定向穿越泥漿控制方案

泥漿控制方案一．泥漿主要成分：水、膨潤土、添加劑二．泥漿作用：潤滑鉆具、降低鉆具摩擦產(chǎn)生的溫度、攜帶鉆屑、固孔三．泥漿技術(shù)控制3.1泥漿配置根據(jù)蘆蕩河定向鉆穿越地址勘探說明可知，該穿越工程主要穿越粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土及粘土層。泥漿粘度值表管徑Φ（mm）不同地質(zhì)泥漿粘度（s）粘土亞粘土粉砂細砂中砂粗砂軟巖石鉆導向孔30～4035～4040～4540～4545～5050～5545～5027330～4035～4040～4540～4545～5050～5545～50273～42630～4035～4040～4540～4545～5055～6050～55426～52940～4540～4545～5045～5050～5555～6050～55529以上45～5045～5050～5555～6555～6565～7055～65注：泥漿粘度為馬氏漏斗測量。參照上面泥漿粘度值表并結(jié)合以往穿越施工經(jīng)驗建議：①鉆導向孔（9″井眼）階段主要問題分析導向孔的順利完成是整個施工的基礎，通過導向孔取全取準各項資料將指導擴孔過程中方案的制定，因此必須保證在導向孔的施工過程中井眼穩(wěn)定，以利于形成規(guī)則穩(wěn)定的井壁，同時要保證泥漿具有良好的井眼凈化能力。鉆井液技術(shù)措施*粘土層地層較穩(wěn)定，成孔性較好，巖屑易造漿、分散，防泥包是關(guān)鍵問題，解決了防泥包問題也就解決了流變性穩(wěn)定問題。盡量采用低坂土含量泥漿，控制適當?shù)偷恼扯取⑶辛?，提高泥漿中的SDX大分子聚合物濃度，以提高泥漿抑制性防泥包；加入SDJ防漏失；同時，SDX和SDJ加入泥漿中后，還能降低摩阻以減少鉆井扭矩及推進阻力，從而達到提高機械鉆速目的。施工時要求鉆井液G1≥2Pa以利攜砂，粘度在40～50s之間有利于提高泵排達到提高攜砂效率的目的。入井泥漿配方及泥漿性能井徑配方泥漿性能ρg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP/PVG1PaG2PaFLml9"4％土+0.1％SDX+0.1%SDJ1.0344~549~145~80.5~0.602~45~9≤15室內(nèi)驗證結(jié)果1.0348126.50.542.56.512配制工藝（1）按標準配方，先按地面容積預配40方泥漿開鉆，取淡水39方，加入鈉土1.6噸，SDX40公斤，SDJ40（2）處理劑加入方案井眼尺寸（in）泥漿排量（l/s）處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ9"16230.580.5817240.610.6118260.650.6519270.680.68*粉質(zhì)、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土地層地層疏松，膠結(jié)差，成孔差或放置時間長容易塌孔。鉆井中容易出現(xiàn)泥漿竄漏情況，施工中采用適當高的粘切，較低泥漿失水，致密泥餅，要求泥漿濾液粘度高，盡量減少泥漿濾液進入地層降低膠結(jié)力，進入淺層中的SDX和SDJ增強近井壁的膠接能力，增強地層強度，有效支撐井壁，從而達到穩(wěn)固井壁的目的。同時，具有封堵能力的SDJ進入地層后亦可有效的堵塞地層中的孔道，阻止泥漿竄入地層，從而避免因泥漿竄流掏空地層而造成的坍塌情況。入井泥漿配方及泥漿性能井徑配方泥漿性能ρg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP/PVG1PaG2PaFLml9"5％土+0.1％SDX+0.1%SDJ1.0354~7012~178~130.6~0.753~68~12≤13室內(nèi)驗證結(jié)果1.036314100.714.58.510.4配制工藝（1）按標準配方，先按地面容積預配40方泥漿開鉆，取淡水39方，加入鈉土2噸，SDX40公斤，SDJ40（2）處理劑加入方案井眼尺寸（in）泥漿排量（l/s）處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ9"16290.580.5817310.610.6118320.650.6519340.680.68②第一次～第六次預擴孔（18″～44″井眼）主要問題分析擴孔過程中，井眼逐步擴大，地層坍塌應力逐步增強，防止井眼坍塌是提高機械鉆速，降低作業(yè)成本的關(guān)鍵。鉆井液技術(shù)措施*粘土層(粘土、粉質(zhì)粘土)地層較穩(wěn)定，成孔性較好，巖屑易造漿、分散，防泥包是關(guān)鍵問題，同時大量的粘土巖屑造漿，流變性穩(wěn)定問題。盡量采用低粘土含量泥漿，控制適當?shù)偷恼扯取⑶辛Γ岣吣酀{中的SDX大分子聚合物濃度，以提高泥漿抑制性防泥包；同時，SDX隨泥漿濾液進入地層后，在擴孔器的“擠壓”作用下有自固井壁的作用。對泥漿性能的要求就是能夠有足夠的懸浮力懸浮巖屑和一定的大分子聚合物膠粘封堵井壁。a.入井泥漿配方及泥漿性能井徑(in)配方泥漿性能ρg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP/PVG1PaG2PaFLml18—445％鈉土漿＋0.03%SDX1.0340~508~145~80.45~0.6≥3≤8≤18室內(nèi)驗證結(jié)果1.0341115.50.53.5514b.配制工藝（1）按標準配方，先按地面容積預配40方泥漿開鉆，取淡水39方，加入鈉土2噸，SDX12公斤或20（2）處理劑加入方案井眼尺寸（in）泥漿排量（l/s）處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ18—4816290.17-17310.18-18320.19-19340.21-*粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土地層地層疏松，膠結(jié)差，成孔差或放置時間長容易塌孔。鉆井中容易出現(xiàn)泥漿竄漏情況，施工中采用適當高的粘切，較低泥漿失水，致密泥餅，要求泥漿濾液粘度高，盡量減少泥漿濾液進入地層降低膠結(jié)力，進入淺層中的SDX和SDJ增強近井壁的膠接能力，增強地層強度，有效支撐井壁，從而達到穩(wěn)固井壁的目的。同時，具有封堵能力的SDJ進入地層后可有效的堵塞地層中的孔道，阻止泥漿竄入地層，從而避免因泥漿竄流掏空地層而造成的坍塌情況。a.入井泥漿配方及泥漿性能井徑(in)配方泥漿性能ρg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP/PVG1PaG2PaFLml18—445％土+0.05％SDX+0.2%SDJ1.0350~7012~167~130.50~0.653~68~16≤13室內(nèi)驗證結(jié)果1.0354147.50.544.5119b.配制工藝井眼尺寸（in）泥漿排量（l/s）處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ18—4416290.291.1517310.311.2218320.321.3019340.341.37③第七次預擴孔（48″井眼）主要問題分析為保證成品管順利回拖，在最后一次擴孔過程中，形成一個穩(wěn)定的井眼至關(guān)重要。在施工過程中，充分利用前期泥漿滲入地層產(chǎn)生的固壁效果和擴眼器的“擠壓”作用，并且搞好本次預擴孔的泥漿失水造壁性能，是形成穩(wěn)定井眼的關(guān)鍵，同時，鉆井液還需具有良好的懸浮攜帶能力以保證井眼清潔。鉆井液技術(shù)措施*粘土層(粉質(zhì)粘土、粉土)地層相對穩(wěn)定，防止泥包刀具及攜砂是主要問題。繼續(xù)維持泥漿中較高的SDX濃度，增強泥漿抑制能力，避免泥包刀具提高刀具工作效率；同時，調(diào)整泥漿具有足夠的懸浮能力，保持鉆屑在泥漿中的懸浮，避免巖屑大量堆積于井眼下部造成拖力及扭矩的增大，以有利于提高機械鉆速。井徑配方泥漿性能ρg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP/PVG1PaG2PaFLml485％土+0.1％SDX+0.1%SDJ1.0354~7012~178~130.6~0.753~68~12≤13室內(nèi)驗證結(jié)果1.036314100.714.58.510.4a.入井泥漿配方及泥漿性能b.配制工藝井眼尺寸（in）泥漿排量（l/s）處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ4816290.580.5817310.610.6118320.650.6519340.680.68*淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土地層地層疏松，膠結(jié)差，成孔差或放置時間長容易塌孔。鉆井中容易出現(xiàn)泥漿竄漏情況，施工中采用適當高的粘切，較低泥漿失水，致密泥餅，要求泥漿濾液粘度高，盡量減少泥漿濾液進入地層降低膠結(jié)力，進入淺層中的SDX和SDJ增強近井壁的膠接能力，增強地層強度，有效支撐井壁，從而達到穩(wěn)固井壁的目的。同時，具有封堵能力的SDJ進入地層后亦可有效的堵塞地層中的孔道，阻止泥漿竄入地層，從而避免因泥漿竄流掏空地層而造成的坍塌情況。a.入井泥漿配方及泥漿性能井眼尺寸（in）泥漿排量（l/s）處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ5216290.580.5817310.610.6118320.650.6519340.680.68井徑配方泥漿性能ρg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP/PVG1PaG2PaFLml565％土+0.1％SDX+0.1%SDJ1.0354~7012~178~130.6~0.753~68~12≤13室內(nèi)驗證結(jié)1.036314100.714.58.510.4b.配制工藝④洗孔和回拖主要問題分析通過前面的幾次預擴孔，基本形成了穩(wěn)定的井壁，洗孔和回拖主要工作就是保證井眼清潔和保持井壁穩(wěn)定，以減少成品管的回拖阻力。鉆井液技術(shù)措施a.入井泥漿配方及泥漿性能井徑配方泥漿性能ρg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP/PVG1PaG2PaFLml485％土+0.1％SDX+0.1%SDJ1.0360~6513~159~110.7~0.8≥4≤10≤10b.配制工藝井眼尺寸（in）泥漿排量（l/s）處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ4816290.580.5817310.610.6118320.650.6519340.680.68*井漏泥漿方案在淺層土的施工作業(yè)過程中，可能會因為地層疏松而出現(xiàn)井漏現(xiàn)象。鉆井中出現(xiàn)泥漿竄漏時，如不能有效控制，可能導致泥漿大量進入地層，并在地層中竄流出通道，帶走大量地層充填物，使地層失去支撐而造成嚴重塌孔，必須予以及時封堵。施工中采用“兩高一適當”泥漿方案（即高粘切、高土含、適當濃度的封堵材料），有利于及時在井壁上形成致密的封堵層；同時，具有封堵能力的SDJ進入地層后亦可有效的堵塞地層中的孔道，阻止泥漿進一步竄入地層，從而避免因泥漿竄流掏空地層而造成的坍塌情況。在整個施工作業(yè)過程中，如遇井漏情況均按本方案進行處理a.入井泥漿配方及泥漿性能井徑配方泥漿性能ρg/cm3FVSPVmPa.sYPPaYP/PVG1PaG2PaFLml6％土+0.3%SDJ1.0475~8514~1810~150.7~0.8≥6≤20≤12室內(nèi)評價結(jié)果1.04801511.50.778189b.配制工藝井眼尺寸（in）泥漿排量（l/s）處理劑加入速度(包/15min)土粉SDXSDJ1635-1.731737-1.841839-1.941941-2.05h.粘土層容易水化膨脹，引起縮徑卡鉆的潛在危險。針對該層，泥漿的失水性能是關(guān)鍵。因此，在提高粘度的同時加入定量的改性淀粉來控制失水。i.粉土層成孔性差，易沉砂。我們的措施是：在泥漿中加入正電膠，形成一種“液體套管”。導向過程防止沿線冒漿控制措施：導向孔的鉆進可分為三個階段，第一：入土端傾斜段；第二：水平段；第三：出土端傾斜段。針對導向孔鉆進過程的三個階段的特點采取不同的泥漿控制技術(shù)方案，分述如下：第一：入土段傾斜段①泥漿排量的控制在入土端傾斜段，隨著鉆頭的鉆進，穿越地層由淺到深，在這一階段，泥漿的排量要盡可能選擇大的泥漿擋位，一般要求泥漿排量不小于0.3m3/min。采用較大的泥漿排量是利用泥漿的快速返回攜帶出鉆碎的土屑，防止土屑堆積在孔內(nèi)造成孔內(nèi)淤積堵塞，使鉆進后的孔路暢通，保證孔內(nèi)泥漿有返回到地面的通路。另一方面，大的泥漿排量可以利用泥漿產(chǎn)生的沖擊力對地層起到切削作用，擴大導向孔的內(nèi)徑尺寸，增大泥漿返回通道的流通空間，也就減少了穿越段地面泥漿壓力，同時減少了穿越段沿線地面跑、冒泥漿的可能。②司鉆、控向的技術(shù)控制由于入土端傾斜段是穿越軌跡的造斜階段，鉆桿需要在不旋轉(zhuǎn)的情況下直接推進造斜，因此鉆桿推進階段形成的環(huán)形內(nèi)孔比旋轉(zhuǎn)鉆桿形成的環(huán)形內(nèi)孔直徑要小，這就造成孔內(nèi)孔時大時小，產(chǎn)生“瓶頸”現(xiàn)象，減小了泥漿返回地面的容流空間。為了克服這一現(xiàn)象，建議控向與司鉆密切配合，在傾斜段造斜的過程中，每根鉆桿鉆進完成后調(diào)整的傾斜角度比預定要求的大，待鉆桿鉆進到底后，將該根鉆桿全部抽出，通過旋轉(zhuǎn)鉆進的方法使得傾斜角下降到要求的角度。這樣通過增加了一道旋轉(zhuǎn)工序使得每根鉆桿的環(huán)形空間都加大了，這也就增加了導向孔內(nèi)徑尺寸，增大了泥漿地面返回通道，也就減少了穿越段地面泥漿壓力，同時減少了穿越段沿線地面跑、冒泥漿的可能。第二：水平段①泥漿排量的控制一般情況下穿越曲線的水平段都是穿越河流的階段，當鉆頭鉆進到水平段時，也就是穿越河流階段，因為河流河床底部標高小于穿越水平地面標高，因此河流穿越段埋深會變淺，地層承受泥漿壓力能力下降；另一方面，隨著穿越距離的增加，泥漿從導向孔內(nèi)返回地面需要的泥漿動力增加，當此動力超過河底地層的承受壓力時，泥漿將不再從導向孔內(nèi)返回到入土點地面，而是從河底冒出。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復雜性很難對兩個壓力進行精確計算進行平衡掌握，因此，根據(jù)我們以往河流穿越的經(jīng)驗，我們一般要求泥漿的排量小于0.2m3/min。這樣在鉆進的過程中，由于泥漿的壓力不夠一般不會造成河底的冒泥漿的情況。②司鉆、控向的技術(shù)控制由于在水平段一般不需要對穿越曲線傾斜角進行調(diào)整，因此鉆桿是旋轉(zhuǎn)鉆進的，在此過程中我們還要求司鉆將鉆機的旋轉(zhuǎn)速度盡量提高，靠鉆頭的重力及旋轉(zhuǎn)的攪動能力使導向孔內(nèi)徑尺寸加大，以增加泥漿的容留能力，減小地層壓力。第三：出土端傾斜段①泥漿排量的控制導向孔鉆進到出土端傾斜階段后，隨著鉆桿的鉆進，鉆頭的埋深逐漸變淺，地層承受壓力的能力越來越小，因此要求泥漿的排量與水平段相同，一般控制在泥漿的排量小于0.2m3/min，通過減小排量達到控制泥漿壓力以緩解地層壓力。②司鉆、控向的技術(shù)控制出土點傾斜階段需要每根鉆桿進行傾斜角的調(diào)整，因此出現(xiàn)與入土端傾斜段相同的情況，即鉆桿推進段導向孔內(nèi)徑小于旋轉(zhuǎn)段，為了克服這一缺點還是采取