井壁,井壁不稳定地层的类型与井壁不稳定现象

3.1.1 井壁不稳定的地层类型 钻井过程中所钻遇的地层，如泥页岩、砂质或粉砂质泥岩、流砂、砂岩、泥质砂岩或粉砂岩、砾岩、煤层、岩浆岩、碳酸盐岩等均可能发生井壁不稳定。但井塌大多发生在泥页岩地层中，约占90%以上。缩径大多发生在蒙脱石含量高、含水量大的浅层泥岩、盐膏层、含盐膏软泥岩、高渗透性砂岩或粉砂岩、沥青等类地层中。压裂则可发生在任何一类地层中。井塌可能发生在各种岩性、不同黏土矿物种类及含量的地层中；但严重井塌往往发生在下述地层中： 1）层理裂隙发育或破碎的各种岩性地层； 2）孔隙压力异常的泥页岩； 3）处于强地应力作用的地区； 4）厚度大的泥岩层； 5）生油层； 6）倾角大易发生井斜的地层等。 3.1.2 井壁不稳定现象 （1）井壁坍塌的现象 钻井或完井过程中如发生井壁坍塌时，会出现以下现象： 1）返出钻屑尺寸增大，数量增多并混杂； 2）泵压增高且不稳定，严重时会出现憋泵现象，并可憋漏地层； 3）扭矩增大，蹩钻严重，停转盘打倒车； 4）上提钻具遇卡，下放钻具遇阻；接单根、下钻下不到井底时会发生卡钻或无法划至井底； 5）井径扩大，出现糖葫芦井眼，测井遇阻卡。 （2）地层缩径的现象 1）当钻井过程中地层发生缩径时，由于井径小于钻头直径，会出现扭矩增大，蹩钻等现象，严重时转盘无法转动，甚至被卡死； 2）上提钻具或起钻遇卡，严重时发生卡钻； 3）下放钻具或下钻遇阻，如地层缩径严重，可使井眼闭合，如胜利油田和南疆钻含盐软泥时均出现过此现象。 （3）地层压裂的现象 当钻井液的循环压力大于地层的破裂压力时，就会压裂地层，使地层出现裂缝，从而导致泵压下降，钻井液漏入地层，井筒中液柱压力下降。如液柱压力降至上部易塌地层的坍塌压力或孔隙压力之下，就可能发生井塌或井喷等井下复杂情况。

3.9.1 井壁稳定性问题的重要性及影响因素 井壁稳定性问题对于深井和超深井施工来说至关重要。由于井壁稳定性问题，德国KTB主孔施工时耗费了大量时间来处理事故和进行侧钻施工。9101m的KTB主孔施工总时间为1468天，处理事故和侧钻用了468天，占总时间的约三分之一。施工中出现的主要井壁稳定性问题是钻孔崩落、井壁坍塌和缩径。 造成井壁失稳的因素很多，包括地质因素和工程因素两个方面。地质因素主要有：地质构造类型和原地应力（大小、方向及非均匀性）、地层的岩性和产状、含黏土矿物的类型、弱面的存在及其倾角、层面的胶结情况、地层强度、裂隙节理的发育情况、孔隙度、渗透性及孔隙中的流体压力等。工程因素主要包括：钻井液的性能（失水、黏度、流变性、密度）、钻井液的成分与地层岩石化学作用的强弱（水化、膨胀作用）、井周钻井液侵入带的深度和范围、井径大小、井眼裸露时间、钻井液的环空返速、对井壁的冲蚀作用、循环动压力和起下钻的波动压力、井眼轨迹的形状、钻柱对井壁的摩擦和碰撞等。 对于超深井钻探来说，热膨胀对井壁稳定性的影响则不能忽略。对中硬岩石，温度每增加1℃则产生0.4MPa的温差应力；对坚硬岩石，温度每增加1℃则产生1.0MPa的温差应力。对于13000m深的科学超深井，井壁温度变化预计超过50℃，在井壁上有可能产生的温差应力将超过50MPa。 3.9.2 科学超深井井壁稳定和钻孔安全研究路线图 1）井身结构和套管程序必须以钻井安全为基础，以地层孔隙压力梯度曲线、地层坍塌压力梯度曲线和地层破裂压力梯度曲线为设计依据。应开展深井地层孔隙压力、现今地层应力、地层坍塌压力和破裂压力以及井壁稳定性方面的研究，为钻井设计和钻井液设计提供依据。 2）针对可能在科学超深井钻遇的有代表性的岩石，着手进行高温（400℃）、高压（130MPa）不同温度、不同围岩压力条件下物理力学性质研究；并针对高温高压条件下，不同温度、不同压力钻井液流变性能和密度变化开展研究，建立高温高压钻井液密度变化剖面。这些研究成果将是科学超深井钻井工程设计的最基础的资料，建议尽快立项研究。 3）科学超深井所钻地层已超出沉积岩的深度范畴，大多属于结晶岩。对于结晶岩地层原地应力状态和地层力学参数的研究滞后于沉积岩，因此，结晶岩地层井壁稳定性钻前预测以及当前钻头处地层的井壁稳定性实时评价研究，是我国实施科学超深井钻探急需解决的理论和工程难题之一。 4）尽快开展钻前井壁稳定性预测模型研究。根据给定地层的地震等物探资料以及附近地区钻孔测井数据，开展钻前井壁稳定性预测模型研究，初步建立科学超深井井位的地层压力剖面、地层坍塌压力剖面、地层破裂压力剖面和安全钻井的钻井液密度窗口，为科学超深井井身结构、钻井液性能和钻井工艺设计提供依据。 5）针对高陡构造破碎地层和窄密度窗口下的井壁稳定和钻孔安全开展专项研究，为科学超深井钻井施工做好技术储备。 6）在实钻过程中，开展对实际的地层压力、地层坍塌压力、地层破裂压力和地层漏失压力“四个压力剖面”进行修正。根据修正结果，及时调整钻井液密度，或采用多级密度钻井液技术，或采用精细控压钻井技术，以确保井壁稳定和钻孔安全。

1 钻井液处理剂
改性淀粉用作油田化学品的研究在国外已有50多年的历史，在国内则始于80年代初期。在我国改性淀粉主要作为钻井液处理剂，可以起降滤失、增粘、降粘、稳定井壁和防塌等作用。
1．1淀粉醚类
研究最多的是羧甲基淀粉醚(CMS){ 作为石油钻井液处理剂，当其取代度(DS)为0 .2—0．4时就有良好的控制失水的效果。适当提高CMS的取代度，可以增强其降失水作用，抗盐抗温能力，以适应不同类型钻井液的需要。孙晓云等以溶媒法合成了DS=0 8一1．1的羧甲淀粉 J。最近张淑芬等又成功地用干法合成了DS=1．0—3．0的艘甲基淀粉，反应收率为90％ ，所得产物有较好的降失水作用和较高的抗盐能力 '5J。淀粉与丙烯睛发生氰乙基化反应后再以碱性水解制得的艘乙基淀粉醚，热稳定性、降失水性良好。还有磺乙基淀粉(SES)，3一磷酸酯基一2一羟丙基淀粉醚(PHPS) 等都具有一定的降失水性。国外有用交联的部分降解的淀粉醚衍生物或／平日交联淀粉醚衍生物的部分降解产物做降失水添加剂。这种添加剂比相应的不降解的淀粉醚衍生物在更低粘度下降低液体流失，使它能以足够大的浓度得到满意的滤失控制，而且钻井液的粘度足以保证它在油、气井中的循环使用。
1．2 淀粉接枝共聚物
工业淀粉在一定温度下糊化l小时与磺化剂反应后，加人烯类单体、引发剂等，升温到所需温度后反应一定时间可得淀粉接枝共聚物SPS。SPS有良好的降滤失作用，另外在盐水和海水泥浆中具增粘作用，在淡水泥浆中却起降粘作用，而且在自然环境中生物降解性好 。王中华合成的AM／AA／MPTMA／淀粉接枝共聚物。以及由丙烯酰胺、丙烯酸钾、2一羟基一3一甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵与淀粉接技共聚而成的CGS一2L12 ，由于分子结构中引入了阳离子基因，所以产物不仅具有较好的降滤失作用，抗盐抗温能力，而且具有较好的防塌效果。以交联的阳离子淀粉或两性淀粉为失水控制剂并配台其它成分而成的钻井液，即使在强酸性条件下仍能保持稳定的粘度和降失水性能 l 。由2 丙烯酰胺基一2一甲丙横酸(AMPs)合成的共聚物水溶性好，热稳定性高，抗污染能力强，是一类备受重视的钻井液处理剂，但其价格昂贵，难以推广应用，而改性淀粉价格低廉，但抗温能力差。兼顾处理剂价格与抗温能力制备的AMPS／AM催粉接枝共聚物，成本较低，有较好的降滤失效果和较强的增粘作用。并具有较强的抗温、抗盐和抗高价金属离子污染的能力。
2 原油破乳剂和油田废水处理剂
我国油田已进入高含水开发阶段，采出液多为W／O型和O／W 型两种乳液台为一体的多重乳液，油田普遍存在的问题是油水界面存在中间乳化层，电场不稳，破乳剂用量多，脱出污水含油高，污水质量达不到回注要求等，必须开发新型高效破乳剂。
淀粉先在氢氧化钠催化下与环氧乙烷反应成羟乙基淀粉，再与3一氯一2 羟丙基三甲基氯化铵反应可得到阳离子羟乙基淀粉溶液，该溶液破乳效果良好，可用于石油的破乳，废水处理或其它工业 日本人以改性淀粉、改性纤维素和台成树脂等高吸水物质制备了高效凝油剂，用于废液中原油的回收 。
3 油井水泥浆处理剂
油、气井固井中要用水泥浆。水泥封固的油气井，油层、水层及油水同层段的封固质量有时不太理想，需要添加一定的水泥浆处理剂来改善其封固性能。Wilk发现在水泥浆料中加人被水活化的溶胀剂，如水解淀粉或羧甲基纤维素，固化水泥浆的性能有很大改进，特别是对油并环境下的抗化学腐蚀性能有很大提高 。适量的磷酸酯基淀粉醚加人水泥中，可在改进水泥浆的失水和凝结性能的同时，保持理想的粘度和凝结时间 。
4 堵水调剖剂
随着我国注水开发油田综合含水量不断升高，堵水调剖难度越来越大，原有的堵水调剖剂用量逐渐增大或效果不断变差。在老油田特高含水开发阶段适时地研究和开发新型调剖堵水剂是油田开发中一项重要课题。李补鱼等针对中原油田含盐量高的地层特点，开发出了以淀粉与丙烯酰胺接枝共聚物SPA，有机复台交联剂MC和保凝剂为主要成分的堵水调剖剂，其中SPA浓度为0．6—1．0％。这种堵水调剖剂强度高，耐冲刷，并具有良好的选择性堵水作用。
5 发展方向
在油田化学品中有相当份额的聚台物 合成聚台物成本往往很高，有时难以为现场接受而且还存在环境污染问题，因此利用天然高分子通过化学修饰获得价格低廉，综合性能良好的产品是油田化学品的一个发展方向。
淀粉作为一种天然高分子，来源丰富，价格低廉，易于改性，有着良好的应用前景。8O年代改性淀粉类产品在钻井液中的应用很受重视，并取得了显著的社会教益和经济效益。然而由于淀粉类产品的抗温能力差，进一步应用受于限制，而且提高淀粉类处理剂抗温性能的技术难度大，进入9O年代，有关淀粉在油田中的应用研究明显少于8O年代。研究者不应避难就简，应重视淀粉资源的利用，除了提高改性淀粉的抗温性能以作钻井液处理剂外，还应注重多性能淀粉油田化学品研究，开发淀粉化学品在驱油剂、破乳剂、降粘剂、堵水剂、解堵剂、水泥浆处理剂等油田生产各领域的应用。

钻井液的滤失性能主要是指钻井液滤失量的大小和所形成泥饼的质量。钻井液的滤失性能对井壁稳定有十分重要的影响, 特别是松散、破碎和水敏性地层。

一般而言，钻井液滤失量越低，胶体性和黏滞性越强。有时候为了将钻井液的滤失量降到一定值，需要增加很多材料，进一步增加了钻井液的液相黏 度例如：在同样组分的情况下，把一个滤失量为5mL的钻井液，将其滤失量由5mL降到4mL需要的处理剂量，甚至要大于把一个滤失量为25mL的钻井液，将其滤失量由25mL降到5mL的量。这说明在滤失量低的情况下 ，哪怕将滤失量降低1mL，也需要大量的处理剂。

除增加成本之外，由于处理剂用量的增加，钻井液的液相黏度提高，能蛀消耗增加，可以说滤失量的合理确定有利于减少能糙消耗。只要钻井液的抑制性能达到要求，综合性能满足井下安全的需要，滤失量放宽有利于 提高机械钻速，有利于节约成本。因此，可以根据不同地区的地层特点，在保证井眼稳定的前提下适当调整滤失量指标。

一、建筑平面图中M4，M5，M6，GC2的含义：
M4：表示门4
M5：表示门5
M6：表示门6
GC2：高窗2
二、建筑平面图
1.定义
建筑平面图，又可简称平面图，是将新建建筑物或构筑物的墙、门窗、楼梯、地面及内部功能布局等建筑情况，以水平投影方法和相应的图例所组成的图纸。
2.作用
建筑平面图是建筑施工图的基本样图，它是假想用一水平的剖切面沿门窗洞位置将房屋剖切后，对剖切面以下部分所作的水平投影图。它反映出房屋的平面形状、大小和布置；墙、柱的位置、尺寸和材料；门窗的类型和位置等。