井壁稳定技术讲座

1、张乐文胜利石油管理局钻井工艺研究院胜利石油管理局钻井工艺研究院井井 壁壁 稳稳 定定 研研 究究的的 现现 状状 与与 发发 展展内容提要1. 引言2井壁稳定研究现状3发展趋势1. 引言引言 井壁不稳定问题是伴随石油钻井和完井过程中的世井壁不稳定问题是伴随石油钻井和完井过程中的世界性重大工程技术难题。半个多世纪以来，井壁稳定界性重大工程技术难题。半个多世纪以来，井壁稳定性问题是国内外学者和工程技术人员普遍关注的热点性问题是国内外学者和工程技术人员普遍关注的热点问题，通过不懈努力，虽然取得了长足进步，但目前问题，通过不懈努力，虽然取得了长足进步，但目前仍没有彻底解决。特别是，随着当代大位移钻井技

2、术、仍没有彻底解决。特别是，随着当代大位移钻井技术、水平井钻井技术、小井眼钻井技术、分枝多底井钻井水平井钻井技术、小井眼钻井技术、分枝多底井钻井技术、软管钻井技术以及欠平衡钻井新技术的运技术、软管钻井技术以及欠平衡钻井新技术的运用井壁不稳定问题在某些情况下更加突出。用井壁不稳定问题在某些情况下更加突出。1. 引言引言 目前，我国东部的大庆、大港、冀东、江苏等油田目前，我国东部的大庆、大港、冀东、江苏等油田以及西部的塔里术等油田都存在井壁不稳定问题。易以及西部的塔里术等油田都存在井壁不稳定问题。易发生井壁不稳定的复杂地层主要包括：大段深层复杂发生井壁不稳定的复杂地层主要包括：大段深层复杂泥页岩层

3、、膏泥盐混层、破碎性的玄武岩、砾岩和煤泥页岩层、膏泥盐混层、破碎性的玄武岩、砾岩和煤层、高陡地应力山前构造带等。广泛调研统计分析表层、高陡地应力山前构造带等。广泛调研统计分析表明，油气井钻遇地层中约明，油气井钻遇地层中约75属泥页岩地层；约属泥页岩地层；约90井壁不稳定复杂情况发生在泥页岩地层，特别是复杂井壁不稳定复杂情况发生在泥页岩地层，特别是复杂的深层硬脆性泥岩地层。的深层硬脆性泥岩地层。 井壁失稳的影响因素井壁失稳的影响因素1. 引言引言1. 引言引言井壁失稳的类型井壁失稳的类型井壁坍塌、缩径，井眼漏失井壁坍塌、缩径，井眼漏失井壁失稳的类型井壁失稳的类型：(a)剪切破坏；(b)拉伸破坏

4、1. 引言引言 井壁不稳定一般直接表现为泥岩水化膨胀缩径、硬脆井壁不稳定一般直接表现为泥岩水化膨胀缩径、硬脆性泥页岩的剥落掉块扩径，以及地层压裂漏失三种形式。性泥页岩的剥落掉块扩径，以及地层压裂漏失三种形式。井壁失稳轻者引起起下钻遇阻、卡钻、扭矩过大、井眼净井壁失稳轻者引起起下钻遇阻、卡钻、扭矩过大、井眼净化困难、井涌、井漏、测井和固井困难，重者导致井喷、化困难、井涌、井漏、测井和固井困难，重者导致井喷、井眼重钻或报废，延误油气勘探开发。总之，井壁不稳定井眼重钻或报废，延误油气勘探开发。总之，井壁不稳定问题给安全、快速、经济钻井带来很大困难，是影响钻井问题给安全、快速、经济钻井带来很大困难，是

5、影响钻井时效和耗资巨大的工程技术难题。据保守统计，全世界每时效和耗资巨大的工程技术难题。据保守统计，全世界每年因井壁失稳造成的资金浪费高达年因井壁失稳造成的资金浪费高达710亿美元。因此，亿美元。因此，迫切需要开展泥页岩井壁稳定性机理的深入研究。迫切需要开展泥页岩井壁稳定性机理的深入研究。1 .1 .引言引言井壁失稳的主要类型及防治井壁失稳的主要类型及防治井壁稳定井壁稳定防井壁垮塌防井壁垮塌防井漏防井漏防缩径卡钻防缩径卡钻泥浆性能泥浆性能2.井壁稳定研究现状井壁稳定研究现状井壁失稳机理和预测方法研究主要包括井壁失稳机理和预测方法研究主要包括经验方法经验方法。根据在某地区的钻进经验，找出井壁根据

6、在某地区的钻进经验，找出井壁失稳的层位、类型和控制措施失稳的层位、类型和控制措施。室内物理模型试验室内物理模型试验。如厚壁圆筒。如厚壁圆筒 (TWC)试验、井试验、井眼坍塌试验或真三轴试验，研究井壁失稳的机理；眼坍塌试验或真三轴试验，研究井壁失稳的机理；建立井壁失稳分析模型建立井壁失稳分析模型 。如力学分析模型和概率如力学分析模型和概率模型和人工智能模型。模型和人工智能模型。 2.井壁稳定研究现状井壁稳定研究现状矿物组分与理化性能的研究方面：矿物组分与理化性能的研究方面：7070年代未期，各油田开始不稳定地层的年代未期，各油田开始不稳定地层的矿物组分与理化性能研究。矿物组分与理化性能研究。80

7、80年代中期，开始建立各区块纵、横向年代中期，开始建立各区块纵、横向地层矿物组分与理化性能剖面。地层矿物组分与理化性能剖面。2.井壁稳定研究现状井壁稳定研究现状井壁稳定室内评价方面：井壁稳定室内评价方面：评价钻井液与井壁地层接触时所发生的化学与评价钻井液与井壁地层接触时所发生的化学与力学性能变化力学性能变化膨胀性试验，包括常温常压和高温高压膨胀性试验。膨胀性试验，包括常温常压和高温高压膨胀性试验。分散性试验。分散性试验。动态防塌试验等。动态防塌试验等。 2.井壁稳定研究现状井壁稳定研究现状井壁稳定机理研究方面井壁稳定机理研究方面：（1 1）化学因素稳定井壁机理研究化学因素稳定井壁机理研究（2 2）力学因素稳定井壁机理研究力学因素稳定井壁