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定向穿越中对泥浆控制采取的技术措施

2012-10-08

一. 泥浆的作用及控制难点

泥浆是定向穿越中的关键因素,被视为定向钻的“血液”,其主要作用是携带和悬浮钻屑并排到地表、稳定孔壁和降低钻进时所需的扭矩和推拉力、冷却和冲洗孔底钻具。泥浆的主要工艺性能是流变性和失水造壁性,现场控制的主要因素是泥浆的粘度、各种添加剂的配制以及泥浆的压力和流量。

在遇到穿越距离长,地质条件复杂,尤其是广为分布的粉细砂层成孔性差,易沉砂,且砂层的泥浆漏失率大;为达到将切屑较好地排出地面的目的,在管线埋深大、距离长的条件下,要求的泥浆压力和流量都会很大,但这样就不能排除江底冒浆的可能性,一旦冒浆,将打破孔内泥浆系统的良性循环,更易造成塞孔和塌孔,甚至会导致卡钻。而在钻导向孔、预扩孔和回拖各阶段均需泥浆保证良好的成孔、有效的携砂性能和润滑性能,这对泥浆的性能提出了很高的要求。

二. 对泥浆控制采取的技术措施

1. 基浆的配置:
按照事先确定的试验泥浆配比,由于水平定向钻泥浆回收较低(相对油田钻井),施工过程中随时需要补充大量新配置的泥浆,选用造浆率高的优质钠基膨润土配浆,对保证钻进质量和提高钻进速度尤为重要。
2. 泥浆性能的控制和调整:
a. 泥浆添加剂:为保证泥浆具有良好的流变性、高携砂性、固壁和润滑性能,在配出基浆的基础上,再按基浆重量的2-4‰比例加入的各种泥浆添加剂,使用的泥浆添加剂有:增粘剂、固壁剂和润滑剂等。
b. 粘度控制:根据穿越段地层情况,在钻导向孔阶段,泥浆粘度控制在60~65S;在预扩孔和回拖阶段泥浆粘度提高5~10S,即达到65~70S;实际使用过程中,泥浆的配比随地层不同而随之变化,并选用不同的添加剂。
c. 各阶段泥浆性能调整:为保证钻屑携带和孔眼清洁,控制泥浆的失水,防止塌孔。需增大固壁剂、增粘剂含量。要及时提高润滑剂剂量,适当降低粘度和切力,保证泥浆的流变性能良好,使钻屑顺利返出地面,增强泥浆的润滑性,减小钻机旋转及推进阻力。为增强泥浆的造壁性能,防止孔壁塌陷,防止缩径,需增大固壁剂、增粘剂剂量。为提高泥浆的润滑性,降低摩擦阻力,增强携屑效果;需提高增粘剂和润滑剂剂量(润滑剂剂量可增至基浆重量的10‰)。
3. 泥浆的搅拌混合和回收:
a. 在扩孔和回拖期间,往往需要补充大量的泥浆,增加泥浆循环管路长度,相对延长了膨润土及添加剂的熟化、混合时间,确保了泥浆的性能达到既定要求。
b. 安装泥浆回收处理系统,通过对回流泥浆的筛选处理,使回流泥浆循环使用,一可更有效地保证泥浆的供应量;二可减少环境污染。
4. 泥浆压力和流量的控制:
定向穿越泥浆压力和流量的控制原则是高流量、低压力,通过调整高压泥浆泵的档位和转速、泥浆喷嘴的直径和数量、控制钻进和回拉速度等来实现。