井壁失稳机理和几种新型防塌泥浆的防塌机理--文献综述

本文综述了几年来国内外有关井壁失稳机理和一些新防塌泥浆作用机理研究的文献,由此归纳出防塌泥浆作用机理的一些共同规律,为泥浆防塌处理剂新的作用机理的研究和建立提供具有启发性的思路。     

塔河油田三叠系石炭系井眼失稳机理及控制技术

针对塔河油田三叠系石炭系易扩径的特点，进行了现场岩心表观特征分析、岩心粘土矿物分析、毛细管吸附膨胀和CST分散实验、岩心浸泡评价等系列研究．找出了地层扩径的机理原因；提出了塔河三叠系石炭系防扩径对策。防扩径对策为：①建立了地层孔隙压力和坍塌压力剖面，确定了现场钻井液密度；②利用屏蔽封堵技术，在微裂隙发育的泥页岩井壁形成类似于橡皮套的屏蔽层，提高了地层的力学防塌能力；③在原聚磺钻井液基础上通过硅络合醇提高钻井液的化学防塌能力．滚动回收率从原来的68％提高到了88％。现场应用表明：三叠系井径平均扩大率为5．82％，石炭系为5．43％，井径质量达到了优质标准；硅络合醇聚磺屏蔽封堵钻井液技术不仅有效地解决了TK634井三叠系石炭系地层扩径问题，而且材料成本与原聚磺钻井液相当，具有很好的应用推广前景。     

防止碳酸盐岩地层井壁失稳的对策研究

井壁稳定是钻井的关键技术之一，而且是世界性的钻井难题。根据不稳定地层的特性，给出相应的防范措施，对钻井工程中保持井壁稳定起着举足轻重的作用。井壁失稳问题不仅在砂泥岩剖面中存在，而且在碳酸盐岩剖面中也司空可见，但碳酸盐岩剖面井壁失稳的地层主要集中在地应力不平衡的地层、具有塑性和蠕变特性的盐膏岩地层、裂缝性地层及胶结性差的易破碎地层等。针对碳酸盐岩地层实际钻井过程中所遇到的各种引起井壁失稳的因素，对地应力因素引起井壁失稳控制技术、钻遇盐膏层预防措施、裂缝较发育的地层及胶结性差的破碎性地层井壁失稳对策进行了研究，并对保持井壁稳定的唯一可控因素，即安全钻井液密度窗的确定进行了探讨。这一整套对策对碳酸盐岩地层安全、经济、快速地钻探具有科学的指导作用。     

鄂北工区井壁失稳原因及对策

井径扩大率超标是鄂北工区井身质量存在的最大问题，一般都达到20％～30％，严重影响成井质量。简述了工区地层特征，分析了井壁失稳原因，介绍了钾—铵离子聚合物钻井液、两性离子钻井液体系及屏蔽暂堵钻井完井液的主要性能及现场维护措施。     

胜利油田沙河街组及以下地层井壁稳定技术

胜利油田沙河街组及以下地层泥质含量高，如莱1-检3井在2300～2400m和2500～2600m井段粘土矿物总含量分别为47％和59％，其中伊／蒙混层含量分别为71％和39％，伊利石含量分别为18％和46％。在钻井施工中经常出现井眼坍塌、划眼等复杂情况，严重时卡钻，甚至井眼报废。近年来，通过对各种井塌、处理情况以及地层岩性特点的分析研究，了解到了该类地层发生井塌的原因，确定出了有效的井壁稳定处理措施。     

防井壁失稳及井漏钻井技术在北部湾盆地的应用

北部湾盆地地质油藏情况复杂,由于沉积及断层等方面的原因,造成该区域钻井工程作业难度大大增加,井壁失稳以及井漏风险尤为突出。南海西部石油管理局钻井技术人员在某油田开发钻井作业过程中,充分利用批钻模式,不断总结提高,形成了环保型防塌钻井液体系以及高压易垮地层生产尾管固井作业技术,辅以工程上的精细化操作,确保钻井作业安全、高效完成。该系列技术的成功应用,为北部湾盆地后续类似油田的钻探开发作业提供重要的参考价值。     

顺北油气田深部破碎性地层井壁失稳机理及对策研究

顺北油气田多口探井在奥陶系碳酸盐岩地层钻遇破碎带,井壁失稳严重,已成为制约顺北油气田安全建井的突出问题。文章在综合分析顺北奥陶系破碎性碳酸盐岩地层井壁失稳类型及理化特性、裂缝面物理—力学特性和岩石力学实验的基础上,提出了井壁稳定钻井液技术对策。研究发现,区域断裂带附近地应力方向复杂,地应力差大;地层天然多尺度裂缝发育、破碎程度大、岩体等效强度较低;钻井液易沿天然裂缝侵入地层,钻井液-裂缝面水岩作用造成缝面粗糙度减小、摩擦系数降低,易诱发地层沿裂缝面失稳,是深部破碎性地层井壁失稳的主要机理。明确“合理密度支撑+钻井液刚柔并济多级配封堵”,配合使用“耐高温随钻/段塞固壁剂”是顺北油气田深部破碎性地层稳定的井壁钻井液技术对策。研究成果对促进深部破碎性地层安全高效钻井具有重要借鉴意义。     

中江区块沙溪庙组井壁失稳机理及烷基糖苷防塌钻井液

针对川西中江区块沙溪庙组井壁失稳技术难题，分析了沙溪庙组泥岩的矿物组成、微观结构及理化性能，揭示了沙溪庙组井壁失稳机理。沙溪庙组属于典型的硬脆性泥岩，黏土矿物含量高，水化作用强，其中伊利石含量最高，微纳米尺度裂隙发育，钻井液滤液侵入后，伊利石、伊蒙混层等分布不均匀，比亲水量大，水化膜斥力大，裂缝不断扩展，易发生井壁坍塌。结合“多元协同”井壁稳定理论，优选了烷基糖苷类抑制剂、微纳米封堵剂等，构建了适用于沙溪庙组的烷基糖苷高性能防塌钻井液体系。通过室内实验可知，该体系流变性良好，API滤失量小于3 mL，高温高压滤失量不大于8 mL，岩样滚动回收率为98.87%，膨胀率小于3%，抑制性优良，对微裂缝和孔隙封堵能力强。现场应用表明，烷基糖苷高性能防塌钻井液能有效抑制沙溪庙组地层坍塌，机械钻速高，无井下复杂事故发生，为保证中江区块沙溪庙组“安全、高效、经济”钻井施工提供了技术支撑。     

东胜气田锦58井区井塌原因分析及钻井液认识

针对锦58井区钻井施工中的井壁失稳问题,从地层岩性、黏土矿物组分进行分析,阐述了影响井壁失稳的主要原因。根据施工难点,强化钻井液节点控制,优化钻井液性能指标,提出了预防井漏、井塌的钻井液对策,形成了一套比较完整的钻井液工艺技术,钻井液密度是防塌的关键,配剂的强抑制性和强封堵性钻井液有利于井眼稳定。JPH–438井现场应用表明,该井钻井液性能稳定,润滑性好,井眼规则,井径扩大率大幅下降,可有效预防井漏、井塌,达到了高效钻井的目的,取得了良好的应用效果。     

新1井严重破碎带地层钻井技术难点及对策

新1井三开钻进时由于钻遇破碎带地层，井壁坍塌、掉块非常严重，造成卡钻事故并因此导致两次侧钻。为保证第二次侧钻顺利进行，结合三开钻遇地层的特点，分析了该井三开钻井的技术难点，并采取了针对性技术措施。安全钻穿了严重破碎带地层。新1井严重破碎带地层钻井实践为今后在严重破碎带地层安全钻井积累了经验。     

大港滨海油田深井井壁失稳原因分析及对策

在大港滨海油田深井钻探过程中,多口井不同程度地出现了井壁失稳现象,为此开展了井壁失稳原因分析。通过对滨海油田深层地层矿物成分、泥页岩理化性能、区域地应力分布规律和岩石力学强度等项研究表明,滨海油田深井井壁失稳的主要原因是黏土矿物含量高、容易出现水化分散和膨胀。通过现场常用钻井液体系的性能测定与评价,配制了BH-KSM钾盐聚合物钻井液体系,该体系能够满足滨海油田深井井壁稳定的要求。     

巴什托背斜石炭系地层井壁失稳机理及控制技术

新疆巴楚地区巴什托背斜构造地层十分复杂,在钻进过程中喷、塌、卡、漏等复杂情况交互出现,其中石炭系地层井壁失稳表现尤为突出,且采用的高密度(1.90～2.15 g/cm3)钻井液体系维护难度大,更增加了井壁失稳的风险.从地质力学因素、物理化学因素2方面分析了石炭系地层井壁失稳的机理,选用了KCI/聚磺-聚合醇钻井液体系及相应的技术措施,使平均井径扩大率控制在2.55％左右,较好地满足了该地区井壁稳定的要求.     

硬脆性地层井眼失稳剪切破坏程度定量预测

钻井过程中,硬脆性地层的井壁失稳的主要形式为剪切破坏（坍塌或掉块）。由传统的井壁失稳力学模型设计出的钻井液密度值偏高,不利于提高钻井速度和降低钻井成本。然而,实钻过程中井眼往往存在一定的井径扩大现象,并产生一定程度的坍塌掉块而不会发生井壁失稳和井筒复杂事故。为此,有必要建立硬脆性地层
井壁失稳程度的定量预测模型。根据硬脆性地层井壁破碎前仅出现弹性变形的特征,基于线弹性理论!推导出直井的井壁围岩应力模型!建立了井壁失稳（剪切破坏）程度与地应力、孔隙压力、岩石力学参数、井筒液柱压力之间的定量关系,并对主要影响因素进行了敏感性分析。对比实例井的实测数据,该模型计算结果与实钻情况一致,具有很好指导意义。     

硅酸盐钻井液降低易失稳地层钻井液密度可行性分析

珠江口盆地古近系地层在钻井过程中,多口井出现坍塌、卡钻、起下钻遇阻等井壁失稳问题,现场通过增加钻井密度解决垮塌问题,但又出现压差卡钻、钻井时效低的问题。从黏土矿物含量分析、扫描电镜、滚动回收率及膨胀性实验入手,分析珠江口盆地古近系地层井壁失稳原因。古近系地层为微裂缝发育,在钻井过程中井壁周围应力发生变化及钻井液侵入,引起井壁坍塌,继而出现卡钻、起下钻遇阻等问题。为了解决以上问题,结合硅酸盐钻井液抑制性强、封堵性好、可增强岩石强度的特点,降低地层坍塌压力。对硅酸盐水基防塌钻井液进行优化及性能评价,结果表明,其性能参数满足钻井要求,具有提高岩石内聚力、抗压能力的特点,同时与古近系已用PLUS-KCl钻井液、油基钻井液相比,优化的硅酸盐水基防塌钻井液浸泡后岩石具有抗压强度高、内聚力高等特点,其内聚力高达11.7 MPa,是PLUS-KCl钻井液的1.9倍,是油基钻井液的1.5倍,可见在保证井壁稳定的前提下,用硅酸盐钻井液降低地层坍塌压力是可行的。      

吐哈西部油田井壁失稳机理实验研究

在勘探开发过程当中,吐哈油田西部的葡北、神泉和雁木西区块存在着严重的井壁不稳定等原因导致的划眼、卡钻、电测遇阻遇卡、固井留塞等问题.利用X射线衍射、电镜扫描、电动电位分析和泥页岩压力传递实验研究新技术,以及比亲水量测试等实验手段,对吐哈西部油田岩样的结构及理化性能进行了系统分析,论述了该地区复杂地层井壁失稳机理.依据“多元协同”防塌理论,通过单剂优选和配方优化实验,研制出了适合吐哈西部油田地层特性的钾-钙-醇强化防塌钻井液体系.现场试验结果表明,该钻井液体系能满足现场使用的要求.     

准噶尔盆地南缘高温有机质储层井壁失稳机理及对策

准噶尔盆地南缘地区因地质情况异常复杂,井壁失稳问题一直困扰现场钻井.近年来,油基钻井液因其强抑制、热稳定性好等优点在南缘地区得到了应用,但仍未有效解决井壁失稳问题.采用X-射线衍射法、扫描电镜实验等手段对南缘失稳井段岩样进行了全岩和黏土矿物组成特征、有机质特征、微观结构特征等理化性能的分析.得出了南缘地区高温有机质储层...     

破解塔里木盆地群库恰克地区井壁失稳难题的钻井液技术

塔里木盆地群库恰克地区油气产层主要位于石炭系和泥盆系,岩性复杂,已完钻的几口探井钻进过程中共发生了200次井下复杂及钻井事故,严重影响了钻井工程进度、增加了钻井成本。采用X射线衍射仪、页岩线性膨胀分析仪等对该地区失稳井段的地层矿物组分及其理化性质进行了分析测试,结合泥页岩线膨胀率评价试验、滚动回收率评价试验、失稳井段岩石黏土矿物和全岩矿物分析,找到了井壁失稳的原因：①失稳井段泥页岩的矿物成分以伊利石为主,其次为伊/蒙间层、高岭石和绿泥石,缺失蒙脱石,岩样泥页岩膨胀率低;②井壁不稳定的原因主要是伊利石的分散作用;③现场所用水基钻井液体系滤液进入地层是导致井壁不稳定的重要原因之一。据此认为：采用抑制能力和封堵能力强钻井液是预防和减少该区块井壁失稳的重要措施,具体的技术对策包括：①筛选合适的防塌钻井液处理剂及体系;②分地层设计和使用钻井液体系。现场应用结果表明,防塌钻井液和分地层钻井液设计较好地满足了该地区钻井工程的实际要求,降低了井下复杂和钻井事故的发生概率,缩短了钻井周期,提高了钻井效率,节约了钻井成本,经济效益显著。     

塔河油田三开井段井眼失稳机理分析及控制

从地质，地应力，钻井液，钻井工艺4个方面分析了塔河油田三开井段井眼失稳的机理，详细介绍了控制井眼失稳的钾基聚磺钻井液和多元醇钻井液体系的作用机理，配方及现场应用效果。     

大港油田定向井泥浆工艺技术

分析了事故的原因和类型。介绍了适用于大港油田不同地层、井深、井型、储层特点的定向井泥浆体系。论述了井眼净化、井壁稳定、油层保护、防漏堵漏技术及泥浆体系维护要点和现场管理技术措施。     

川西南部沙湾组-峨眉山玄武岩井段井壁失稳机理分析及应对措施

针对川西南部地区沙湾组、峨眉山玄武岩存在严重井壁失稳、垮塌卡钻复杂频繁的难题,结合岩石失稳机理分析及现场工况分析,优选出一套适用于该井段的强抑制、强封堵型钻井液体系。该体系的滚动回收率达99.98%,FL_HTHP为3.6mL,FL'_HTHP为4.8 mL,FL_砂床为4.4 mL。并设计了专项封堵段塞,制定了封堵段塞施工工艺。钻井液配方为:（0.5%~2.0%）土+（0.5%~1.5%）PAC-LV+（5%~6%）SMP-3+（2%~3%）JNJS-220+（0.3%~1.5%）NaOH+（1%~3%）FT+（0.1%~0.3%）聚合醇+（0.4%~1%）CQ-SIA+（6%~8%）WND+（5%~10%）有机盐+3%超细碳酸钙+重晶石。认为应提高随钻堵漏能力、增强泥饼井壁吸附性及黏弹性、在井壁上形成一层具有防渗透和防冲刷能力的封堵层,减缓井下机械碰撞、钻井液冲刷、应力激动对岩层的二次破坏。