0

現(xiàn)場(chǎng)配漿要求，漏斗黏度大于30s,密度控制在1.10~1.25g/cm3左右，切力5~15Pa,動(dòng)

塑比0.5~1.0Pa/mPa-s左右，pH值控制在8~10。

備注：該鉆井流體體系為無(wú)固相體系，評(píng)價(jià)指標(biāo)與常規(guī)膨潤(rùn)土泥漿有一定的區(qū)別。因此，濾矢

量、泥餅厚度、含砂量等不作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3防塌鉆井流體施工設(shè)計(jì)

防塌鉆井流體的施工包括配漿應(yīng)該注意的事項(xiàng)以及配置方法和過(guò)程。

3.1防塌鉆井流體施工原則

現(xiàn)場(chǎng)鉆井流體施工應(yīng)遵循以下原則：

1）要求合理使用固控設(shè)備，振動(dòng)篩（篩布目數(shù)40目、60目、80目、100目、120目）、

除砂器、除泥器的使用效率為100%,根據(jù)固相含量的情況，運(yùn)用離心機(jī)，保證固相含量在

合理的范圍；

2）正確、清晰地記錄防塌鉆井流體各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)、材料用量及工程進(jìn)度，認(rèn)真填寫(xiě)鉆

井流體日?qǐng)?bào)并按時(shí)上報(bào)；

3）施工時(shí)，井隊(duì)需派遣專人負(fù)責(zé)，保證鉆井流體足夠的循環(huán)量、固控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常、

鉆井流體及時(shí)正確的維護(hù)。

備注：室內(nèi)評(píng)價(jià)表明，該鉆井流體體系滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求；但是，鑒于現(xiàn)場(chǎng)配漿水、配置

條件等與室內(nèi)有一定差別，開(kāi)鉆前可采用小部分初試，滿足設(shè)計(jì)的性能要求后可配置鉆井流體；

同時(shí)，為保證井下施工安全，建議在開(kāi)鉆前，檢測(cè)泥漿罐中鉆井流體性能，滿足設(shè)計(jì)性能方可開(kāi)

鉆。

3.2防塌鉆井流體配置過(guò)程

采用限定體積加重法，并且配漿過(guò)程中需要考慮體積膨脹等因素，保留一定體積余量，

避免溢罐。泥漿罐容積為30m3,加入20m3水，然后加入200kg淀粉，10kg陰離子表面活性劑,

160kg纖維素，80kg非離子表面活性劑，4000kg甲酸鈉（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，調(diào)節(jié)處理劑加

量），加料完畢后，繼續(xù)開(kāi)動(dòng)加料漏斗使鉆井流體在鉆井流體罐與加料漏斗間循環(huán)至處理劑完全

溶解。測(cè)量鉆井流體性能，若不能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，在加量范圍內(nèi)加入合適處理劑進(jìn)行調(diào)整，

具體如下：

（1）提高密度：需加入非離子表面活性劑，提高防塌穩(wěn)定性；

（2）降低密度：若黏度滿足施工要求，加陰離子表面活性劑調(diào)整密度；若黏度太大加

入清水稀釋，再加入陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑；若黏度較小，不能滿足施工要求，

加入纖維素、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑；

（3）提高黏度：若密度高于設(shè)計(jì)應(yīng)加入淀粉、陰離子表面活性劑非離子表面活性劑；

若密度低于設(shè)計(jì)應(yīng)加入清水/氯化鉀/甲酸鉀、纖維素，控制表觀黏度15mPa-s~30mPas；

（4）降低黏度：若密度高于設(shè)計(jì)應(yīng)加入清水/氯化鉀、陰離子表面活性劑、非離子表面

活性劑；若密度低于設(shè)計(jì)應(yīng)加入清水/氯化鉀、非離子表面活性劑，控制表觀黏度

15mPa-s-30mPa-s。

備注：若現(xiàn)場(chǎng)泥漿泵攪拌不均勻，可適當(dāng)調(diào)整加料順序和處理劑比例。

4防塌鉆井流體性能維護(hù)

鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體的性能維護(hù)包括鉆井流體日常管理上的維護(hù)以及性能調(diào)整與

如何處理兩方面。

4.1日常維護(hù)

為保證安全鉆進(jìn)，鉆井流體性能應(yīng)在合理范圍內(nèi)。為此，建議防塌鉆井流體日常維護(hù)應(yīng)注

-zfe.

思：

(1)保證24h連續(xù)開(kāi)啟固控設(shè)備，清除無(wú)用固相；

(2)每2d按比例配制lOn?新泥漿加入泥漿體系中；

(3)每8h加入處理劑進(jìn)入泥漿體系維護(hù)一次；

(4)每4h測(cè)量一次泥漿密度、六速等性能。

4.2性能調(diào)整及處理辦法

(1)密度。鉆井液密度可以根據(jù)地層壓力系數(shù)來(lái)確定，附加安全系數(shù)為0.07?0.15?，F(xiàn)場(chǎng)

施工中，可以通過(guò)加入陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、淀粉、纖維素來(lái)調(diào)節(jié)鉆井液密

度在1.0g/cm3以下，提高或降低。必要時(shí)可以加入甲酸鈉或重晶石、碳酸鈣等加重材料來(lái)

加重鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體體系。無(wú)固相鉆進(jìn)時(shí)，采用甲酸鈉、甲酸鉀加重；允許有固相時(shí),

可以采用重晶石、碳酸鈣等加重材料。

⑵流變性。鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體粘度具有較大調(diào)整范圍，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行

調(diào)節(jié)。漏斗粘度初步調(diào)節(jié)為30?65s,需要提高攜巖能力時(shí)，可以適當(dāng)提高纖維素加量，提

高動(dòng)塑比，以滿足攜巖要求。鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌體系的動(dòng)塑比可以調(diào)節(jié)至0.8以上。

(3)封堵能力。鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體體系本身具有良好的防漏堵漏功能，但鉆遇

開(kāi)放、平滑裂縫型漏失通道時(shí)，流速較快，此時(shí)可以配制鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌數(shù)量較多的堵漏漿或

在鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體中加入惰性堵漏材料，增加摩阻使鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體發(fā)揮其

封堵作用。

(4)抑制性。鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體本身具有良好的抑制性，必要時(shí)可適當(dāng)提高氯

化鉀的加量，抑制粘土水化膨脹及分散。

⑸MWD及井下鉆具使用。鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體連續(xù)相為液相，鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防

塌分散于連續(xù)相中，根據(jù)已有現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例，當(dāng)密度大于0.85g/cm3,不會(huì)影響MWD信號(hào)

傳輸。如果出現(xiàn)MWD信號(hào)不足，可能由于鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌剛開(kāi)始形成不太均勻，循環(huán)幾周即

可，若MWD信號(hào)仍然不足，可以適當(dāng)提高泥漿泵排量，循環(huán)均勻即可。另外，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

情況反饋，鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌體系不影響螺桿等井下動(dòng)力鉆具和穿針定向定位設(shè)備等井下工具的使

用。

(6)潤(rùn)滑性。實(shí)驗(yàn)室極壓潤(rùn)滑儀測(cè)定鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體極壓潤(rùn)滑系數(shù)接近油基

鉆井液的潤(rùn)滑系數(shù)，可以滿足正常鉆進(jìn)要求。需要提高體系潤(rùn)滑性時(shí)，可以適當(dāng)調(diào)整成膜劑的

加量。如果仍然不能滿足施工需要，可能是固相含量過(guò)高，此時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查固控設(shè)備工作狀況。

(7)含砂量?？刂坪傲吭?.3%以下，若含砂量高于0.3%,一方面可能是篩布目數(shù)不

合理，可以通過(guò)更換目數(shù)較小的篩布來(lái)解決；另一方面可能是固控設(shè)備工作狀況不合理造成的,

通過(guò)調(diào)節(jié)固控設(shè)備工作狀況來(lái)解決。始終控制鉆井液含砂量和密度在合理范圍內(nèi)。

(8)酸堿度?？刂沏@井液pH值在7-9的弱堿環(huán)境下。pH值達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)加入適

量NaOH調(diào)節(jié)。但添加碳酸鈉要控制，碳酸根離子會(huì)破壞無(wú)固相鉆井液的性能，但可能使鉆屑

中粘土不利于清除。

5施工過(guò)程中鉆井流體處理要求

針對(duì)地質(zhì)設(shè)計(jì)中的井下復(fù)雜情況預(yù)測(cè)，要做好應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備措施。

5.1鉆井過(guò)程鉆井流體處理要求

(1)根據(jù)隨鉆監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整鉆井流體密度，保證鉆井流體的強(qiáng)抑制性，做到不塌、

不漏、不縮、不卡；

(2)起鉆要灌好鉆井流體，對(duì)于特殊作業(yè)，起鉆時(shí)要連續(xù)灌滿鉆井流體，要有專人負(fù)

責(zé)；

(3)起下鉆時(shí)要嚴(yán)格控制速度，防止過(guò)猛產(chǎn)生抽吸現(xiàn)象及壓力激動(dòng)；

(4)對(duì)于易塌地層，應(yīng)控制鉆井流體性能，禁止大幅度調(diào)整鉆井流體，要保持鉆井流

體的穩(wěn)定性。

5.2電測(cè)和下套管時(shí)鉆井流體處理要求

(1)鉆井流體各項(xiàng)性能要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，起完鉆后及時(shí)電測(cè)；

(2)下套管前要做好通井工作，并調(diào)整好鉆井流體性能，降低摩阻，保證鉆井流體潤(rùn)

滑性；

(3)電測(cè)、下套管都要做好相應(yīng)的防卡工作；

(4)下套管時(shí)必須按要求灌好鉆井流體。

5.3固井時(shí)鉆井流體處理

防塌鉆井流體可作為固井前置液，有效提高地層承壓能力；同時(shí)，防塌鉆井流體與水泥漿

配伍性良好，不影響第二界面膠結(jié)，提高固井質(zhì)量。

6事故預(yù)防及處理

6.1井漏的處理

對(duì)于漏失井段的鉆進(jìn)，漏失處理要求一般較為嚴(yán)格，必須保證該井段不受污染，又要控制

漏失、保證正常鉆進(jìn)。

1、井下漏失時(shí)，盡快確定漏失程度，井內(nèi)鉆井液液面變化，漏失層位和巖性特征，漏

失性質(zhì)及特征，漏層以上井眼狀況，鉆井液性能，泵壓變化，充分估計(jì)繼續(xù)鉆進(jìn)可能帶來(lái)的后

果。

2、根據(jù)鉆遇的層段，及時(shí)調(diào)整鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體的密度和流變性能，增加鉆井

液中微泡的數(shù)量，并使其均勻分布，增強(qiáng)其封堵效果及其攜巖能力，同時(shí)增強(qiáng)鉆井液抑制性，保持

井壁穩(wěn)定。

3、在保證漏失通道暢通的情況下，有效控制漏失，邊漏邊鉆，但是控制的漏失速率必

須是現(xiàn)場(chǎng)可以接受的。

4、現(xiàn)場(chǎng)需要儲(chǔ)備一定量的鋸末、單封等暫堵劑，若遇漏失量較大，鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆

井流體的封堵效果不理想時(shí)，可直接加入到鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體中，混合堵漏，保證正常

鉆進(jìn)。

6.2井塌的處理

1、保證合理的鉆井液密度和流變性能，控制壓力激動(dòng)，防止由于工程施工而造成井壁

坍塌。

2、泥巖地層控制鉆井液失水，提高鉆井液抑制性，防止泥頁(yè)巖的水化膨脹分散。

3、一旦發(fā)生掉塊，需要執(zhí)行規(guī)定的密度上限值，確保鉆井液液柱壓力平衡地層坍塌壓

力。同時(shí)又要保證鉆井液的攜帶能力。對(duì)于鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防塌鉆井流體體系，關(guān)鍵就是增強(qiáng)鉆井

液的抑制能力與降低失水。

4、落實(shí)起下鉆灌泥漿制度，嚴(yán)格執(zhí)行“早開(kāi)泵，晚停泵”原則。嚴(yán)禁在易塌井段定點(diǎn)

循環(huán)，嚴(yán)禁高速起鉆造成壓力激動(dòng)。

6.3防噴

1、鉆井液密度及其它性能?chē)?yán)格按設(shè)計(jì)要求，儲(chǔ)備鋸末、單封等及足量的鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)防

塌鉆井流體處理劑。

2、加強(qiáng)坐崗制度，認(rèn)真觀察并記錄泥漿池液面變化，多測(cè)量鉆井液粘度、密度和其它

性能，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)處理。

3、保證加重泵上水良好，加重漏斗靈活好用，管匯暢通無(wú)阻。

6.4環(huán)境保護(hù)

1、全面貫徹QHSE管理體系，嚴(yán)格執(zhí)行鉆井施工方要求的設(shè)計(jì)書(shū)、計(jì)劃書(shū)、檢查表，

做好突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案。

2、加強(qiáng)鉆井液材料的管理，材料包裝正規(guī)，分類擺放整齊美觀，下墊上蓋，妥善保管，不

得散失，做到防風(fēng)防雨防流失。

3、不得任意排放鉆井液和污水，做到有計(jì)劃定點(diǎn)排放。

4、鉆井液管線和泥漿藥品的管線不得有滴冒跑漏現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)匯報(bào)并提出整改。

5、鉆井液材料廢棄物不得亂扔亂放亂燒亂埋，應(yīng)集中妥善處理。

6、嚴(yán)格遵循國(guó)家法律、地方法規(guī)以及甲方的各項(xiàng)施工要求，保護(hù)井場(chǎng)周?chē)h(huán)境，遇到

情況及時(shí)匯報(bào)。

參數(shù)計(jì)算附錄:

鉆井流體管理的有關(guān)計(jì)算

1、循環(huán)周的計(jì)算：

T=V/60Q(1)

其中：v——鉆井流體總量，L；

Q——泵排量，L/s；

T-----循環(huán)一周所需時(shí)間，min；

2、鉆井流體流速計(jì)算：

V內(nèi)=12.74xQ/d內(nèi)2(2)

V外=12.74xQ/(D2—d外2)(3)

其中：V內(nèi)、V外——鉆井流體在鉆具內(nèi)、外流速，m/s；

d內(nèi)、d外----鉆具的內(nèi)、外直徑，cm；

D------井徑，cm；

Q——泵排量，L/s；

3、流變參數(shù)計(jì)算：

(1)表觀黏度：AV=O.5x(p6oo,mPas；

(2)塑性黏度：PV=(p600—「300，mPas；

(3)動(dòng)切力：YP=0.511((p3oo-PV),Pa；

(4)流型指數(shù)：n=3.3221g(q)6oo/(P3oo);

nn

(5)稠度系數(shù)：K=O.511x(p3oo/lO22,Pas；

(6)卡森極限黏度:T,?1/2=1.195{(<p60o)1/2—(q>3oo)1/2}2,mPas；

(7)卡森動(dòng)切力：tc=0.493{(6(pioo)1/2—(q)6oo)1/2}2,Pa；

=

(8)初切力：GiosO.51lx(p3,Pa；

其中：(P3為10秒鐘的讀數(shù)

(9)終切力：G10imn=0.511Xq)3,Pa；

其中：(P3為10分鐘的讀數(shù)

4、各種直徑容積表：

直徑(毫米)容積(升/米)管具體積(升冰)內(nèi)容積(升/

21636.645"鉆桿3.9129.264

24145.627"鉆鋌20.8184.006

34694.028"鉆鋌27.8654.559

374109.867"套管5.26919.561

445155.53273mm套管7.3451.07

5、限定體積加重法

下面以重晶石為例，討論在各種情況下確定加重材料用量的方法。

對(duì)于某一給定的鉆井液體系，加重前、后的體積關(guān)系可用下式表示：