。此外,钻井过程中的过平衡还会产生压差卡钻和其他与井眼清洁有关的钻井问题2。解卡作业一般会导致数小时甚至数天的非生产时间。更糟糕的是,尤其当其他情况也发生恶化,例如钻屑聚集,钻柱可能会被永远卡在井下,井有可能报废或者需要进行侧钻(右下图)。
钻井液行业已经研究出化学添加剂和方法来减小因泥浆引起的地层损害和卡钻的严重程度及频率。在20世纪80年代,为了增加井的经济效益,作业者通过钻水平井使井眼接触更多地层,但是他们发现无法将钻井液的ECD保持在破裂梯度以下。因为随着真垂深的增加破裂梯度也随之增加,但是从水平段前端到尾端的破裂梯度保持不变,然而随着井眼长度的增加,摩阻压力损失也会增加。因此必须增加泵压,以保持足够大的循环速度将钻屑从环空携至地面。如果水平段足够长,ECD将导致井底压力(BHP)等于甚至超过地层的初始破裂压力,造成井漏事故。
1ECD是循环钻井液针对地层产生的有效密度。ECD的计算公式如下:ECDDP(0052D),式中D是泥浆比重,单位为磅加仑,P是井深D到地面的环空压降(Psi),D是井的真垂深(英尺)。
2钻柱无法围绕井眼轴线移动(旋转或上下移动)便发生压差卡钻。一般情况下,当较低的储层压力或较高的井筒压力(或二者兼而有之)产生的巨大接触力作用在一大段钻柱上时将会发生压差卡钻。粘滞力是井筒与储层之间的压差和压差所作用面积的乘积。因此,就卡钻来说,较低的压差作用在较大的工作面积与较大的压差作用在较小的工作面积上的效果是一样的。
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常规钻井。针对从A层到B层逐渐增加的孔隙压力(井涌),如果采用过平衡钻井,ECD(蓝线)会随着钻井液比重的增加而增加,从而导致BHP接近初始破裂压力(紫线)。这时就需要下入一层套管来保护地层,从而增加了额外的套管鞋,并且接下来的井眼直径变得更小(黑色三角形)。在深水井中,通常初始破裂压力和孔隙压力之间的窗口比较窄。在本例中,作业者不得不下入六层内径逐级缩小的套管,结果导致井眼太小,无法获得具有工业价值的油气产量。
岩屑床。尽管钻屑床或固相床(浅棕色)会出现在任何形状的井眼内,但是它们在斜井中尤为常见,沉积在井眼的下部。当泥浆泵关闭,随着钻屑和岩屑(未显示)在环空内沉积从而埋住钻柱,底部钻具组合可能会被卡在钻屑床内。这种现象称为塌落卡钻,在开泵的时候也可能发生。
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