钻井过程中井壁稳定分析与对策
钻井过程中井壁稳定分析与对策
当前，我国油田开发力度加大，逐步向深层、深海区块延伸，水平井、大位移井等特殊井身结构钻井应用增多，井壁坍塌等井下事故也相应增加，极易在钻井中出现井壁缩径、坍塌、地层压裂等情况，坍塌机理比较复杂，很难预防，影响钻井井下安全和钻井持续性。因此，有必要对井壁稳定性进行分析，有针对性的提出提升井壁稳定性的对策措施。
1 钻井过程中井壁稳定性
1.1钻井井壁稳定性较差和坍塌地层特征
在钻井中，钻遇泥页岩、砂岩、砾岩、煤层、岩浆岩、灰岩等都可能发生井壁坍塌，但90%以上的坍塌发生在泥页岩地层，缩径一般在盐膏层、浅层泥岩和渗透性较高的砂岩发生。坍塌可能在各种岩性和粘土矿物含量地层中发生，但坍塌严重地层大多具有以下特征：发育有层理清晰的裂缝或破碎性较强的岩性地层；泥页岩特别是孔隙压力异常地层；地应力较强、倾角大易发生井斜地层；厚度较大泥页岩地层；高含水砂岩、泥岩地层等。
1.2井壁稳定性影响因素
井壁稳定性较差原因是钻井液和钻具在地层中作用，压力超过井壁岩层承受强度，以及钻井液与井壁地层岩石矿物发生物理化学作用，加大坍塌压力、降低破裂压力等引起井壁失稳。
一是力学因素。地层钻开前岩层受上覆压力、水平地应力和孔隙压力作用，压力均衡，钻开后钻井液对井壁压力替代了钻开岩层对井壁岩层的支撑，破坏了压力平衡状态，使周围地应力需要重新分布，在地应力超过井壁周围岩层承受强度后会发生剪切破坏，脆性地层会发生井壁坍塌，塑性地层会发生塑性变形（缩径）。钻井中井壁被剪切破坏临界井眼压力称为坍塌压力，该状态下钻井液密度为坍塌压力当量钻井液密度。地应力因素上，井壁坍塌以最小地应力为方向，坍塌压力随地应力及地应力非均匀系数增大而增大。地层强度因素，地层坍塌压力与井壁周边地层的强度系数和内摩擦角呈反比。孔隙压力因素，地层坍塌和破裂压力与孔隙压力呈正比，但破裂压力增速比坍塌压力小，随着孔隙压力加大，钻井液密度安全范围逐步变小。地层渗透性因素，渗透性较强地层钻井液会渗透到井壁周围地层，产生渗透压力加大井壁周围地层孔隙压力变化率，加大井壁坍塌概率。井径扩大率因素，安全钻井允许一定程度坍塌，可适当降低钻井液密度。地层破碎程度因素，地层破碎程度越高，钻井液渗入越强、渗入深度越大，也就增高了坍塌压力。方位角、井斜角及钻井液组成和性能等，都会对地层坍塌压力产生一定影响。同时，在坍塌层钻进中钻井液密度比地层坍塌压力当量钻井液密度更低、钻井中钻井液密度异常过高、钻井液密度过低对盐层及含盐含水软泥岩塑性变形控制性较差、起钻抽吸降低钻井液压力、井喷或井漏降低井筒内液柱压力等，也会引起井壁坍塌。
二是物理化学因素。从地层构成看，岩石主要由石英、长石、方解石等非粘土矿物，伊利石、伊蒙间层、绿泥石等晶态粘土矿物，以及蛋白石等非晶态粘土矿物构成，不同岩性地层所含矿物类型、含量存在差异，会影响井壁稳定性。从钻井液渗入地层驱动力看，钻开地层后钻井液在井筒中与地层孔隙流体间存在化学势差、压差，在这些压力与地层毛细管力综合驱动下，钻井液滤液会渗入地层造成粘土矿物水化膨胀，引起井壁失稳。从粘土水化机理看，粘土矿物与水接触后会发生离子水化、表面水化、渗透水化，易引发井壁失稳。从地层水化膨胀看，钻井液与井壁地层接触后会升高孔隙压力、引起近井筒地层力学性质变化，地层水化膨胀加大井壁失稳概率。
2 钻井井壁失稳控制技术措施
2.1应力因素引起的井壁失稳控制 一是优化设计井身轨迹。套管可有效杜绝和避免井壁垮塌，要结合区块地质特征和岩层物理化学性质，科学设计井身轨迹，确定套管放置层数和深度，在井壁地层压力活跃、压力较大井段放置套管，特别是对地层压力难以控制井段放置套管，并确保裸眼井段地层压力体系稳定，实现地层钻开后压力均衡，避免局部井壁坍塌。
二是加强井壁坍塌预判分析。要综合钻井前掌握的各方面资料，建立井壁地层孔隙压力、坍塌压力、破裂压力等剖面模型，对不同剖面模型研究应用不同钻井液体系，通过井壁周边地层压力平衡确保地层整体压力平衡。
三是优化钻井测井技术。要合理控制钻井速度，防止测井仪器过多干扰。要控制好下钻速度，对钻井泵、机械泵等缓慢启闭，避免对井眼造成抽吸或对井眼压力异常释放，以及机械钻具对井壁碰撞，降低井内激动压力和液柱压力，杜绝因震动等产生地层裂缝引起井壁坍塌。
2.2钻井液因素引起的井壁失稳控制
钻井液引发井壁坍塌多是液体与泥页岩接触后发生水和离子运移水化作用，造成钻井液与地层孔隙压力产生水力压差、钻井液中水与地层水化学势差驱动下，使钻井液渗入地层引起地层压力重新分布，产生井壁坍塌。预防这类坍塌主要是应用防塌钻井液体系。
一是聚合物钻井液。属带负电电解质，通过静电作用吸附带电晶体，利用氢键在晶体层间吸附粘土，通过吸附可延缓水分子向泥页岩渗透，稳定井壁、控制粘土分散。其中，钾离子防塌性较强，可与粘土表面钠离子、钙离子等发生交换形成水化膜，对双电层扩散进行压缩，抑制岩层水化。
二是复合离子聚合物钻井液。该型钻井液高分子链上存在较多官能团，改变了聚合物与粘土表面单一氢键吸附模式，转换为氢键与静电吸附双重吸附作用，增强聚合物在粘土表面吸附强度，加快吸附速度，确保了粘土在水化前就能被吸附到粘土表面，形成厚度较大的吸附膜抑制泥页岩水化分散。
三是其他防塌钻井液体系。如无固相不分散或低固相聚合物钻井液、聚磺钻井液、饱和盐水钻井液、油包水钻井液等，都聚有较强防塌性，可视情况选择。
3结论
综上所述，石油钻井井壁坍塌是影响钻井安全和持续性的重要问题，通过对井壁稳定性影响因素和控制技术措施进行简要分析，有利于提升钻井井壁稳定性，更好地开展石油钻井。
参考文献：
[1]王中华.国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识[J].中外能源,2011(01).
[2]杨小华.提高井壁稳定性的途径及水基防塌钻井液研究与应用进展[J].中外能源,2012(05).
压力衰竭储层中定向井井壁稳定性分析
石油天然气学报（江汉石油学院学报） ２０１０年４月第３２卷第２期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｊ．Ｊ Ｐ１） Ａｐｒ．２０１０ Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．２
压力衰竭储层中定向井井壁稳定性分析
谭强
何辉
陈永浩
卢望红， （中国石油大学（北京）石油工程教育部重点实验室，北京１ Ｏ２２４９）
（四川庆钻探长庆钻井总公司钻井工艺技术大队，陕西西安７１ ００２１）
（中原油田分公司采油工程技术研究院，河南濮阳４５７００１）
段 芳 （玉门油田分公司，甘肃玉门７３５２００）
［摘要］在很多油气田开发中后期，储层压力会发生衰竭，压力系数可能降至Ｏ．５以下。地层压力降低将 导致地应力发生变化，进而影响钻井中的井壁稳定性。因此利用某正断层构造中的地层参数，对储层压 力衰竭前后，向水平最大、最小主应力方向钻井情况下，坍塌压力和破裂压力随井斜角的变化情况进行 了分析，结果表明在压力衰竭地层钻井主要应防止漏失，并且应避免向水平最大主应力方向钻进大斜度 井或水平井。该研究结果可以为压力衰竭地层中定向井钻井设计提供参考。 ［关键词］压力衰竭；定向井；坍塌压力；破裂压力；井壁稳定 ［中图分类号］ＴＥ３５３．３ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１０００—９７５２（２０１０）Ｏ２—０３ｌ６一Ｏ３
在油气田开发中后期，由于注采开发的影响储层压力不断降低，形成压力衰竭储层。国内外钻井实
践表明，当钻井中钻遇压力衰竭地层时，钻井液漏失问题最为显著，其主要原因除孔隙压力降低带来的 影响之外，井壁坍塌压力与破裂压力随孔隙压力发生变化也是原因之一。下面对压力衰竭储层中定向井
井壁稳定性进行分析。
１地层压力衰减对地应力的影响
油气开采中的储层压力衰减将会引起地应力的变化。Ａｄｄｉｓ曾根据多个油气田在开发过程中地应力
的实测情况分析得出，地层最小水平应力的降低量与孔隙压力衰减值呈线性正相关关系，随着地层孔隙
水平井钻井技术难点及对策分析
水平井钻井技术难点及对策分析
一、引言
水平井钻井技术是油气田开发的重要技术手段之一，通过水平井钻井可以增加油气井的有效产能，提高油气采收率。水平井钻井技术也面临着一些难点和问题，如井眼质量控制、水平段钻进速度和稳定性、钻井液循环等方面存在一定的难度和挑战。针对水平井钻井技术的难点和问题，需要采取一定的对策措施，以确保水平井钻井作业的顺利进行和取得良好的效果。
二、水平井钻井技术难点分析
1. 井眼质量控制难点
在水平井钻井作业中，井眼的质量直接影响着井下工具的进出和施工作业的顺利进行，但是由于地层条件复杂、井眼直径小、倾斜度大等因素的影响，井眼的变形和破损现象较为常见，导致井眼质量控制成为水平井钻井的难点之一。
2. 水平段钻进速度和稳定性难点
水平井的水平段长度通常较长，而且在实际施工中地层条件复杂、地质构造多变、井眼尺寸小等因素的影响下，水平段的钻进速度和稳定性难以保障，钻进作业存在着一定的困难和挑战。
3. 钻井液循环难点
在水平井钻进过程中，钻井液的循环对井下钻具的冲刷清洗和冷却起着至关重要的作用，但是由于水平井井眼条件的限制，井下结构和设备的需求等因素的影响下，钻井液循环难度较大，常常出现井下循环效果不佳、泥浆溢出等难题。
三、难点对策分析
1. 井眼质量控制对策
针对井眼质量控制难点，应加强对井眼的检测和评价，采用先进的测井技术和地质勘探手段，降低井眼的倾斜度和阻力，确保井眼的完整性和稳定性。
2. 水平段钻进速度和稳定性对策
针对水平段钻进速度和稳定性难点，应合理设计钻井方案、选择适当的钻井工艺和井下钻具，降低钻具的摩擦阻力和回旋力矩，改善井下工作环境，提高钻进速度和稳定性。
3. 钻井液循环对策 针对钻井液循环难点，应优化钻井液配方、加强泥浆处理和过滤，提高泥浆性能和稳定性，加强对钻井液性能的监测和控制，确保钻井液循环的顺利进行和效果优良。
井壁失稳机理分析及技术对策
2017年2月 | 1111 井壁失稳机理分析(1)地应力 地壳运动时在地层的不同部位形成不同的构造应力，这些应力以潜能的方式存储在岩石内[1]。在形成井眼时，钻井液液柱压力代替了被钻掉的岩石所提供的应力，井眼周围的应力将重新分配，当钻井液液柱压力不足以平衡地层的侧向力时，侧向力将向井眼内释放，造成地层剥落掉块或井壁垮塌。(2)岩石本身性质 泥岩中，粘土矿物的含量一般为20%～30%，若黏土矿物以伊蒙混层为主，因一部分比另一部分水化能力强，易发生非均匀膨胀[2]，减弱了泥页岩的结构强度，实践证明，伊蒙混层是最不稳定的地层。而在南堡4号构造东二、东三地层，粘土矿物的含量达到37%～48%。(3)毛细管作用 泥岩在成岩过程中本就存在许多层理面和纹理，在构造力的作用下，泥岩很容易产生断裂而释放能量，从而形成更多微细裂纹，这些微细裂纹是良好的毛细管通道，很容易吸取泥浆滤液，这就为钻井过程中井壁垮塌提供更好的条件。(4)渗透水化 当钻井液中的电解质浓度低于泥岩中电解质浓度时，泥浆中的水分子将向渗透地层中渗透[3]，渗透水化在泥岩内部进行，可以使蒙脱石的体积增加25倍，并形成很高的渗透压，对井壁造成很大的破坏。2 南堡41-4568井失稳情况(1)基本情况 南堡41-4568三开钻进周期25.75天，裸眼段长2038.24米，原井眼于9月2日第一次电缆测井时在3100-3700米井段出现刮卡现象，通井后第二次测井出现同样问题，再次通井时下放至3170米遇阻，后经多次划眼无效后填眼侧钻。(2)原因分析①本井三开裸眼井段较长，加之多次出现设备故障，增加了钻井液对井壁的浸泡时间。原井眼在3280米反复划眼，表明东二段井眼已经发生井壁失稳。②泥浆密度不能平衡地层坍塌压力，原井眼使用的泥浆密度为1.33g/cm³，与后期新眼施工对比密度较低。③钻井液性能。含盐量：本井检测含盐量3.33%，根据研究及经验分析，钻井液中保持8%以上KCL能够有效的保证井壁稳定，所以本井抑制性相对较差。失水：本井高温高压失水15/120℃，超出设计范围。较大的失水使滤液进入层理间隙，黏土矿物遇水膨胀，膨胀压力使井壁失稳机理分析及技术对策马骁1 高慧杰1 常学平1 马健2(1.冀东油田分公司工程监督中心, 河北 唐海 063299； 2.冀东油田分公司开发技术公司， 河北 唐海 063299)摘要：在钻井施工过程中，由于地层应力、岩石性质、现场施工等因素的影响，常出现井壁失稳导致卡钻、测井复杂、井眼坍塌等复杂事故，本文对井壁失稳机理做了相应分析，重点分析了南堡41-4568井失稳情况，并通过钻井液性能维护、施工技术优化等方面总结了钻井施工过程中对井壁稳定所做的防护及处理措施，为后期井壁稳定工作提供了借鉴性方案。关键词:钻井液；技术优化；井壁稳定；性能维护张力增大，导致地层局部拉伸破裂。同时由于滤液的缓慢侵入，失去了有效钻井液柱压力的支撑作用，由于水化应力的排斥作用使孔隙压力升高，岩石会受到剪切或张力方式的压力，诱发井壁失稳。④本井设计荧光6级，限制了荧光级别高的润滑、防塌等材料的使用，降低了钻井液的防蹋抑制性能。3 新井眼防蹋优化处理(1)优选高效钻头和优质螺杆钻具，摸索合适钻井参数，控制好轨迹的同时，提高机械钻速，在Ed、Es地层钻进，保持排量在30L/s，既可以优化水力参数，又可以提高井眼清洁效果。(2)合理调整钻井液性能。新井眼东三段(3335m)密度提至1.35g/cm³，沙一段(3790m)密度提至1.37g/cm³，未发生垮塌情况。严格控制高温高压失水≤12、坂含40g/L～70g/L范围内，提高氯化钾的含量，控制在7%～8%，通过K+的镶嵌，抑制页岩渗透水化性能。(3)新井眼加大了氯化钾、酚醛树脂、润滑剂等材料的加量，加强低荧光钻井液材料优选，选用了低荧光磺化沥青，保证了井眼轨迹的圆滑。4 认识与结论本井新眼钻进周期42.29天，完井周期53.29天，期间未发生井眼垮塌情况，说明井壁维护工作起到了一定效果。在井壁稳定的维护处理过程中，钻井液各项性能的调整，提高了钻井液的抑制及携岩能力，各项施工工序的规范及优化，保证了井眼轨迹的圆滑，大幅降低扭矩，促进井眼清洁，进一步维护了井壁稳定，该井的施工对今后施工井井壁稳定的维护提供了可借鉴性参考方案。参考文献：[1]崔杰,赵金梅,等.井壁稳定性分析及应用[J].石油工程技术,2009,7(1):16-20.[2]赵峰,唐洪明,孟英峰,等.微观地质特征对硬脆性泥页岩井壁稳定性影响与对策研究[J].钻采工艺,2007,30(6):16-18.[3]吕军,钟水清,刘若冰,等.钻井液对井壁稳定性的影响研究[J].钻采工艺,2006,29(3):74-75.作者简介：马骁(1989-),男，汉，助理工程师，2012年毕业于东北石油大学石油工程专业，现在冀东油田分公司工程监督中心从事钻井监督工作。
井壁稳定技术在胜利大王北油区深井钻井中的应用
２０１０年第１ｌ期 西部探矿工程 ７１
井壁稳定技术在胜利大王北油区深井钻井中的应用
钟安福 ，余广兴，蒋积王
（渤海钻井总公司钻井二公司，山东东营２５７２００）
摘要：胜利油田大王北洼陷西次洼深层沙河街组发育大段硬脆性地层，在以往的深井钻井过程中易
发生因剥饰掉块和井壁坍塌造成的复杂情况甚至卡钻事故。根据该地层岩性特征优选了以强抑制性
无水聚合醇为主要防塌剂，配合使用ＳＭＰ一２、ＺＸ一８等防塌降滤失剂的双聚封堵防塌钻井液和聚磺
双膜承压防塌钻井液。应用结果表明，优选的钻井液体系性能稳定，具有良好的流变性和较强的携岩
能力，井壁稳定效果好，现场维护处理简单。 关键词：双聚封堵防塌钻井液；聚磺双膜承压防塌钻井液；井壁稳定；防塌
中图分类号：ＴＥ２４５文献标识码：Ｂ文章编号：１００４—５７１６（２０１０）１１—００７１一Ｏ３
胜利油田大王北洼陷西次洼沙河街组发育大段硬 脆性泥页岩，胶结性较差。从该区块已完成的车６６井、
车７３井、车６６１井的实钻情况来看，沙河街组地层均出
现井壁大量掉块和垮塌现象，车７３井更因垮塌而造成
卡钻的事故。为此，优选了以强抑制性无水聚合醇为主
要防塌剂，配合使用ＳＭＰ一２、ＺＸ一８等防塌降滤失剂
的双聚封堵防塌钻井液体系；三开在原二开钻井液的基 础上加入双膜承压处理剂（ＳＹ一２０）转化成聚磺双膜承
压防塌钻井液体系。
１井壁失稳原因分析
１．１地质因素
（１）大王北洼陷西次洼沙河组硬脆性泥页岩微裂缝
发育，而且纵横交织，沙河街中泥页岩存在欠压实的情
况，层理发育，钻井液滤液沿微裂缝侵入，使井壁易呈片
状剥落坍塌，垮塌程度随井深的增加而加剧。
（２）粘土矿物含量及其中的伊利石、伊／蒙间层矿物
含量较高。尽管这些粘土矿物的膨胀率不高，但若被水
基滤液侵入，同样会水化膨胀。造成岩石受力不均，加 剧滤液的侵入和微裂缝的开启，滤液完全充满岩块周围
的裂缝时与周围岩体分离开来，表现为剥落掉块。 １．２钻井液工艺因素
水平井钻井技术难点及对策分析 2
水平井钻井技术难点及对策分析
水平井钻井技术是油气勘探和开发的重要手段之一，具有高效、节能、环保等优势，但也存在着一定的技术难点和挑战。本文从技术难点出发，分析了水平井钻井中的困难与挑战，并提出相应的对策。
一、技术难点
1.井眼质量控制难度大
水平井的井眼质量直接影响到开采效率和井筒安全。而在水平井钻井中，由于井身长度长、钻头异径、钻井液影响等因素影响，井眼质量控制难度大。如何保证井眼的垂直度、井眼直径以及井槽形状等方面的质量，是水平井钻井中需要解决的难题。
2.钻头磨损严重
在水平井钻井中，由于井身长度长、钻头异径等原因，导致钻头磨损严重，降低了钻进效率和经济效益。而且在钻井过程中，钻头的磨损又会使井眼质量下降，降低井筒安全性，直接影响到后期的油气开采效率。
3.井底定向技术难度大
在水平井钻井中，由于井底水平段的长度长，井底定向技术难度大，常常会出现钻头偏移或跑铃等现象。而钻井液的环节是影响井底定向和井眼质量的主要因素之一，如何控制钻井液的组成及性质，提高井底定向性和井眼质量，是水平井钻井中需要解决的关键技术之一。
二、对策分析
针对水平井钻井中井眼质量控制难度大的问题，可采用下列对策：
(1)确保顶部垂直井段的准确性和精度，保证水平段的方向和井眼直径控制；
(2)加强钻井液处理和管理工作，控制钻井液粘度、密度和性质，降低砂层破裂和滑动的风险；
(3)定期检测和调整井身质量控制设备，确保设备的精度和可靠性。
2.优化钻头使用
(1)选择优质的钻头，提高钻头的耐磨性和使用寿命；
(2)加强钻头轮换，提高轮换频率，降低单一钻头的使用次数和磨损程度；
(3)控制好钻进速度和受力状态，避免钻头过度磨损。 3.提高井底定向技术和钻井液管理
(1)加强设备维护和检测，在钻台上安装支撑装置，保证井底定向的稳定性和准确性；
钻井井壁失稳的原因分析及预防处理
141 技术研究2018年第5期
1 井壁失稳的原因对井眼失稳的原因进行理论分析，主要是因为在形成过程中发生了应力场的改变，出现井壁应力集中，地层的地应力无法与井内钻井液柱压力平衡。井壁失稳的原因主要包括地质、物理化学以及钻井工艺3个方面。地质方面的原因主要包括原始地应力、岩石本身性质、泥页岩孔隙压力异常等。在地壳运动作用下，剪切、拉伸和挤压等构造力会随着部位不同而不同，在超过岩石强度的情况下就会出现断裂，在未达到断裂极限值时，就会在岩石内储存，形成潜能。沉积岩包括玄武岩、凝灰岩、石灰岩、泥页岩、砾岩和砂岩等，在不同的压实程度、胶结程度、埋藏时间、矿物成分以及沉积环境下会呈现不同的特性。泥页岩成岩过程中，在压力和温度影响下，黏土表面的强结合水会因脱离而形成自由水，在封闭环境中无法排出而形成高压。在地层空隙压力超过液柱压力的情况下就会释放空隙压力，在足够大的裂缝和孔隙下就会形成连通而将液体流入井内。分析井壁失稳坍塌卡钻的原因，在物理化学方面主要与水相关，因流体静压力、毛细管作用和水化膨胀等，在使用水基钻井液的情况下就会导致坍塌和水化膨胀等问题。泥页岩的吸水和吸水表现与其含水量、黏土成分和黏土含量相关，越少的含水量、预告的含盐量和黏土含量就会越易于吸水水化。蒙脱石含量越高越易吸水膨胀，绿泥石含量越高越易吸水剥落和裂解。泥页岩的强度在吸水后会急剧下降，更容易引发坍塌。钻井施工中无法改变地应力和地层性质，防止地层坍塌只能从工艺层面入手。压力激动控制效果不佳、不当的钻具组合、方位和井斜的影响估计不足都可能引发坍塌。防止坍塌最主要的是对液柱压力进行控制。在应力集中地层、破碎地层和薄弱地层中，通过合理的钻井液密度来调整液柱压力。提升钻井液密度加强井壁支撑力的同时还需要考虑其朝地层渗透，降低内部结构力。在确定钻井液浓度前还要保证钻井液液柱压力小于产层孔隙压力。钻井施工过程中，要对钻井液的流变性和性能实时关注。过大循环排量和高返速会对井壁地层形成冲蚀而导致坍塌。在小排量、低返速的层流状态下，又可能在松软基层出现缩径。在出现井塌的情况下要通过提升返速和排量来带出塌块。钻井液的低滤失量高切高粘能提升岩屑鞋带能力，有利于防塌，但是不适应于钻速提升。这些都需要综合分析来探讨合理对策。2 井壁坍塌的预防和处理钻井施工过程中总会伴随着轻微井壁塌陷，对井口返出的岩屑分析可发现，有约4层的岩屑是坍塌碎屑而不是钻屑。分析电测井径数据也可以发现，普遍存在扩大井径的现象，特别是在泥页岩井段。轻微的坍塌并不会给钻井施工带来灾难性的影响，但是如果在强吸水性的泥页岩且存在裂缝发育的情况下，可能导致短期内的大范围坍塌，随着剥蚀和裸露，阻碍了钻进施工的继续运行，严重时还会将钻具埋死，出现坍塌卡钻的严重事故。这就需要制定科学合理的工艺措施来保证在井壁坍塌发生时能采取针对性措施而减弱事故影响，同时也做好井壁坍塌事故的预防。首先，是在地质情况的基础上进行井身结构的合理设计。对于最容易发生坍塌的上部松软地层，可通过表层套管来封隔，该地层对液柱压力反应十分敏感；对于溶洞、石灰岩裂缝、古潜山风化壳等明显漏层，应通过套管来封隔上部。钻进过程中，如果遇到此类地层，通常会出现严重漏，这就要求进行细致的地质录井过程，钻入风化壳的距离必须在3m以下。不能使喷、漏层共存于统一裸眼井段。其次，要根据钻进地层对钻井液性能进行调整。在未胶结的砾石层和砂层中，应保证钻井液切力和黏度较高，有着适当的密度；在压力不稳定的裂缝发育的泥煤混层、煤层和泥页岩中，钻井液的切力和黏度应适当，密度较高，以此来降低虑失量。钻井液的矿化度可根据泥页岩进行调整，使其相当或较高，为提升泥页岩强度，可适当降低孔隙压力、含水量和渗透压。最后，钻井液应选用防塌性能好的类型。防塌型钻井液的种类较多，包括含油各种堵塞剂的钻井液、钾基钻井液、硅酸盐钻井液、低虑失高矿化度钻井液、油包水乳化钻井液以及油基钻井液等。通过对井壁稳定性进行理论研究可发现，其影响因素包括地质、物理化学和钻井工艺三个方面的原因。预防和处理井壁坍塌就需要从这3个方面入手，寻找合适的方式来提升钻井施工的安全、高效。参考文献[1]牛新明. 涪陵页岩气田钻井技术难点及对策[J]. 石油钻探技术，2014，42（4）：1-6. [2]贾利春，陈勉，侯冰，等. 裂缝性地层钻井液漏失模型及漏失规律[J]. 石油勘探与开发，2014，41（1）：95-101. 钻井井壁失稳的原因分析及预防处理吕令锋 中国石油集团海洋工程有限公司钻井事业部 天津 300280摘要：本文从井壁失稳的原因出发，从地质、物理化学和钻井工艺3个方向探讨预防和处理井壁探讨的措施。关键词：井壁失稳 坍塌 钻井工艺Reason Analysis and Preventive Treatment of Drilling Shaft Wall InstabilityLv LinggfengCNPC Offshore Engieering Company, Tianjin 300280, ChinaAbstract：Based on the reasons of instability of the borehole wall，the paper discusses the measures to prevent and deal with the borehole wall from three aspects of geology，physical chemistry and drilling technology.Keywords：wall instability；collapse；drilling technology
硬脆性泥页岩井壁失稳及工程对策研究
硬脆性泥页岩井壁失稳及工程对策研究 实验研究・
刘 峰 杨民进 （１．中石化胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司，山东东营２５７０００； ２．胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司管具公司，山东东营２５７０００） 摘 要：硬脆性泥页岩易发生井壁失稳，研究了脆性泥页岩强度及坍塌压力随井眼钻开时间的变化关系，结果表明硬脆性泥页岩地层的坍 塌压力随浸泡时间的增加而升高。合理的钻井液密度，提高钻井液的封堵性、抑制性和携岩能力是解决硬脆性泥页岩井壁稳定的关键。 关键词：硬脆性泥页岩；井壁稳定；坍塌压力；钻井液 井壁失稳问题是石油钻井过程中普遍存在并—直困扰石油 工业界的一个重大问题，全世界每年因井壁失稳造成的损失约 占钻井总成本的１０％，世界各大公司都把井壁稳定技术作为重点 课题进行研究…。钻井实践表明，最容易发生井壁失稳的地层 有两类：硬脆性泥岩地层和水敏性泥岩地层 。本文研究了硬 脆性泥页岩坍塌压力随时间的变化规律，并提出此类地层的井 壁稳定对策。 １硬脆性泥页岩井壁稳定模型 井壁稳定性分析中的定量计算目标是获得钻井中允许使用 钻井液密度的上下限，密度下限由孔隙压力或坍塌压力确定， 密度上限由漏失压力确定。 在地应力和井眼内液柱压力的作用下，井眼周围应力分布 可根据平面应变线弹性方法求解。破坏准则采用莫尔一库仑准 则 ，考虑钻井液向地层渗流造成的强度降低、压力传递以及 附加应力，硬脆性泥页岩地层的坍塌压力可由式（１）得出。 Ｐ—ｑ［３０＂Ｈ—ｃｒｈ一（ 一厂） Ｊ＋ ／一２ＣＫ ，１、 （１一 ＋ｆ）Ｋ ～ （ 一厂－１一 ） 式中，Ｐ 为坍塌压力， 、 分别为水平最大、最小主应 力，Ｐ 为孔隙压力，ｃ为地层粘聚力，ｒ７为非线性修正系数，ｆ为地 层孔隙度， 为有效应力系数， 为与地层泊松比有关的系数， 为与地层内摩擦角有关的系数。 井眼钻开后，地层强度受钻井液设地层强度随浸泡时间的 变化符＃－Ｆ式： ｕｃｓ（ｔ）＝ＵＳＣ ＋（ＵＣＳｏ—ＵＳＣ ）ｅｒｆｃ（ａｔ） （２） 式中，ＵＣＳ（ｔ）为时间相关的地层强度；ＵＣＳｏ、ＵＣＳ 分别为初 始强度和浸泡后趋于稳定的地层强度，ｔ为时间，ＣＩ为系数。 对硬脆性泥页岩坍塌压力变化规律进行了计算。计算出的 坍塌压力随井眼钻开时间的变化情况见图１。坍塌压力随井眼 钻开时间的增加不断升高，井眼刚钻开时上升幅度最快，随后 逐渐降低。刚钻开时坍塌压力约１．３７ｇ／ｃｍ。，钻开２天后坍塌压力 升高至约１．４３ｇ／ａｍ。，钻开约５天之后，坍塌压力升高至约１．４５ｇ／ ｃｍ ，基本达到稳定。跟据坍塌压力随井眼钻开时问变化的计算 结果，在３０００ｍ井段，采用密度为１．４５ｇ／ｃｍ 的钻井液基本能较 长时间保持井壁稳定。 ２硬脆性泥页岩井壁失稳对策分析 针对硬脆性泥页岩井壁失稳特性，本文提出三种对策稳定 硬脆性泥页岩井壁。 （１）合理的钻井液密度。井眼钻开后需要一定的钻井液密度 来防止地层坍塌，但密度过高又会加剧钻井液向地层的渗流， １．３７ １．３５ ４ ６ ８ １０ 井眼钻开时间（天） 图２坍塌压力随井眼钻开时间的变化情况 改变地层的力学性质，引起井壁失稳。 （２）提高钻井液的抑制性与封堵性。提高钻井液抑制性有利 于防止泥页岩水化膨胀，加强对裂缝封堵的主要目的是降低钻 井液渗流对地层的影响。若封堵性不好，提高钻井液密度会加 快钻井液沿裂缝的渗流，对稳定井壁不利。 （３）提高钻井液的携岩能力。理论分析及钻井实践都表明， 硬脆性泥页岩地层易产生较大的掉块，因此要求钻井液具有良 好的携岩性能。 ３结论 （１）硬脆性泥页强度随钻井液浸泡时问的增加而降低。 （２）井眼钻开后，坍塌压力随井眼钻开时间的增加而增加， 增加速率逐渐降低。 （３）合理的钻井液密度，提高钻井液的封堵性、抑制性和携 岩能力是解决硬脆性泥页岩井壁失稳的关键。 ［参考文献］ ～一～一
碳酸盐岩地层的钻井技术分析及措施探讨
碳酸盐岩地层的钻井技术分析及措施探讨
随着我国油田勘探开发的不断进行，井下地质构造越来越复杂，钻遇高温高压致密性岩层的几率也越来越大，钻井施工难度越来越高，为了能够有效解决这一问题，在充分结合部分碳酸盐岩地层实际状况后提出了一些可行的解决措施，对提升钻井施工效率有极大促进作用。
标签：碳酸盐岩地层;钻井技术;施工;措施
引言
对于当前部分油田受到碳酸盐岩地层因素影响导致钻井速率下降的问题，必须要结合实际情况设计出更加的钻井技术措施，针对地层可钻性差等问题进行有效解决，并不断优化井下钻具组合，这样才能促进油田勘探开发的不断发展。
1 碳酸盐岩地层地质特征
我国一些油田地处沙漠地带，自然环境恶劣，给钻井施工带来了极大难度。一些油田主力油藏大多数为碳酸盐岩潜山型油气藏，地质结构相对比较复杂，而且地层中裂缝和溶洞发育良好。在钻井施工过程中非常容易出现漏失现象，从而对尾管固井质量产生巨大影响，对后期完井作业也形成负面影响，因此必须要针对当前的钻完井技术措施进行进一步完善，有效提升油田生产作业效率。
2 碳酸盐岩地层钻井技术措施
2.1 欠平衡钻井技术应用
欠平衡钻井技术的应用能够实现对油气层最大程度保护，并减少钻井施工过程中对油气层的污染，合理的控制的地层漏失状况，欠平衡钻井技术在实际应用过程中主要采取的是边喷边钻的方式，整个设计施工过程中不会出现地层漏失状况，井眼轨迹也完全能够达到施工设计标准要求，这种钻井技术不仅能够提高碳酸盐岩地层的机械钻速和钻井施工效率，还能有效地避免碳酸盐岩地层的漏失情况[1]。
钻井液体系选择合理，因此在整个钻井作业过程中能够始终保持井筒内部处在欠平衡状态，也就是说在整个钻井作业过程中地层压力始终超过井筒液柱压力，因此能够有效避免在钻井施工过程中出现污染地层的问题。针对我国部分碳酸盐岩地层油田，可以充分结合钻井施工的历史资料以及实际的钻井施工作业程序，来最终确定出更加合理的钻井液密度和粘度，保障钻井施工安全进行。
定向井钻井技术常见问题及处理对策
定向井钻井技术常见问题及处理对策
定向井钻井技术是石油勘探和开发中的重要技术手段，其主要通过控制钻井工具的运动轨迹，实现对目标地层的有效钻探。由于复杂的地质条件和工程技术要求，定向井钻井技术中常常出现各种问题，严重影响钻井作业的进展。针对定向井钻井技术常见问题，制定有效的处理对策显得极为重要。
一、常见问题及处理对策
1. 钻井工具偏离设计轨迹
当钻井工具偏离设计轨迹时，会导致目标地层探测失败，严重影响钻井效率。出现这一问题的主要原因包括地质条件复杂、井眼钻斜控制不够精准、井下测量数据不准确等。针对这一问题，需要采取以下对策：
（1）加强地质条件的分析和预测，调整钻井方案，合理选择井眼位置和方向。
（2）严格控制井眼钻斜角度和方向，采用精准的定位技术和测井工具，及时调整钻井方向。
（3）加强井下测量数据的监测和校正，确保勘探数据的准确性和可靠性。
2. 钻井工具卡钻
钻井工具卡钻是定向井钻井技术中的常见问题，一旦发生会导致钻井作业中断和工程设备损坏，造成重大经济损失。卡钻的原因很多，如井眼附近地层发生坍塌、钻井流体黏度过大、井底流通受阻等。为应对这一问题，需采取以下措施：
（2）合理设计和使用钻井流体，确保流体的黏度和流通性。
（3）及时处理井底流通受阻问题，保障钻井工具的安全运转。
3. 井眼大小不符合设计要求
定向井钻井技术中，井眼大小不符合设计要求是一个常见问题，一旦出现会造成油气漏失和井壁稳定性问题。井眼大小不符合设计要求的原因可能是钻进参数设置错误、井眼控制不当等。为应对这一问题，需采取以下措施：
（1）加强井眼测量和监测，确保实时掌握井眼大小情况，及时调整钻井参数。
（2）合理设置钻进参数，保证井眼尺寸符合设计要求。
（3）加强井眼稳定性的监测和控制，及时采取加固井壁的措施。 4. 钻井液密度不稳定
矿化度对钻井液性能及井壁稳定影响因素分析
２０１７年第４期 西部探矿工程 ８９
矿化度对钻井液性能及井壁稳定影响因素分析
杨禄明ｑ一，王正良 ，王西江
（１．长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州４３４０２３； ２．西南石油工程有限公司湖南钻井分公司，湖南长沙４１００００；３．中国石化石油工程技术研究院，北京１００１０１）
摘要：高矿化度对钻井液的抑制性是一把“双刃剑”，对钻井液性能能够造成很大的影响。高矿化 度能破坏钻井液的胶体稳定性，阻止大分子聚合物分子链的伸展，破坏钻井液的稳定性和流变性，但
同时它也能抑制地层中的粘土水化，从而达到稳定井壁的目的。 关键词：钻井液；矿化度；井壁稳定
中图分类号：ＴＥ２５４文献标识码：Ａ文章编号：１００４—５７１６（２０１７）０４—００８９—０３
在塔河油田钻井过程中，油田现场水矿化度比较
高，如果直接用于现场钻井液的维护处理，对钻井液的
性能影响很大，使钻井液的维护难度增加，同时处理费
用也很高，但全部运送淡水也会增加钻井成本。塔河
油田上部井段机械钻速高，要求钻井液具有良好的抑
制性和润滑性，充分利用好聚合物的包被效果；下部井
段三叠系、石炭系地层易造浆，井壁易坍塌。针对这些
问题，在上部地层聚合物体系时控制较低的矿化度，充
分发挥聚合物的使用效果，下部井段转为聚磺体系后，
特别是钻人三叠系、石炭系地层后可适当提高钻井液
矿化度，从而提高钻井液的抑制性和防塌能力。
同时，塔河油田在钻遇大段岩盐层、盐膏层或盐膏
与泥页岩互层时，需要钻井液中有一定的矿化度。为
了对付上述复杂地层，在钻井液中同时加入盐和分散
剂的方法，使水基钻井液具有一定的矿化度和抑制
性。通过大量室内研究和现场试验，高矿化度钻井液
中通过人为地添加无机阳离子来抑制粘土颗粒的水化
膨胀和分散，并在分散剂的协同作用下，形成抑制性粗
分散钻井液体系。
高矿化度钻井液的主要特点是：
（１）由于矿化度高，因此这种体系具有较强的抑制
性，能有效地抑制泥页岩水化，保证井壁稳定；