深水钻井中存在的问题

  与浅水区域相比,深水钻井面临的主要问题有[1-4]:海底页岩的稳定性差、钻井液用量大、井眼清洗难、浅层天然气与形成的气体水合物、低温下钻井液的流变性、地层破裂压力窗口窄等。这些问题给钻井工作带来了诸多困难,同时对钻井液技术提出了更高的要求:在保证钻井安全的前提下,兼顾钻井成本和环境效益。

 

  海底页岩的稳定性差.

 

  在深水区中,由于沉积速度、压实方式以及含水量的不同,海底页岩的活性大。河水和海水携带细小的沉积物离海岸越来越远,由于缺乏上部压实作用,胶结性较差,易于膨胀、分散,导致过量的固相或细颗粒分散在钻井液中,从而影响钻井液性能。

 

  112 钻井液用量大.

 

  在深水环境下的钻井液需求量是很大的。一般隔水管体积就高达159 m3,再加上平台钻井液系统,而且由于井眼直径大,为了钻达设计井深,一般下入的套管也多(常常是4~7层),因此钻井液用量就比其他同样井深的陆上或浅水区的井大得多。

 

  井眼清洗难.

 

  深水钻井时,由于开孔直径、套管和隔水管的直径都比较大,如果钻井液流速不足就难以达到清洗井眼的目的。因此,对钻井液清洗井眼的能力提出了更高要求。一般采用稠浆清洗、稀浆清洗、联合清洗、增加低剪切速率黏度,以及有规律地短程起下钻等方法,这些方法均有助于清除钻井过程中的钻屑。

 

  使用与钻井过程中钻井液黏度不同的清扫液清除钻屑效果较明显,比如使用稀浆钻进,稠浆清洗钻屑。

 

  浅层气与气体水合物.

 

  深水钻井作业中,气体水合物的形成不仅是一个经济问题,更是一个安全问题。气体水合物类似于冰的结构,主要由气体分子和水分子组成,外观上看起来类似于脏冰,但是它在性质上又不像冰,如果压力足够,它可以在0e以上形成。海底附近或井中溶解的水合物受到冷却后易在隔水管和压井阻流管线上重新凝结,尤其是在节流管线、钻井隔水导管、防喷器以及海底的井口里,一旦形成气体水合物,就会堵塞气管、导管、隔水管和海底防喷器等,从而造成严重的事故;同样钻井过程中的水合物分解可能导致地层变弱,井眼扩大、固井失败以及井眼清洁方面的问题[5-12]。

 

  温度过低.

 

  随着水深加大,钻井环境的温度也越来越低,给钻井和采油作业带来很多问题。如在低温下,钻井液的黏度和切力大幅度上升,而且会出现显著的胶凝现象,形成天然气水合物的可能性增大[13]。

 

  地层孔隙压力和破裂压力之间/窗口0狭窄深水区域上覆岩层相当一部分由海水所替代,因此上覆岩层压力与陆地上相比偏低,由于地层具有较低的破裂压力而孔隙压力没有很大的变化,这就使孔隙压力与破裂压力之间的差变得非常小。对于相同沉积厚度的地层来说,随着水深的增加,地层的破裂压力梯度在降低,致使破裂压力梯度和地层孔隙压力梯度之间的窗口较窄,深海钻井尤其是表层地层容易出现井漏等井下复杂情况。