【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油天然气钻井，更具体地说涉及一种通过电化学渗透原理解除压差粘吸卡钻的方法。
技术介绍
1、压差粘吸卡钻是钻井过程中最常见的复杂故障，将导致钻具失去活动的自由。在同一裸眼井段中，由于地层的孔隙压力梯度是不统一的，而钻井液液柱压力总是要平衡该井段中的最高地层孔隙压力，对那些压力梯度相对低的地层必然会形成一个正压差。当钻柱被井壁滤饼粘吸之后，紧靠井壁一边钻柱的一侧（粘吸面上）所受的是通过滤饼传来的地层孔隙压力，另一侧所受的是钻井液液柱压力，如果后者大于前者，即有正压差存在，可把钻柱压向井壁，进一步缩小吸附面之间的间隙，增强了吸附力，并进一步扩大了钻柱与井壁的接触面积。
2、上述发展过程如图1-4所示。图1表示钻柱接触井壁滤饼，发生吸附作用，此时有一个较小的接触面积。图2表示在压差作用下，进一步将钻柱压向井壁，扩大了与滤饼接触的面积，吸附力量进一步加强。图3表示在钻柱不能活动的情况下，除已接触的滤饼面积外，在接触面的两边形成了一部分钻井液不能循环的死区，随着时间的延长，大量岩屑和钻井液中的固相颗粒沉淀于此，又形成新的滤饼，进一步扩大了钻柱与滤饼接触的面积。图4表示由于井径不规则的原因，从纵向上看，一部分钻柱与井壁滤饼接触，一部分钻柱与井壁滤饼接触不了，但有一部分钻柱与井壁之间的间隙很小，小到钻井液无法循环到此，随着时间的延长，这部分间隙之间也要被钻屑和固体颗粒所充填，形成新的滤饼，增加了钻柱被吸附的长度。同时由于压差的作用，又增加了钻具与滤饼之间的摩阻力，所以，在压差粘吸卡钻发生的初期阶段，尚可用提、压、转、
3、压差粘附卡钻的原因除了“压差”，还有一个主要原因就是“粘附”，主要是钻井液滤饼的性质，包括滤饼力场的指向和大小。现在使用的水基钻井液，绝大部分是阴离子体系钻井液，这种钻井液，在井壁上所形成的滤饼有很强的负电力场，而钻柱表面含游离铁离子，具有很强的正电荷，形成一个正电力场。因此，在静止条件下，钻具和滤饼在正负电力场作用下极易发生吸附作用，造成“粘附”卡钻。随着井斜增加或者钻井液密度的提高，压差粘吸卡钻的可能性越来越大。
4、针对上述压差粘吸卡钻的复杂故障处理后期，常用的方法有：通过泡酸、泡解卡剂等方式，破坏滞留区中的泥饼，然后采用大幅度、大吨位的提、压、转、震击等方式解卡。若上述方法无法解除，则通过下入炸药，将临近卡点钻具接头炸开，舍弃卡点以下的钻具，将卡点及以下井筒填注水泥，待水泥凝固后，从卡点上部的井筒侧面，重新钻开新井眼进行钻进（即：填井开窗侧钻）。这种填井开窗侧钻的方式，不仅造成了巨大的经济损失，而且可能造成油气勘探开发的地质目标无法实现。
5、同时，现有技术中，通过检索发现，公开的大多数技术是提前预测压差粘吸卡钻风险，例如公开号为cn106150476a，名称为一种预测钻柱的粘吸卡钻风险的系统，以及公开号为cn106156385a，名称为一种预测钻柱的粘吸卡钻风险的方法等专利，其只是在前期预测压差粘吸卡钻风险，不能保证一定能预测成功，当预测失败发生压差粘吸卡钻后，仍然会采用上述现有技术常规的方法，针对压差粘吸卡钻的复杂故障进行后期处理。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术公开了一种通过电化学渗透原理解除压差粘吸卡钻的方法，本专利技术的目的是解决现有技术中常规压差粘吸卡钻解除方法所存在的经济损失巨大、油气勘探开发的地质目标无法实现等问题。
2、大量的现场井例证明，大压差的井不一定都会发生压差粘附卡钻，而小压差的井往往还频繁出现压差粘附卡钻。因此，压差粘附卡钻中的另一个主要因素应是泥饼的粘附问题，油基钻井液往往很难发生压差粘附卡钻，因为油基钻井液体系是中性的，形成的泥饼不带电场。而水基钻井液体系形成的泥饼是带很强的负电力场。本专利技术提供的方法，主要针对小压差井的水基钻井液体系中，由于电力场存在使泥饼粘附、进而导致的压差粘附卡钻问题。
3、本专利技术的思路为：往钻具内注入的液体需要从根本上改变滤饼的性质，把滤饼表面吸附的负离子改变为正离子，把负作用力场改变为正作用力场，从而削弱它们的水化作用，进而稳定井壁和保护产层。本专利技术通过使用电化学渗透原理，改变滤饼的负电力场，同时也改变钻杆的电力场，在卡钻周围产生电化学来解卡。
4、为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案：
5、一种通过电化学渗透原理解除压差粘吸卡钻的方法，包括以下步骤：
6、s1、钻具发生压差粘吸卡钻后，将电源阴极与钻杆连接，电源阳极与地层连接；
7、优选的，所述s1步骤中，钻具发生压差粘吸卡钻后，先对钻具金属表面的杂质进行清洁处理，再用干净毛巾擦拭与电源的连接处，最后再连接直流电源。
8、上述步骤中，钻具发生压差粘吸卡钻后，电源连接前，需对钻具金属表面进行清洁处理，确保无泥沙等杂质，并用干净毛巾擦拭连接处，保证连接处干燥。通过上述预处理后，再连接直流电源。
9、电源为直流电源，电源选择直流电源是为确保阳极一直供应正电荷，阴极一直供应负电荷。电源阴极与钻杆的金属表面或钻具串连处连接，电源阳极与地层的岩石或钻井液体连接，从而形成电源回路。
10、优选的，所述s1步骤中，钻具发生压差粘吸卡钻的井中，其内通入的钻井液为水基钻井液。
11、s2、将电源通电，井内阳离子与吸附于其上的水分子在电场内向被卡钻具（阴极方向）移动，并在其周围形成水化膜，水化膜渗透到钻杆与泥饼接触区将钻具周围的流体压力平衡；同时在被卡钻具周围发生电化学过程，破坏泥饼的约束力，使被卡钻具解卡。
12、本专利技术中，井内阳离子（包括f3+、al3+、mg2+、ca2+等）与吸附于其上的水分子在电场内向被卡钻具移动的原理是：钻具与直流电阴极连接，则钻具持续带负电荷，根据电荷正负相吸的原理，阳离子向钻具方向移动。
13、被卡钻具周围形成水化膜的原理是：阳离子向钻具方向移动时，带着其吸附于其上的水分子，阳离子的聚集同时形成离子周边的水分子聚集，于是在被卡钻具周围形成了一层水化膜。
14、水化膜渗透到钻杆与泥饼接触区将钻具周围的流体压力平衡的原理是：钻杆与泥饼接触后（即：粘附卡钻区内），钻具周边的流体由于不能进入到接触区内，只能在接触区外流动，流体的流动会对接触区内产生一定的流动压力。当水化膜渗透到钻杆与泥饼的接触区内后，钻具周围的流体可以和接触区内连通，由此内外达到了压力平衡。
15、在被卡钻具周围发生电化学过程，具体的电化学过程为：fe3+ +3oh- = fe（oh）3 ；al3++3oh-=al（oh）3；mg2++2oh-=mg（oh）2；ca2++2oh-=ca（oh）2等等。
16、电化学过程破坏泥饼的约束力，使被卡钻具解卡的原理是：通过电荷的吸附作用，形成的水化膜强力渗本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过电化学渗透原理解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述S1步骤中，钻具发生压差粘吸卡钻后，先对钻具金属表面的杂质进行清洁处理，再用干净毛巾擦拭与电源的连接处，最后再连接直流电源；钻具发生压差粘吸卡钻的井中，其内通入的钻井液为水基钻井液。
3.如权利要求1所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述S2步骤中，通电的电流强度越大，被卡钻具越容易解卡。
4.如权利要求3所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述S2步骤中，通电的电流强度为6V-9V/cm。
5.如权利要求1所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述S2步骤中，电流作用时间越长，被卡钻具越容易解卡。
6.如权利要求5所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述S2步骤中，通电电流的作用时间为40min-90min。
7.如权利要求1所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述S2步骤中，钻具被卡部位温度越高，被卡钻具越容易解卡。
8.如权
9.如权利要求1所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述S2步骤中，被卡钻具的被卡部位压差力越小，被卡钻具越容易解卡。
10.如权利要求9所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述S2步骤中，被卡钻具的被卡部位的压差为3MPa-25Mpa。
...【技术特征摘要】
1.一种通过电化学渗透原理解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述s1步骤中，钻具发生压差粘吸卡钻后，先对钻具金属表面的杂质进行清洁处理，再用干净毛巾擦拭与电源的连接处，最后再连接直流电源；钻具发生压差粘吸卡钻的井中，其内通入的钻井液为水基钻井液。
3.如权利要求1所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述s2步骤中，通电的电流强度越大，被卡钻具越容易解卡。
4.如权利要求3所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述s2步骤中，通电的电流强度为6v-9v/cm。
5.如权利要求1所述的解除压差粘吸卡钻的方法，其特征在于，所述s2步骤中，电流作用时间越长，被卡钻具越容易解卡。
...【专利技术属性】
技术研发人员：肖沣峰，李明磊，张松，刘智敏，邓正强，范劲，聂强勇，钱思蓓，胡静，邵平，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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