井壁穩(wěn)定技術(shù)講座

1、張樂(lè)文勝利石油管理局鉆井工藝研究院勝利石油管理局鉆井工藝研究院井井 壁壁 穩(wěn)穩(wěn) 定定 研研 究究的的 現(xiàn)現(xiàn) 狀狀 與與 發(fā)發(fā) 展展內(nèi)容提要1. 引言2井壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀3發(fā)展趨勢(shì)1. 引言引言 井壁不穩(wěn)定問(wèn)題是伴隨石油鉆井和完井過(guò)程中的世井壁不穩(wěn)定問(wèn)題是伴隨石油鉆井和完井過(guò)程中的世界性重大工程技術(shù)難題。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，井壁穩(wěn)定界性重大工程技術(shù)難題。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，井壁穩(wěn)定性問(wèn)題是國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員普遍關(guān)注的熱點(diǎn)性問(wèn)題是國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)不懈努力，雖然取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但目前問(wèn)題，通過(guò)不懈努力，雖然取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但目前仍沒(méi)有徹底解決。特別是，隨著當(dāng)代大位移鉆井技

2、術(shù)、仍沒(méi)有徹底解決。特別是，隨著當(dāng)代大位移鉆井技術(shù)、水平井鉆井技術(shù)、小井眼鉆井技術(shù)、分枝多底井鉆井水平井鉆井技術(shù)、小井眼鉆井技術(shù)、分枝多底井鉆井技術(shù)、軟管鉆井技術(shù)以及欠平衡鉆井新技術(shù)的運(yùn)技術(shù)、軟管鉆井技術(shù)以及欠平衡鉆井新技術(shù)的運(yùn)用井壁不穩(wěn)定問(wèn)題在某些情況下更加突出。用井壁不穩(wěn)定問(wèn)題在某些情況下更加突出。1. 引言引言 目前，我國(guó)東部的大慶、大港、冀東、江蘇等油田目前，我國(guó)東部的大慶、大港、冀東、江蘇等油田以及西部的塔里術(shù)等油田都存在井壁不穩(wěn)定問(wèn)題。易以及西部的塔里術(shù)等油田都存在井壁不穩(wěn)定問(wèn)題。易發(fā)生井壁不穩(wěn)定的復(fù)雜地層主要包括：大段深層復(fù)雜發(fā)生井壁不穩(wěn)定的復(fù)雜地層主要包括：大段深層復(fù)雜泥頁(yè)巖層

3、、膏泥鹽混層、破碎性的玄武巖、礫巖和煤泥頁(yè)巖層、膏泥鹽混層、破碎性的玄武巖、礫巖和煤層、高陡地應(yīng)力山前構(gòu)造帶等。廣泛調(diào)研統(tǒng)計(jì)分析表層、高陡地應(yīng)力山前構(gòu)造帶等。廣泛調(diào)研統(tǒng)計(jì)分析表明，油氣井鉆遇地層中約明，油氣井鉆遇地層中約75屬泥頁(yè)巖地層；約屬泥頁(yè)巖地層；約90井壁不穩(wěn)定復(fù)雜情況發(fā)生在泥頁(yè)巖地層，特別是復(fù)雜井壁不穩(wěn)定復(fù)雜情況發(fā)生在泥頁(yè)巖地層，特別是復(fù)雜的深層硬脆性泥巖地層。的深層硬脆性泥巖地層。 井壁失穩(wěn)的影響因素井壁失穩(wěn)的影響因素1. 引言引言1. 引言引言井壁失穩(wěn)的類(lèi)型井壁失穩(wěn)的類(lèi)型井壁坍塌、縮徑，井眼漏失井壁坍塌、縮徑，井眼漏失井壁失穩(wěn)的類(lèi)型井壁失穩(wěn)的類(lèi)型：(a)剪切破壞；(b)拉伸破壞

4、1. 引言引言 井壁不穩(wěn)定一般直接表現(xiàn)為泥巖水化膨脹縮徑、硬脆井壁不穩(wěn)定一般直接表現(xiàn)為泥巖水化膨脹縮徑、硬脆性泥頁(yè)巖的剝落掉塊擴(kuò)徑，以及地層壓裂漏失三種形式。性泥頁(yè)巖的剝落掉塊擴(kuò)徑，以及地層壓裂漏失三種形式。井壁失穩(wěn)輕者引起起下鉆遇阻、卡鉆、扭矩過(guò)大、井眼凈井壁失穩(wěn)輕者引起起下鉆遇阻、卡鉆、扭矩過(guò)大、井眼凈化困難、井涌、井漏、測(cè)井和固井困難，重者導(dǎo)致井噴、化困難、井涌、井漏、測(cè)井和固井困難，重者導(dǎo)致井噴、井眼重鉆或報(bào)廢，延誤油氣勘探開(kāi)發(fā)?？傊?，井壁不穩(wěn)定井眼重鉆或報(bào)廢，延誤油氣勘探開(kāi)發(fā)?？傊?，井壁不穩(wěn)定問(wèn)題給安全、快速、經(jīng)濟(jì)鉆井帶來(lái)很大困難，是影響鉆井問(wèn)題給安全、快速、經(jīng)濟(jì)鉆井帶來(lái)很大困難，是

5、影響鉆井時(shí)效和耗資巨大的工程技術(shù)難題。據(jù)保守統(tǒng)計(jì)，全世界每時(shí)效和耗資巨大的工程技術(shù)難題。據(jù)保守統(tǒng)計(jì)，全世界每年因井壁失穩(wěn)造成的資金浪費(fèi)高達(dá)年因井壁失穩(wěn)造成的資金浪費(fèi)高達(dá)710億美元。因此，億美元。因此，迫切需要開(kāi)展泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定性機(jī)理的深入研究。迫切需要開(kāi)展泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定性機(jī)理的深入研究。1 .1 .引言引言井壁失穩(wěn)的主要類(lèi)型及防治井壁失穩(wěn)的主要類(lèi)型及防治井壁穩(wěn)定井壁穩(wěn)定防井壁垮塌防井壁垮塌防井漏防井漏防縮徑卡鉆防縮徑卡鉆泥漿性能泥漿性能2.井壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀井壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀井壁失穩(wěn)機(jī)理和預(yù)測(cè)方法研究主要包括井壁失穩(wěn)機(jī)理和預(yù)測(cè)方法研究主要包括經(jīng)驗(yàn)方法經(jīng)驗(yàn)方法。根據(jù)在某地區(qū)的鉆進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，找出井壁根據(jù)

6、在某地區(qū)的鉆進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，找出井壁失穩(wěn)的層位、類(lèi)型和控制措施失穩(wěn)的層位、類(lèi)型和控制措施。室內(nèi)物理模型試驗(yàn)室內(nèi)物理模型試驗(yàn)。如厚壁圓筒。如厚壁圓筒 (TWC)試驗(yàn)、井試驗(yàn)、井眼坍塌試驗(yàn)或真三軸試驗(yàn)，研究井壁失穩(wěn)的機(jī)理；眼坍塌試驗(yàn)或真三軸試驗(yàn)，研究井壁失穩(wěn)的機(jī)理；建立井壁失穩(wěn)分析模型建立井壁失穩(wěn)分析模型 。如力學(xué)分析模型和概率如力學(xué)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.井壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀井壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀礦物組分與理化性能的研究方面：礦物組分與理化性能的研究方面：7070年代未期，各油田開(kāi)始不穩(wěn)定地層的年代未期，各油田開(kāi)始不穩(wěn)定地層的礦物組分與理化性能研究。礦物組分與理化性能研究。80

7、80年代中期，開(kāi)始建立各區(qū)塊縱、橫向年代中期，開(kāi)始建立各區(qū)塊縱、橫向地層礦物組分與理化性能剖面。地層礦物組分與理化性能剖面。2.井壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀井壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀井壁穩(wěn)定室內(nèi)評(píng)價(jià)方面：井壁穩(wěn)定室內(nèi)評(píng)價(jià)方面：評(píng)價(jià)鉆井液與井壁地層接觸時(shí)所發(fā)生的化學(xué)與評(píng)價(jià)鉆井液與井壁地層接觸時(shí)所發(fā)生的化學(xué)與力學(xué)性能變化力學(xué)性能變化膨脹性試驗(yàn)，包括常溫常壓和高溫高壓膨脹性試驗(yàn)。膨脹性試驗(yàn)，包括常溫常壓和高溫高壓膨脹性試驗(yàn)。分散性試驗(yàn)。分散性試驗(yàn)。動(dòng)態(tài)防塌試驗(yàn)等。動(dòng)態(tài)防塌試驗(yàn)等。 2.井壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀井壁穩(wěn)定研究現(xiàn)狀井壁穩(wěn)定機(jī)理研究方面井壁穩(wěn)定機(jī)理研究方面：（1 1）化學(xué)因素穩(wěn)定井壁機(jī)理研究化學(xué)因素穩(wěn)定井壁機(jī)理研究（2 2）力學(xué)因素穩(wěn)定井壁機(jī)理研究力學(xué)因素穩(wěn)定井壁