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[摘 要]井筒稳定方面主要包括钻井过程中因井筒失稳导致的井壁坍塌、井眼缩径、井漏、井涌，以及由此引起的固井质量差等钻井技术难点与问题。通过对K区块从力学和钻井液化学两个方面得出井筒失稳机理，为做好安全钻井，加快钻井施工进度制定合理的对策。
[关键字]井壁 井筒失稳 对策
中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0013-01
1前言
随着石油、天然气勘探开发的不断深入，复杂地层的钻探越来越多，压差卡钻、垮塌缩径、溢流、漏失等钻井复杂情况经常发生，特别是由窄密度窗口（孔隙压力、坍塌压力和破裂压力相差较小）引起的复杂情况处理更是占用了大量的非生产时间。
2井筒稳定力学机理分析
从力学方面分析，引起井壁坍塌掉块、井径扩大的主要原因是钻井安全钻井液密度窗口窄，钻井中面临着防溢流、防塌与防漏失的矛盾，在部分井段只能采用相对较低的钻井液密度钻井，而由于K区块构造应力强烈，断层众多，地层层理、裂缝发育。当井眼形成后，如果钻井液液柱压力因某种原因（如起钻造成的抽汲，钻井液受气侵影响，或对地层压力和应力的大小和分布了解不够等），钻井液的液柱压力降低到不足以支持地层压力或构造应力、无法有效支撑井壁时，就会发生垮塌。经过长时间浸泡已经变软的地层，或微裂缝已经发生部分水侵的地层所受到的支撑力突然降低，会引起连锁性的地层不稳定，其负面影响是深远的。
K区块地层中两个水平主应力差值较大，在考虑渗流作用下，直井中井壁坍塌压力较高，且形成双井径的井段垮塌较为严重，是层理、裂缝大量发育的破碎性较强的地层的坍塌特征，因此地层中层理、裂缝的存在是造成井壁坍塌掉块、井径扩大的主要原因之一。
3井筒稳定化学机理分析
井筒稳定化学机理分析主要分析研究易塌地层钻屑成分、粘土矿物含量和组成、裂缝发育情况及产状，找出井眼不稳定的原因。
①钻井液中的液相，即钻井液滤液在循环过程中会向地层的侵入，使近井壁周围地层被软化，进而影响了井壁的强度和井筒的稳定。另外，钻井液滤液进入地层，尤其是漏失导致大量滤液进入地层，会引起井筒近井地带的含水量的升高，导致井筒强度变低，影响井筒稳定。
②钻井液循环过程中与近井地带存在一定的热传递作用。在地层被钻开井筒形成后，由于井筒内的钻井液与井筒周围岩石之间存在一定的温度差，必然会导致致地层与井筒内的钻井液产生一定的热力传递，使井筒周围岩石的温度有了变化，井筒围岩的的强度也会有相应的变化。
③钻井液与地层接触后泥页岩的水化作用与孔隙压力传递作用。当井筒形成后，泥页岩与钻井液会有效地接触，在一定压差的驱动下，会引起钻井液与地层泥页岩间的离子传递与扩散，并且會导致孔隙压力产生一定的变化，从而导至井筒地层应力的变化和井筒的不稳定。泥页岩井段易产生井筒不稳定问题，泥页岩地层产生井筒失稳的主要因素之一就是泥页岩会发生水化效应
4井筒稳定技术对策研究
随着石油、天然气勘探开发的不断深入，复杂地层的钻探越来越多，压差卡钻、垮塌缩径、溢流、漏失等钻井复杂情况经常发生，特别是由窄密度窗口（孔隙压力、坍塌压力和破裂压力相差较小）引起的复杂情况处理更是占用了大量的非生产时间。
K区块因井筒失稳问题导致工程施工难度极大，造成钻井周期长，大大增加了钻井成本，严重制约了开发进度。因此，很有必要对该复杂地质构造条件下井筒稳定机理进行研究，为做好安全钻井，加快钻井施工进度提供有力的理论依据。
4.1确定合理的钻井液密度实现物理防塌。
由于K区块钻井安全密度窗口窄，钻井液密度的选取以平衡地层孔隙压力、不发生溢流为主，在提高封堵的基础上适当提高钻井液密度。如果对层理、裂缝的封堵性不好，则提高钻井液密度可能会起反作用，过高的钻井液密度不仅造成漏失，而且在层理、裂缝发育的地层中加快流体压力传递，对稳定井壁有不利影响。通过对地层三个压力剖面和井筒稳定力学分析结果表明，上部井段大部分地层坍塌压力高于孔隙压力；下部井段地层坍塌压力基本与孔隙压力相当或低于孔隙压力，实钻使用的钻井液密度合适，主要应提高地层承压能力防止漏失。
4.2优化屏蔽封堵保持井筒稳定技术。
从K区块岩屑资料显示，由于地层构造运动剧烈，属于强分散、弱胶结地层，微裂隙、微孔隙发育，并且也只有在破碎地层形成封堵性良好的泥饼，才能保证钻井液的液柱压力能够有效的作用在井壁上，有利于保持井筒稳定。反之，如果封堵效果不好的钻井液在井壁上无法形成足够致密和抗压强度足够的泥饼，钻井液液柱压力不能有效的作用在井壁上，相反，他们将作用在微裂缝或微孔隙上，将导致钻井液及其滤液大量进入地层引起井筒不稳定，钻井液液柱压力还会使裂缝进一步扩大，从而加大井筒不稳定的风险。
研究表明，非渗透防塌处理剂具有阻止地层坍塌的能力，适用于松软有裂缝的地层的钻井液性能。可有效防止钻井液渗漏和滤失造成近井地带的毛管压力上升，具有良好的井筒稳定作用，常用的非渗透材料为弹性石墨粉、非渗透剂、沥青粉等具有软性、刚性、成膜能力等材料。宏观和微观性能显示，非渗透材料具有良好的井筒稳定作用。对泥页岩具有较强的抑制性能、能有效减缓泥岩中的压力传递、在疏松地层表面吸附、对疏松地层具有较好的封堵能力。
5结语
根据K区块实际情况，UPC和LPC地层黏土含量比较高，加之地层比较年轻，泥页岩水化膨胀和分散问题严重。为了减轻和避免钻进过程中发生井筒不稳定问题，应当尽量控制好钻井液的滤失量，将滤失量控制在4mL以下。
参考文献
[1]张洪旭. 固井工程中耐高温高效隔离液的研制及抗污染机理[D].西南石油大学，2015.
[2]邓天安，李阳，蒲磊.KR-100隔离剂解决固井污染问题[J].天然气技术，2010，4（04）：53-55+79.
[3]韩志海.松南地区中深部储层固井污染机理研究[J].石油钻探技术，2001（05）：33-35.
[关键字]井壁 井筒失稳 对策
中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）01-0013-01
1前言
随着石油、天然气勘探开发的不断深入，复杂地层的钻探越来越多，压差卡钻、垮塌缩径、溢流、漏失等钻井复杂情况经常发生，特别是由窄密度窗口（孔隙压力、坍塌压力和破裂压力相差较小）引起的复杂情况处理更是占用了大量的非生产时间。
2井筒稳定力学机理分析
从力学方面分析，引起井壁坍塌掉块、井径扩大的主要原因是钻井安全钻井液密度窗口窄，钻井中面临着防溢流、防塌与防漏失的矛盾，在部分井段只能采用相对较低的钻井液密度钻井，而由于K区块构造应力强烈，断层众多，地层层理、裂缝发育。当井眼形成后，如果钻井液液柱压力因某种原因（如起钻造成的抽汲，钻井液受气侵影响，或对地层压力和应力的大小和分布了解不够等），钻井液的液柱压力降低到不足以支持地层压力或构造应力、无法有效支撑井壁时，就会发生垮塌。经过长时间浸泡已经变软的地层，或微裂缝已经发生部分水侵的地层所受到的支撑力突然降低，会引起连锁性的地层不稳定，其负面影响是深远的。
K区块地层中两个水平主应力差值较大，在考虑渗流作用下，直井中井壁坍塌压力较高，且形成双井径的井段垮塌较为严重，是层理、裂缝大量发育的破碎性较强的地层的坍塌特征，因此地层中层理、裂缝的存在是造成井壁坍塌掉块、井径扩大的主要原因之一。
3井筒稳定化学机理分析
井筒稳定化学机理分析主要分析研究易塌地层钻屑成分、粘土矿物含量和组成、裂缝发育情况及产状，找出井眼不稳定的原因。
①钻井液中的液相，即钻井液滤液在循环过程中会向地层的侵入，使近井壁周围地层被软化，进而影响了井壁的强度和井筒的稳定。另外，钻井液滤液进入地层，尤其是漏失导致大量滤液进入地层，会引起井筒近井地带的含水量的升高，导致井筒强度变低，影响井筒稳定。
②钻井液循环过程中与近井地带存在一定的热传递作用。在地层被钻开井筒形成后，由于井筒内的钻井液与井筒周围岩石之间存在一定的温度差，必然会导致致地层与井筒内的钻井液产生一定的热力传递，使井筒周围岩石的温度有了变化，井筒围岩的的强度也会有相应的变化。
③钻井液与地层接触后泥页岩的水化作用与孔隙压力传递作用。当井筒形成后，泥页岩与钻井液会有效地接触，在一定压差的驱动下，会引起钻井液与地层泥页岩间的离子传递与扩散，并且會导致孔隙压力产生一定的变化，从而导至井筒地层应力的变化和井筒的不稳定。泥页岩井段易产生井筒不稳定问题，泥页岩地层产生井筒失稳的主要因素之一就是泥页岩会发生水化效应
4井筒稳定技术对策研究
随着石油、天然气勘探开发的不断深入，复杂地层的钻探越来越多，压差卡钻、垮塌缩径、溢流、漏失等钻井复杂情况经常发生，特别是由窄密度窗口（孔隙压力、坍塌压力和破裂压力相差较小）引起的复杂情况处理更是占用了大量的非生产时间。
K区块因井筒失稳问题导致工程施工难度极大，造成钻井周期长，大大增加了钻井成本，严重制约了开发进度。因此，很有必要对该复杂地质构造条件下井筒稳定机理进行研究，为做好安全钻井，加快钻井施工进度提供有力的理论依据。
4.1确定合理的钻井液密度实现物理防塌。
由于K区块钻井安全密度窗口窄，钻井液密度的选取以平衡地层孔隙压力、不发生溢流为主，在提高封堵的基础上适当提高钻井液密度。如果对层理、裂缝的封堵性不好，则提高钻井液密度可能会起反作用，过高的钻井液密度不仅造成漏失，而且在层理、裂缝发育的地层中加快流体压力传递，对稳定井壁有不利影响。通过对地层三个压力剖面和井筒稳定力学分析结果表明，上部井段大部分地层坍塌压力高于孔隙压力；下部井段地层坍塌压力基本与孔隙压力相当或低于孔隙压力，实钻使用的钻井液密度合适，主要应提高地层承压能力防止漏失。
4.2优化屏蔽封堵保持井筒稳定技术。
从K区块岩屑资料显示，由于地层构造运动剧烈，属于强分散、弱胶结地层，微裂隙、微孔隙发育，并且也只有在破碎地层形成封堵性良好的泥饼，才能保证钻井液的液柱压力能够有效的作用在井壁上，有利于保持井筒稳定。反之，如果封堵效果不好的钻井液在井壁上无法形成足够致密和抗压强度足够的泥饼，钻井液液柱压力不能有效的作用在井壁上，相反，他们将作用在微裂缝或微孔隙上，将导致钻井液及其滤液大量进入地层引起井筒不稳定，钻井液液柱压力还会使裂缝进一步扩大，从而加大井筒不稳定的风险。
研究表明，非渗透防塌处理剂具有阻止地层坍塌的能力，适用于松软有裂缝的地层的钻井液性能。可有效防止钻井液渗漏和滤失造成近井地带的毛管压力上升，具有良好的井筒稳定作用，常用的非渗透材料为弹性石墨粉、非渗透剂、沥青粉等具有软性、刚性、成膜能力等材料。宏观和微观性能显示，非渗透材料具有良好的井筒稳定作用。对泥页岩具有较强的抑制性能、能有效减缓泥岩中的压力传递、在疏松地层表面吸附、对疏松地层具有较好的封堵能力。
5结语
根据K区块实际情况，UPC和LPC地层黏土含量比较高，加之地层比较年轻，泥页岩水化膨胀和分散问题严重。为了减轻和避免钻进过程中发生井筒不稳定问题，应当尽量控制好钻井液的滤失量，将滤失量控制在4mL以下。
参考文献
[1]张洪旭. 固井工程中耐高温高效隔离液的研制及抗污染机理[D].西南石油大学，2015.
[2]邓天安，李阳，蒲磊.KR-100隔离剂解决固井污染问题[J].天然气技术，2010，4（04）：53-55+79.
[3]韩志海.松南地区中深部储层固井污染机理研究[J].石油钻探技术，2001（05）：33-35.