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井壁稳定性问题的研究与进展作者：姜春丽来源：《科学与财富》2016年第07期摘要：本文从三个方面分别阐述了国内外关于井壁稳定的研究与进展。
从二十世纪中叶开始关于井壁稳定机理的研究经历了试验摸索到定量描述的阶段。
与此同时井壁模拟实验装置也在各种研究的需求下诞生并一路发展。
先进的钻井液技术，新型处理剂钻井液体系的应用也大大提高了井壁稳定性能，减少了井下复杂情况的发生。
关键词：井壁稳定；泥页岩；钻井液石油钻井过程中所遇到的井壁失稳大致可分为破碎体失稳、塑性体失稳和泥页岩失稳，其中泥页岩失稳就占90%以上[1-2]。
在油气勘探开发前，地层泥页岩处于力学、物理、化学、流体力学的各种平衡状态，在油气勘探开发过程中，原有物理化学条件发生改变，各种平衡状态被破坏，系统逐渐向另一种平衡状态过渡，加之泥页岩本身的脆弱及其极强的物理化学敏感性，因而经常给油气勘探开发带来各种问题。
一、井壁稳定性机理研究进展井壁稳定性问题的研究，早在二十世纪中叶就己经开始[3]。
从研究思路来说，可以归结到以下三大类：井壁稳定的力学研究；泥页岩稳定的化学因素研究；泥页岩稳定的力学与化学耦合研究。
从国内外在这方面研究的发展过程来看，可以将泥页岩水化力学与化学耦合研究分为两个阶段：七十年代初到九十年代初的实验摸索阶段；九十年代以后的对化学影响定量描述的阶段。
1970年，M.E.chenevert[4]开始研究页岩吸水以后力学性质的变化；通过实验观察了页岩密度、屈服强度、吸水膨胀与吸水量之间的关系，并测量了页岩吸附水量与时间和距离的关系。
1989年，C.H.Yew和M.EChenevert在定量化研究中迈出了第一步[5]。
他们首先假设泥页岩为渗透各向同性的基础上，再结合质量守恒方程，得到柱坐标内的吸水量方程。
再将泥页岩的力学性质与其总含水量（总吸附水量）相关联，然后又将水化膨胀应变与总含水量W相关联，便可求得力学与化学耦合后的应力、应变及位移。
天然气水合物地层井壁力学稳定性研究及软件编制的开题报告一、选题的背景和意义天然气水合物储层是一种新型的天然气资源，具有储量丰富、分布广泛、资源开采可持续等特点。
目前，全球范围内关于天然气水合物的探测、开采和利用技术研究成为重要的国际科技竞争领域。
其中，天然气水合物地层井壁力学稳定性是开展天然气水合物开采的关键问题之一。
天然气水合物地层井壁力学稳定性受到多种因素的影响，如地层压力、井深、地层岩性、石油钻采技术等。
因此，对天然气水合物地层井壁力学稳定性进行深入的研究，有利于提高天然气水合物资源的利用和开采效率，保障天然气资源的可持续利用，推进能源产业的可持续发展，同时具有重要的经济和社会意义。
二、研究内容和目标本项目拟开展关于天然气水合物地层井壁力学稳定性研究及软件编制。
主要研究内容包括：1. 分析天然气水合物地层井壁力学稳定性受到的影响因素，综合考虑地层压力、井深、地层岩性、石油钻采技术等因素的影响，建立天然气水合物地层井壁力学稳定性分析模型。
2. 基于上述模型，分析天然气水合物地层井壁中可能存在的力学问题，如稳定性分析、应力分布分析、变形分析等，研究井壁破坏机理，探讨井壁强度计算方法。
3. 设计并开发适用于天然气水合物地层井壁力学稳定性分析的软件工具，实现可视化的井壁稳定性分析、应力分布分析、变形分析等功能，提高研究效率和准确性。
本研究的目标是：深入研究天然气水合物地层井壁力学稳定性及其取水效果，并开发适用于该领域的研究工具，为天然气水合物的开采提供技术支撑。
三、研究方法和计划在研究过程中，本项目将对天然气水合物地层井壁力学稳定性问题进行分析，并采用多种方法进行验证和分析。
具体研究计划如下：1. 文献调研：对国内外在天然气水合物地层井壁力学稳定性研究领域相关的文献和资料进行广泛搜索，以及收集相应的数据和信息，为后续研究提供理论和实验基础。
2. 模型建立：针对天然气水合物地层井壁稳定性受到的影响因素，建立相应的力学分析模型，基于理论分析和试验数据，对模型进行验证和完善。
钻井过程中井壁稳定分析与对策钻井过程中井壁稳定分析与对策当前，我国油田开发力度加大，逐步向深层、深海区块延伸，水平井、大位移井等特殊井身结构钻井应用增多，井壁坍塌等井下事故也相应增加，极易在钻井中出现井壁缩径、坍塌、地层压裂等情况，坍塌机理比较复杂，很难预防，影响钻井井下安全和钻井持续性。
因此，有必要对井壁稳定性进行分析，有针对性的提出提升井壁稳定性的对策措施。
1 钻井过程中井壁稳定性1.1钻井井壁稳定性较差和坍塌地层特征在钻井中，钻遇泥页岩、砂岩、砾岩、煤层、岩浆岩、灰岩等都可能发生井壁坍塌，但90%以上的坍塌发生在泥页岩地层，缩径一般在盐膏层、浅层泥岩和渗透性较高的砂岩发生。
坍塌可能在各种岩性和粘土矿物含量地层中发生，但坍塌严重地层大多具有以下特征：发育有层理清晰的裂缝或破碎性较强的岩性地层；泥页岩特别是孔隙压力异常地层；地应力较强、倾角大易发生井斜地层；厚度较大泥页岩地层；高含水砂岩、泥岩地层等。
1.2井壁稳定性影响因素井壁稳定性较差原因是钻井液和钻具在地层中作用，压力超过井壁岩层承受强度，以及钻井液与井壁地层岩石矿物发生物理化学作用，加大坍塌压力、降低破裂压力等引起井壁失稳。
一是力学因素。
地层钻开前岩层受上覆压力、水平地应力和孔隙压力作用，压力均衡，钻开后钻井液对井壁压力替代了钻开岩层对井壁岩层的支撑，破坏了压力平衡状态，使周围地应力需要重新分布，在地应力超过井壁周围岩层承受强度后会发生剪切破坏，脆性地层会发生井壁坍塌，塑性地层会发生塑性变形（缩径）。
钻井中井壁被剪切破坏临界井眼压力称为坍塌压力，该状态下钻井液密度为坍塌压力当量钻井液密度。
地应力因素上，井壁坍塌以最小地应力为方向，坍塌压力随地应力及地应力非均匀系数增大而增大。
地层强度因素，地层坍塌压力与井壁周边地层的强度系数和内摩擦角呈反比。
孔隙压力因素，地层坍塌和破裂压力与孔隙压力呈正比，但破裂压力增速比坍塌压力小，随着孔隙压力加大，钻井液密度安全范围逐步变小。
深部高应力竖井井壁稳定性分析及支护优化摘要：目前笼式开挖支护技术的应用非常成熟，可以为不同工程项目施工剖面、围岩开挖强度等级等选择不同的支护技术。
，以达到竖井开挖支架稳定化的目标。
不同等级围岩开挖风险程度不同，井架开挖风险评估良好，不同支护方法施工成本各异，施工单位应根据非统组织的实际情况选择合适的支护方法。
关键词：深部高应力竖井；井壁稳定性；支护优化引言随着井的开挖深度增加，缸将承受更大的围岩压力，井的围岩变形将增加，极易受到围岩不稳定、井壁衬砌结构开裂和破坏的影响。
与此同时，深井开挖过程中的岩爆和高压水灾害严重阻碍了筒的施工速度和井的长期稳定。
1深地井壁稳定性影响因素1.1岩石岩石断裂、速度和物理化学性质是影响一般作业条件下井壁稳定性的主要因素。
岩石断裂和理论不仅降低了周围岩石的稳定性，而且增加了与钻井液接触的面积，由于渗透和化学作用，岩石的粘性力和内部摩擦角逐渐减小，岩石裂缝逐渐延伸到连接处，从而减少了与此同时，岩石的矿物组成，如吸收水的膨胀性粘土矿物，也是造成土壤不稳定的一个重要原因。
随着钻孔深度的增加，土层温度迅速上升，粘性力、内部摩擦角和岩石强度随土层温度的增加而下降。
深孔底温度通常可超过200℃，岩石物理化学性质的变化是深孔壁稳定的重要原因。
1.2钻进过程在深孔钻孔过程中，随着钻孔过程参数的选择，钻孔操作状态会发生变化，从而直接影响井壁的稳定性。
主要有井眼轨迹的设计、钻法、钻参数的影响钻孔路径设计包括三个参数:拔模角度、方位角和深度，并且在钻孔过程中，钻孔路径会不断变化。
一般来说，井越倾斜，钻孔就越不稳定。
钻孔方位角对井壁的稳定性有一定影响。
当区域中的孔隙压力在水平方向大于最大大地应力，在水平方向大于最小地面应力时，钻孔方位角在水平方向上为最小地面应力，在水平方向上比最大地面应力方向上的井口更稳定。
深孔钻孔通常使用链轮钻，其剪切和冲击影响钻孔过程中井口的稳定性。
井柱的剧烈振动在井壁冲击处造成裂缝，明显影响井眼变形和井壁稳定，甚至在严重情况下可能导致井壁脱落和堵塞等事故。
压裂钻完井中的稳定性分析与优化随着石油勘探技术的不断发展，人类对于地下储层的开发能力也在不断提高。
其中，压裂钻完井作为一种新兴的钻井技术，在加速油气产量、提高采收率等方面优势明显。
然而，在实际应用中，往往会出现井壁稳定性不足、井眼垮塌等问题，影响了生产进度，甚至会给井下作业人员带来安全隐患。
因此，深入研究压裂钻完井中的稳定性问题，并进行优化，是非常必要的。
1. 压裂钻完井中的稳定性问题压裂钻完井的工作方式为，先在井壁上打破孔隙岩，然后通过泵送压裂液体系，使岩层形成微裂缝，为提高采集率做好准备。
因此，井壁的稳定性应该得到充分的重视。
以下是在钻完井过程中可能遇到的稳定性问题：1.1 井壁塌方针对侵蚀性泥层较多的情况，当井壁稳定性不足时，井壁会发生内部崩落。
最终会严重影响到压裂液的顺利泵送以及岩层的压裂效果。
1.2 井眼垮塌由于压裂钻井时需要过滤压裂液，过滤出来的物料会积聚在井眼底部，这就会给稳定性造成一定的巨压。
如果井眼底部稳定性极差，那就会导致井眼垮塌。
1.3 地层 Igneous 岩石如果在岩心分析中发现存在 Igneous 岩石，通过常规的压裂钻完井方法是很难成功压裂岩层的。
并且，由于岩层性质的异质性，漏失表浅的污染物会很容易被水文地质体系吸收进来，以便污染地下水。
2. 压裂钻完井中的稳定性优化分析了压裂钻完井所可能遇到的井壁稳定性问题，接下来是优化解决方案：2.1 井眼支撑为了稳定井眼，延长井眼的运营时间，我们可以采用昂贵的重型护套技术。
通过选用高性能防护材料，并采取优秀的施工方式，保障井眼的支撑。
2.2 增加压力在压裂钻完井的时候，压力的大小与岩层能否被压裂关系密切。
因此，在井壁不稳定的情况下，增加最终压力，能够有效的压裂岩层，提高压裂效果。
2.3 方法的改进压裂钻完井是一个全套复杂的过程，并与采油行业的其他过程紧密相连。
由于岩层性质性质的不同，压裂钻完井技术在实践中还有很大的改进空间。
科学技术的不断发展，压裂钻完井的施工方式会更加适应地下条件。
海塔盆地井壁稳定性研究张韵晗;陆书峰【摘要】海塔盆地地质条件复杂,钻井难度大,钻井过程中经常发生井壁失稳现象,严重制约了该区钻井提速和勘探开发的进程.针对海塔盆地井壁易坍塌的问题,进行了泥页岩理化性能实验,利用实验数据分析预测了海塔盆地井壁稳定性状况,探讨了该地区井壁失稳机理,并制定了相应的防塌对策,为进一步研究适合海塔盆地的钻井工艺关键技术和提高钻速奠定了良好的基础.%The geological structure is very complex in Haita Basin, due to the difficult drilling, sidewall instability phenomena happened frequently during drilling process. And it has restricted the drilling speed and the development and exploration process seriously. According to the sidewall collapse problems, physical and chemical properties experiment of mud shale had been operated, then sidewall stability of Haita Basin is analyzed and predicted by experimental data, discussed the collapse mechanism in this area, and established corresponding counter-measures to prevent the collapse which has laid a good foundation for further research on key drilling technology and improving drilling rate in Haita Basin.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)028【总页数】4页(P6819-6822)【关键词】海塔盆地;井壁稳定性;提速;失稳机理;防塌对策【作者】张韵晗;陆书峰【作者单位】东北石油大学石油工程学院大庆163318;大庆榆树林油田开发有限责任公司工程技术研究所大庆163318;大庆油田九厂敖南作业区一工区大庆163318【正文语种】中文【中图分类】TE357.8海拉尔-塔木察格同属一个盆地，总面积79 610 km2。
