井壁稳定的影响因素及预防措施

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1　井壁失稳的因素
1.1　物理化学因素对井壁稳定的影响
与井壁不稳定有关的物理化学因素主要有泥页岩的水化作用。

泥页岩中一般有伊利石、高岭石、蒙脱石等粘土矿物成分。

当钻井液中的水吸附在泥页岩中粘土的表面时，岩石会吸水膨胀。

当井眼内钻井液密度较低，泥页岩的膨胀压力达到一定值时，井眼就会被破坏，出现缩径现象；当膨胀压力超过泥页岩的屈服强度时，就会发生水化剥落，井眼扩径等现象[1]。

1.2　地层力学因素对井壁稳定的影响
钻井过程就是一个以钻井液代替井眼岩石承受本应由岩石承受的应力的过程。

由于三种大小不同的主应力支撑的岩石被三向应力相同的钻井液所代替，并且一般情况下钻井液所能提供的压力低于三种主应力中最小的应力，因此，井眼的局部应力会发生变化。

这种应力的变化会使井壁岩石发生变形甚至破裂。

从井壁失稳的岩石力学分析出发，任何一口油气井开钻前原地应力就已经存在于地层岩石中。

在未开钻之前，地下岩石受上覆岩层压力、水平地应力以及地层空隙压力的作用而处于平衡状态。

开钻后，钻井液柱压力取代了本来由被钻开岩层提供的支撑而打破了这种平衡，会引起岩石应力的重新分布，如果这种重新分布的应力超过岩石抗压强度或者抗拉强度就会导致井壁失稳。

1.3　钻井液对井壁稳定的影响
目前国内外的钻井液技术水平基本上可以满足钻井作业的要求，但仍然面临着很大的问题，其中钻井液对井壁稳定的影响就是其中非常重要的一项，包括膨润土含量、钻井液滤液的侵入量、侵入液的性质、钻井液的造壁性与流变性、钻井液密度、钻井液的性能大起大落。

当钻井液密度和粘度维护不佳，水力参数和流变参数不当时，都极易加剧井壁失稳。

1.4　钻井工艺对井壁稳定的影响
由于钻井过程中各个环节都是相互关联的，因此工程方面的因素也会对井壁的稳定性产生影响。

包括井身质量、钻机操作不当、钻井液柱压力降低、卡钻事故、钻具的机械碰撞。

1.5　地层温度对井壁稳定的影响
随着现在超深井工艺的日渐成熟，越来越多的井的深
度达到几千米甚至上万米，在地层深部温度可达几百摄氏
度。

较高的温度对钻井液的性能影响很大。

钻井液从井底返回至地面时，钻井液的温度和压力会随着钻井液的流动不断变化，如果地层坍塌压力和地层破裂压力之间压力差较小，小于循环压耗，就会出现井漏和井涌现象。

从而出现井壁失稳现象。

岩石也会随着温度的升高而发生膨胀，同样有可能导致井壁垮塌。

2　防止井壁失稳的对策
2.1　严格控制当量钻井液密度和浸泡时间
通过井壁不稳定力学和水化影响研究等确定钻井液密度安全窗口；将钻井液流变参数控制在设计范围之内；设计合理钻井液环空返速；减小激动压力；井壁不稳定是与浸泡时间密切相关的，应提高钻速，减少非生产作业时间，尽量缩短裸露地层的浸泡时间，因为地层受钻井液浸泡的时间越长，发生井塌的可能性越大。

2.2　钻井液应具有良好的封堵性
对于硬脆性裂隙发育地层，钻井液的封堵性应好，能快速优质的封堵以减少水的进入，减少水化引起的强度降低，避免“水锲作用”和水化产生的“推挤作用”带来的不利影响，还能减少孔隙压力传递。

因此选择合适的封堵材料尤为重要[2]。

2.3　增强体系的抑制性，控制钻井液失水和pH值
水进入泥页岩地层不可能完全避免，但如果钻井液体系具有良好的抑制性，侵入水也不会使泥页岩快速、显著的水化，可以减少或避免由于水化导致的井壁失稳；提高滤饼质量，尽量降低HTHP失水，严格控制HTHP失水小雨10mL。

3　结论和建议
1）严格控制钻井液密度和粘度，添加剂的性质。

2）优化钻井工艺技术，缩短钻井周期。

3）设计合理的井身结构，降低钻井周期，防止钻井液长时间侵泡井壁。

4）充分利用测井资料了解地层岩性，选择合理的钻井液体系。

参考文献
[1]王中华.钻井液性能及井壁稳定问题的几点认识[J].断块油气田，2009，16（1）：89-91.
[2]徐同台.井壁稳定技术研究现状及发展方向[J].钻井液与完井液，1997，14（4）：36-43.
井壁稳定的影响因素及预防措施
罗威　尹宝福
西安石油大学石油工程学院　陕西　西安　710065
摘要：引起井壁失稳的因素很多，本文从物理化学因素、地层因素、地层岩性、钻井液因素和工程因素等方面了解井壁失稳的机理，并提出解决井壁失稳的办法。

关键词：钻井液　井塌　防塌
Influential factors and preventive measures of wellbore stability
Luo Wei，Yin Baofu
School of Petroleum Engineering of Xi ’an Shiyou University ，Xi ’an 710065，China
Abstract：The mechanism of wellbore instability is discussed in this article in terms of the drilling fluid，engineering，formation，lithology，physical and chemical factors. Solutions are offered as well.
Keywords：drilling liquid；well-hole collapse；collapse prevention。