井壁稳定的影响因素及预防措施

井壁防护措施1. 引言井壁是在采矿和建筑行业中常见的结构物，其存在一定的安全隐患。

为了保障工作人员的安全，采取适当的井壁防护措施至关重要。

本文将介绍一些常见的井壁防护措施。

2. 监测和评估在进行任何井壁工作之前，必须对井壁进行全面的监测和评估。

这包括确定井壁的稳定性，并记录任何可疑或危险的地方。

监测可以通过使用仪器来测量井壁的位移和压力变化来进行。

3. 加固井壁根据监测和评估的结果，必要时需要加固井壁。

加固措施可能包括使用加固材料（如钢筋混凝土）或其他支撑结构，以增强井壁的稳定性和承载能力。

加固工作应由经验丰富的专业人员进行，并按照相关标准和规范进行。

4. 使用防护设备在进行井壁工作时，必须使用适当的防护设备来保护工作人员的安全。

这包括佩戴头盔、安全带、防滑鞋等个人防护装备，以及设置防护栏杆和安全网等集体防护设备。

工作人员应接受必要的培训，正确使用和维护这些设备。

5. 定期检查和维护井壁的安全状况可能会随时间的推移而发生变化。

因此，定期检查和维护井壁非常重要。

检查应包括检查井壁的表面状况、排水情况、附近环境等。

如果发现任何损坏或变形迹象，应立即采取适当的修复措施。

6. 紧急应对措施尽管已经采取了防护措施，但意外情况仍然可能发生。

因此，在井壁工作现场应制定和实施紧急应对措施。

这包括制定逃生计划、准备应急设备、培训工作人员等。

工作人员应熟悉这些措施，并知道如何应对可能的紧急情况。

结论井壁防护措施是确保工作人员安全的重要步骤。

通过监测和评估、加固井壁、使用防护设备、定期检查维护以及制定紧急应对措施，可以降低井壁工作的风险并保证工作人员的安全。

所有这些措施应根据相关标准和规范进行，并由专业人员执行。

井壁稳定主要是井眼受到地质的因素、钻井作业的因素以及泥页岩和泥浆的不稳定因素等方面影响而出现的井壁失稳现象。

钻井过程进行的是复杂的地下工程，很多问题不能完全预估，对地下情况的分析并不是完整、系统的，研究人员一直致力于分析井壁的稳定机理，争取在稳定井壁的技术上获得新的突破，减少钻井事故的发生。

1 钻井井壁失稳问题的研究现状1.1 国外研究现状分析国外研究人员为解决井壁失稳的问题，早在本世纪40年代就提出将井壁从化学和力学两个角度分开研究，在理论方面进行定性的分析。

现场研究人员根据测井的相关资料从应用的角度提出稳固井壁的一些方法，70年代利用测井的数据来分析力学问题，井眼力学、岩石力学和测井力学稳定性等技术逐渐开发出来。

80年代以后，水平井和大位移井应用发展，对井壁稳定性的研究逐渐进入到定量化，并进行的现场应用。

1.2 国内研究现状分析 我国在钻井井壁稳定方面的研究比国外要晚，80年代初主要通过岩石力学分析地层蠕变对套管造成的破坏问题，直到90年代才在井壁稳固方面有所研究。

黄荣樽等人分析了水平井井壁力学和大斜度井的井壁受力情况，并建立相应的模型，计算井壁渗透性造成的坍塌压力。

之后石油大学岩石力学研究人员又研究了泥页岩的井壁坍塌力学问题。

还有学者根据损伤力学的理论建立硬脆性泥页岩的本构方程；在实验的基础上，用固体力学的方式建立膨胀性泥页岩水化的本构方程。

逐渐研究出选择合适的钻井液密度来解决井壁稳定问题的新方法[1]。

2 造成井壁失稳的原因分析2.1 地质原因造成失稳除高压油气层以外，地层的构造是造成井壁失稳现象的一个主要原因。

受到原始地应力的影响，地壳运动导致地层之间产生构造应力，岩石受到挤压或拉伸力、剪切力的作用会产生断裂等现象，从而将能量释放出来，有时候构造应力的大小未能使岩石破裂，而是以潜能的形式隐藏在岩石结构之中，遇到一定的条件就会显现。

岩石自身性质差别，孔隙内的压力也各有不同，受温度和压力的影响，孔隙内会隐藏高压，如生油岩、泥页岩等，孔隙压力达到一定值时会产生高压气体，使岩石崩散。

非开挖钻井孔壁的稳定因素许多非开挖钻孔程度不同地存在着孔壁失稳的情况，表现为钻孔缩径、垮塌、超径，常常导致成孔困难、铺管阻力大、施工效率低，严重的甚至造成地面塌陷和地下、地上相邻构筑物的破坏。

为解决此类问题，我们结合非开挖工程特定的地质环境、工艺条件和技术措施，对影响非开挖钻孔孔壁稳定的主要因素进行较全面的分析，为采取相应的技术措施提供有用的依据。

1.土的性质非开挖铺管是在浅地层中实施，所遇到的地层除了有相对稳定的粘土层外，还有砂砾土、水敏性土和溶蚀性土等不稳定土层。

各类土层的物理、力学和化学性质差异较大。

在砂层、砾石、卵石以及破碎带地层中，成孔的难度很大。

这类地层称为机械分散地层。

由于颗粒之间胶结较差，钻进、扩孔和铺管时孔壁很容易坍塌。

在水敏性土中成孔，突出问题是孔壁的遇水膨胀、缩径，甚至流散、垮孔。

其原因是该类粘土中富含易水化的蒙脱石粘土矿物，使近孔壁地层接触到钻井液中的水时，即发生粘土的吸水、膨胀、分散，导致钻孔的缩径直至失稳破坏。

溶蚀性地层以富含氯化钠的盐渍土最为典型，其他还有钾盐、石膏、芒硝、天然碱等。

这类地层又称为水溶性地层，它遇到钻井液中的水，就会发生溶解，使钻井井壁溶蚀掉，其结果经常导致孔眼超径和严重垮塌。

1.地层压力地层压力也是决定非开挖钻孔稳定性的主要客观因素。

它主要体现为非开挖孔壁处的垂直应力бv和水平应力бh。

垂直应力由上覆地层的加权重度γ和深度h决定，即бv＝γh。

水平应力由垂直应力和测压力系数λ决定，即бh＝λбv。

不同的地质情况下侧压力系数差别很大，可以采用工程勘察中的原位测试确定，也可对岩土样进行室内土工实验获得泊松比µ（0～0.5），再由λ＝1/（1-µ）确定。

一般情况下，土层越稀软，泊松比越大，侧向变形缩径越严重。

1.地面动载荷地面动荷载一般包括地震、机械振动、车辆运行、爆炸、夯击等。

在动荷载作用下，土内产生新的应力使土粒移动，形成的新的弹塑性变形，甚至破坏土粒间的接触关系。

井壁失稳与坍塌卡钻预防及处理1．井壁坍塌发生的原因（1）由于地质构造力造成的井壁坍塌。

如所钻井处在地层断裂带、褶皱、地层滑动上升或下降、地层倾角大地区。

此类坍塌在塔里木油田山前地区井表现较为突出，而且处理难度也较大。

（2）在欠压实地层井段，由于地层胶结不好而形成的坍塌，如流沙层。

（3）煤系地层和泥页岩地层的坍塌，在塔里木油田表现较为突出。

（4）复合盐岩层盐溶后，充填在复合盐层中的砂泥岩薄夹层失去支撑，引发的井壁坍塌。

（5）泥页岩孔隙压力异常，高压油气水层引发的井壁坍塌。

（6）水化膨胀是引起地层坍塌的重要原因。

这主要是由于粘土吸收钻井液中的水分子造成的。

由于普遍使用水基钻井液，因此，泥页岩水化膨胀始终是存在的，只是其轻重程度不同而已。

（7）由于钻井液密度低，不能平衡地层坍塌压力。

钻井液体系和性能不能满足井下情况的需要，与地层特性不适应，引发的井壁坍塌。

（8）井身质量对井壁坍塌有一定影响，如狗腿严重井，无论是起下钻还是钻进中，由于钻具与井壁碰撞、蹭刮造成的井壁失稳，在定向井、水平井中表现较为突出。

（9）由于起钻中未按规定灌好钻井液，或因激动、抽汲压力过大，进行某项作业时降低了钻井液液柱压力（如中途测试），而引发的井壁坍塌。

（10）溢流、井喷后引发的井壁坍塌。

（11）井漏后，由于钻井液液柱压力下降造成的井壁坍塌。

2．井壁失稳与坍塌卡钻的预防井壁坍塌在钻进、起下钻和其它作业中都可能发生。

井壁坍塌造成的卡钻是处理难度较大的井下事故。

（1）选用合适的钻井液体系，强化钻井液防塌性能，如硅酸盐体系、钾基钻井液体系，加足防塌、封堵材料，严格控制钻井液滤失量，并在设计范围内适当提高钻井液密度、粘度，提高钻井液携砂能力。

（2）控制起下钻速度，降低抽汲压力和激动压力；起钻时按规定要求灌好钻井液；在进行其它作业时，要控制好钻井液液柱压力降低对井壁稳定的影响；要避免在易坍塌井段长时间循环钻井液。

（3）在易坍塌井段钻进时，要适当控制排量、泵压。

钻井过程中井壁失稳的原因分析及预防探讨作者：唐伦帅方曦来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第09期摘要：钻井施工过程中，井壁失稳的原因是错综复杂的，有力学的原因，有化学的原因，还有工程方面的原因。

本文主要是从这个三个方面入手对井壁失稳的原因展开分析，探讨从合理选择钻井液密度、优选防塌剂和完善工程措施三个方面保障井壁稳定，提升钻井施工效率和安全性。

关键词：钻井；井壁失稳；钻井液钻井过程中井壁失稳易造成井壁垮塌、缩径、漏失、卡钻及储层污染等井下事故，严重制约了油气田勘探开发的发展。

在油气勘探开发中钻井费用占了勘探开发总费用的50%～80%。

井壁失稳的原因是错综复杂的，有力学的原因，有化学的原因，还有工程方面的原因，总之是地层原地应力状态、井筒液柱压力、地层岩石力学特性、钻井液性能以及工程施工等多因素综合作用的结果。

1 井壁失稳的原因井壁失稳问题的诱因很多，概括起来可分为天然和人为两个方面：天然因素主要有地层岩性、地层强度、粘土矿物的类型、地层倾角、孔隙度以及孔隙流体压力等；人为可控因素主要有钻井液的性能、地层裸眼时间、钻井液的对井壁的冲刷作用、激动压力、井眼轨迹等。

1.1 力学因素井内钻井液液柱压力起到了一定的支撑所钻岩层原本提供的支撑作用，井壁处原本的三向应力平衡被破坏，使得井眼周围应力重新分布。

当井内液柱压力小于地层孔隙压力时，可能使井壁岩石产生剪切破坏，对于塑性岩石这个时候通常会导致缩径问题，而脆性岩石则会产生坍塌掉块，造成复杂情况。

地层强度对浅井井壁稳定性有着显著的影响，大幅度提高钻井液密度可以解决如浅部地层强度太低的问题。

但是对于深部泥页岩地层，由于其具有极强的粘土矿物的水敏性，简单依靠增大钻井液密度来平衡地层压力是不可取的，甚至会造成井漏或者垮塌。

1.2 化学因素泥页岩主要由水敏性粘土矿物组成，其与钻井液中的水的相互作用是必然的。

由于泥页岩结构和组分上的特点，采用不同的钻井液体系，这种作用的差别也是很大的，离子交换作用、渗透作用、水沿泥页岩的微裂隙的侵人以及毛管力作用产生的渗析强度都有明显影响。

1411 井壁失稳的原因对井眼失稳的原因进行理论分析，主要是因为在形成过程中发生了应力场的改变，出现井壁应力集中，地层的地应力无法与井内钻井液柱压力平衡。

井壁失稳的原因主要包括地质、物理化学以及钻井工艺3个方面。

地质方面的原因主要包括原始地应力、岩石本身性质、泥页岩孔隙压力异常等。

在地壳运动作用下，剪切、拉伸和挤压等构造力会随着部位不同而不同，在超过岩石强度的情况下就会出现断裂，在未达到断裂极限值时，就会在岩石内储存，形成潜能。

沉积岩包括玄武岩、凝灰岩、石灰岩、泥页岩、砾岩和砂岩等，在不同的压实程度、胶结程度、埋藏时间、矿物成分以及沉积环境下会呈现不同的特性。

泥页岩成岩过程中，在压力和温度影响下，黏土表面的强结合水会因脱离而形成自由水，在封闭环境中无法排出而形成高压。

在地层空隙压力超过液柱压力的情况下就会释放空隙压力，在足够大的裂缝和孔隙下就会形成连通而将液体流入井内。

分析井壁失稳坍塌卡钻的原因，在物理化学方面主要与水相关，因流体静压力、毛细管作用和水化膨胀等，在使用水基钻井液的情况下就会导致坍塌和水化膨胀等问题。

泥页岩的吸水和吸水表现与其含水量、黏土成分和黏土含量相关，越少的含水量、预告的含盐量和黏土含量就会越易于吸水水化。

蒙脱石含量越高越易吸水膨胀，绿泥石含量越高越易吸水剥落和裂解。

泥页岩的强度在吸水后会急剧下降，更容易引发坍塌。

钻井施工中无法改变地应力和地层性质，防止地层坍塌只能从工艺层面入手。

压力激动控制效果不佳、不当的钻具组合、方位和井斜的影响估计不足都可能引发坍塌。

防止坍塌最主要的是对液柱压力进行控制。

在应力集中地层、破碎地层和薄弱地层中，通过合理的钻井液密度来调整液柱压力。

提升钻井液密度加强井壁支撑力的同时还需要考虑其朝地层渗透，降低内部结构力。

在确定钻井液浓度前还要保证钻井液液柱压力小于产层孔隙压力。

钻井施工过程中，要对钻井液的流变性和性能实时关注。

过大循环排量和高返速会对井壁地层形成冲蚀而导致坍塌。

井壁失稳与坍塌卡钻预防及处理1．井壁坍塌发生的原因（1）由于地质构造力造成的井壁坍塌。

如所钻井处在地层断裂带、褶皱、地层滑动上升或下降、地层倾角大地区。

此类坍塌在塔里木油田山前地区井表现较为突出，而且处理难度也较大。

（2）在欠压实地层井段，由于地层胶结不好而形成的坍塌，如流沙层。

（3）煤系地层和泥页岩地层的坍塌，在塔里木油田表现较为突出。

（4）复合盐岩层盐溶后，充填在复合盐层中的砂泥岩薄夹层失去支撑，引发的井壁坍塌。

（5）泥页岩孔隙压力异常，高压油气水层引发的井壁坍塌。

（6）水化膨胀是引起地层坍塌的重要原因。

这主要是由于粘土吸收钻井液中的水分子造成的。

由于普遍使用水基钻井液，因此，泥页岩水化膨胀始终是存在的，只是其轻重程度不同而已。

（7）由于钻井液密度低，不能平衡地层坍塌压力。

钻井液体系和性能不能满足井下情况的需要，与地层特性不适应，引发的井壁坍塌。

（8）井身质量对井壁坍塌有一定影响，如狗腿严重井，无论是起下钻还是钻进中，由于钻具与井壁碰撞、蹭刮造成的井壁失稳，在定向井、水平井中表现较为突出。

（9）由于起钻中未按规定灌好钻井液，或因激动、抽汲压力过大，进行某项作业时降低了钻井液液柱压力（如中途测试），而引发的井壁坍塌。

（10）溢流、井喷后引发的井壁坍塌。

（11）井漏后，由于钻井液液柱压力下降造成的井壁坍塌。

2．井壁失稳与坍塌卡钻的预防井壁坍塌在钻进、起下钻和其它作业中都可能发生。

井壁坍塌造成的卡钻是处理难度较大的井下事故。

（1）选用合适的钻井液体系，强化钻井液防塌性能，如硅酸盐体系、钾基钻井液体系，加足防塌、封堵材料，严格控制钻井液滤失量，并在设计范围内适当提高钻井液密度、粘度，提高钻井液携砂能力。

（2）控制起下钻速度，降低抽汲压力和激动压力；起钻时按规定要求灌好钻井液；在进行其它作业时，要控制好钻井液液柱压力降低对井壁稳定的影响；要避免在易坍塌井段长时间循环钻井液。

（3）在易坍塌井段钻进时，要适当控制排量、泵压。

固井质量的影响因素及对策研究固井质量是油田开发中的重要环节，直接关系到井下作业的安全和效率。

影响固井质量的因素有很多，主要包括井眼地质情况、固井设计方案、施工工艺操作、固井材料的选择及质量监控等。

针对这些影响因素，需要采取相应的对策以确保固井质量。

首先，井眼地质情况是影响固井质量的重要因素之一、井下地层情况的复杂性会对固井施工造成一定的困难，可能导致井眼不稳定、漏失等问题。

为了应对这种情况，需要在勘探阶段对井下地层做充分的调查研究，并结合先进的勘探技术进行精细化勘探，以提高勘探精度，减少井下地质风险。

其次，固井设计方案的合理与否直接影响固井施工效果。

在制定固井设计方案时，需要充分考虑井孔地质情况、目的层岩石性质、井眼稳定性等因素，合理选择固井材料和工艺，以确保固井效果。

同时，在设计方案中应考虑到固井后钻井液的处理方式，避免对环境造成污染。

再次，施工工艺操作的技术水平和质量关系到固井质量。

施工人员应具备扎实的专业知识和丰富的施工经验，能够熟练操作施工设备，并能准确判断井下情况，及时调整施工参数。

此外，要加强施工过程中的质量监控，及时发现并解决问题，保证施工质量。

另外，固井材料的选择和质量监控也是确保固井质量的关键因素之一、固井材料的选择应根据井下地层情况和设计要求合理确定，同时要对材料进行严格的质量监控，确保其符合标准要求。

固井管材料的质量控制尤为重要，应避免质量不合格材料的使用。

综上所述，要提高固井质量，需要综合考虑井眼地质情况、固井设计方案、施工工艺操作、固井材料的选择及质量监控等因素，采取相应的对策。

加强勘探研究，制定合理的固井设计方案；提高施工人员技术水平，加强质量监控；合理选择固井材料，并进行质量监控。

只有做到全方位的管理和控制，才能确保固井质量，为油田开发提供可靠的技术支持。

2019年第7期西部探矿工程*收稿日期：2018-10-31作者简介：商洪义（1983-），男（汉族），黑龙江讷河人，工程师，现从事钻井工程工作。

井壁失稳的原因及预防措施探讨商洪义*（大庆钻探工程公司钻井四公司，吉林松原138000）摘要：钻井施工中，井壁失稳会造成较大的影响和经济损失。

主要是从井壁失稳的研究情况出发，从地质、物理化学和工艺3个方面分析，探讨井壁失稳的预防和处理措施。

关键词：井壁失稳；钻井；坍塌中图分类号：TE2文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2019)07-0028-02井壁失稳是钻井施工过程中普遍存在的问题，对钻井工程有着很大影响。

相关资料显示，世界石油工业每年因井壁失稳带来的损失超过6亿美元。

钻井施工过程中有着十分复杂多变的地质结构，井壁失稳还可能诱发各类井下事故，严重危害到钻井工程的安全性和效率，这也是钻井行业中面临的世界性难题，国内外在此方面进行了大量攻关，取得了一定的效果。

1井壁失稳的研究状况从20世纪40年代开始，相关学者从岩石力学方面加大研究来分析井壁稳定问题，最初的研究是从化学和力学2个方面独立进行，主要是停留在理论定性分析层面。

随后的研究主要是在现场测井资料基础上分析井壁稳定问题，斯伦贝谢测井公司提出了井眼力学问题以及岩石力学性质测井力学稳定性测井。

随着大位移井和水平井的迅速发展，井壁失稳稳定得到了更大重视，更多的公司和研究机构加大投入，使其处于定量化阶段，在现场有着较好的应用。

国内从20世纪80年代开始进行井壁稳定相关研究，起步较晚，最初只是研究地层蠕变对套管的破坏作用，20世纪90年代的研究取得了一定进展，深入研究水平井和大斜度井的井壁力学稳定问题，分析井壁渗透性与坍塌压力和破裂压力之间的关系，在泥页岩井壁坍塌的化学耦合和力学方面也加大研究。

此外，还在损伤力学理论基础上，从实验数据出发，通过固体力学方法建立方程和有限元计算模型，探讨新的方法来确定井壁稳定需要的钻井液密度值。

立井井筒施工容易出现的问题以及预防措施立井井筒是地下水利工程中常见的结构，用于收集地下水。

在施工过程中，存在一些容易出现的问题，这些问题需要及时处理和预防。

本文将介绍立井井筒施工容易出现的问题以及预防措施。

问题一：井筒失稳和坍塌在立井井筒施工过程中，井筒失稳和坍塌是比较常见的问题。

造成这些问题的原因主要有以下几点：•土质松散：如果地下或周围土质松散，井筒的支撑力会降低，造成井筒失稳和坍塌。

•下沉和变形：因为地铁、地下管道等因素，地面可能会下沉和变形，从而导致井筒失稳和坍塌。

•施工不规范：如果施工不规范，包括模板设计不合理、混凝土浇筑不平实等，都可能导致井筒失稳和坍塌。

为了预防井筒失稳和坍塌，可以采取以下措施：•清理井壁周围的松散土壤，确保井壁支撑力。

•使用有强度的模板，并保证浇筑混凝土充分打捣，确保井筒侧壁的密实性和强度。

•对变形和下沉的地面进行加固，并对井筒进行监测，发现问题及时修复。

问题二：井壁渗漏井壁渗漏可能导致井壁构建失效，减弱甚至丧失承载能力，破坏地下水利工程，甚至影响周围建筑物的安全。

造成井壁渗漏的原因主要有以下几点：•材料质量不过关：如果井壁的材料质量不合格，包括混凝土抗渗能力不足、水泥掺假等，就会导致井壁不够坚固，易造成渗漏。

•输送管线损毁：如果在施工过程中，挖掘机碰到水管等输送管线，就会导致管线损毁，进而引起严重渗漏。

•设计不合理：如果设计不合理，包括井壁厚度不足等，就会导致井壁易渗漏。

为了预防井壁渗漏，可以采取以下措施：•采用合格材料浇筑井筒，保证混凝土抗渗等基本性能。

•高度注意挖掘机等设备在施工过程中，必须避免破坏输送管线。

•设计和施工过程中要充分考虑井壁的材质、厚度等因素，以确保井壁的密闭性和强度。

问题三：井底淤泥在设计及施工过程中未充分考虑附近地区污水等管道的影响，导致周围的水和泥土不断滴入井底，堆积成淤泥，迫使施工人员向井底下降，有时会造成卡人等安全事故。

造成井底淤泥的原因主要有以下几点：•设计不合理：如果在设计或施工过程中未充分考虑附近污水管道等因素，就可能导致污水等物质不断导入井底，形成淤泥。

本科毕业设计（论文）题目煤层气水平井井壁失稳机理及预防措施研究学生姓名学号教学院系石油工程学院专业年级石油工程2007级指导教师职称教授单位辅导教师职称单位完成日期2011 年 6 月Southwest Petroleum University Graduation ThesisMechanics of Wellbore Instability and Preventing Measures of Horizontal Well for Coalbed MethaneGrade: 2007Name:Speciality:Petroleum EngineeringInstructor: LI QianPetroleum Engineering College2011-6摘要井壁失稳问题是限制水平井在煤层气开发中大规模应用的最主要因素之一。

煤层割理和裂缝非常发育，机械强度低，因此在煤层中钻进时风险极高。

当使用清水做钻井液时井壁极易坍塌并造成井下钻具组合被埋。

特别是水平井，据报道截止2008年1月，沁水地区的水平井有32.65%发生了井壁坍塌。

井壁最容易发生破裂的位置在井壁被面割理和端割理切割处，本文依据已有的井壁应力分布模型推导出井壁任意位置的三向主应力以及最大主应力方向向量，再根据面割理和端割理的空间位置关系得出面割理和端割理的法向向量，计算出割理面法向与最大主应力的夹角，根据摩尔-库伦圆计算出井壁任意位置出现的面割理和端割理的有效正应力和切应力，进而判断面割理和端割理是否会发生剪切破坏。

依据面割理和端割理的有效正应力是否大于零判断其是否会张开即发生井壁破裂。

使用常规大位移井井壁稳定评价方法评价了煤岩基质的稳定性。

根据建立的煤层气水平井井壁稳定性评价模型编制出相应的计算机程序，用数值分析的方法分析各个地质因素以及工程因素对井壁稳定性的影响。

煤层气水平井井壁稳定性受多个因素的影响，要做好井壁稳定工作必须从地质选区、优化井身结构设计、使用合适的钻井液、选用合适的井下工具等方面共同努力。

钻井井壁失稳的防范对策分析作者：盖莉莉来源：《环球市场》2019年第04期摘要：在钻井施工中，井壁失稳是最为常见的工程质量风险，其形成原因十分复杂，是立井建设中质量管理的重点。

本文在简要阐述钻井井壁失稳形成原因的基础上，针对性地提出了相应的防范对策，希望能够进一步提高钻井施工的规范性与高效性。

关键词：钻井;井壁失稳;原因剖析;防范对策在钻井施工中，因井眼会受到地质因素、施工因素、材料因素等方面的影响，造成整个井壁结构不稳定的问题，就是我们常说的井壁失稳。

由于钻井工程属于相对复杂的井下作业，存在许多不可测的风险因素，因此目前探讨井壁失稳原因和防范对策，已经成为业内外需要深入思考的课题，而这也是本文研究的根本出发点。

一、井壁失稳的主要原因探究（一）地质方面的原因在原始地应力的作用下，地壳运动赋予了不同地层不同的构造应力，在地壳运动下，岩土在诸多压力状态下会出现不同程度的断裂，进而带来地层能量的外泄，即便没有发生岩石锻炼，也会以潜能的方式隐藏于岩石结构内，一旦条件成熟就会如同一颗不定时炸弹随时爆发。

另外，岩石性能、受力状态、温度变化等都是不确定因素，尤其是孔隙内很容易隐藏泥页岩、生油岩等压力，当达到一定值时就会形成高压气体，最终带来岩土崩散，成为井壁失稳的一大原因。

（二）物理化学方面的原因当泥浆密度不达标时，泥浆就会在液柱压力的作用下，渗透到泥页岩孔隙内，进而引起泥页岩含水量的快速上升，孔隙压力随之提高，最终造成泥页岩强度的急剧下降，对井壁稳定性带来破坏。

所以，在钻井施工中，做好泥浆调配，保证泥浆液柱压力的合理性，就成为了防范井壁失稳的重要对策。

另外，岩石的毛细管、水化、冻胀等物理性能，也会对井壁稳定性带来负面影响。

泥页岩的粘土含量、含水量、黏土构成等，是泥页岩吸水性的核心影响因素，黏土比重越大、含水量越少，那么泥页岩的吸水性就越强。

而就黏土构成来讲，蒙脱石成分较多的泥页岩会有较强的水化性，就是遇到水后会发生膨胀，而绿泥石成分较多的泥页岩则很容易产生崩解和剥落，这些都会对井壁稳定性造成破坏。

青东区块井壁稳定问题探讨井壁稳定问题是钻井界全球性普遍问题，尽管技术科研人员对井壁稳定问题做了大量深入地研究，但井壁不稳定仍然是当今钻井工程普遍存在的问题。

青东凹陷隶属于渤海湾盆地济阳坳陷，位于郯庐断裂带西部，其西北以垦东-青坨子凸起为界，东南为潍北凸起，面积约1100km2。

胜利油田在海上开发济阳坳陷青东凹陷带，青东区块成为胜利石油管理局海上增储上产的主阵地。

该区块在钻井过程中多次出现井壁失稳现象。

文章通过化学力学耦合法提出解决青东区块井壁失稳问题，同时以青东32井井壁失穩为例，阐述现场失稳现象及解决办法，为今后施工相近类型井提供借鉴和参考。

标签：井壁稳定；泥页岩失稳；化学力学耦合；密度；流变性前言在油气勘探开发中，钻井费用占了勘探开发费用的50%-80%，研究和应用先进适用的钻井技术是降低钻井成本的关键。

钻井过程中井壁失稳易造成井壁垮塌、缩径、漏失、卡钻及储层污染等井下复杂情况和事故，严重制约了油气田勘探开发的发展。

因此，正确认识和有效评价地下复杂的围岩环境，深人探索井壁稳定机理，建立预测理论和控制模型，有效控制钻井过程中的井壁失稳，是实现优质、安全、高效和低成本钻井的关键。

由于新探区地质资料少，传统的地层压力、井壁稳定和地应力研究方法已满足不了钻井工程的需要。

因此，需要针对具体区块的具体情况对井壁稳定技术进行相应的研究和攻关。

人们对井眼围岩失稳的研究基本上从力学和化学两方面着手，即从岩体力学、流固藕合的角度以及泥页岩水化机理与控制水化的各种方法的角度来研究井眼围岩失稳机理及其对策，这类研究基本上仍停留在试验观察和定性分析阶段。

最初，力学和化学两方面的研究平行进行，几乎没有什么交叉或联系。

20世纪70年代，人们开始用力学和化学相结合的方法对泥页岩井眼失稳机理进行研究，但由于问题的高度复杂性，1970年到1990年间，主要进行了泥页岩井眼失稳机理的力学和化学相结合的试验研究。

进入20世纪90年代之后，泥页岩稳定性的力学和化学藕合研究开始进人定量化数学描述阶段。

钻井液防塌机理与措施一、井壁稳定研究的现状井眼由于地质因素、泥页岩与泥浆相互作用和钻井作业等因素而出现不稳定的问题，即井壁稳定问题，是钻井系统工程中所遇到的一个十分复杂的世界性难题，迄今还没有研究出可以彻底解决这个问题的一套完整的有效方法。

因此，人们更加重视井壁稳定机理的研究，以求在井壁稳定技术方面获得新的突破。

从总体上看，钻井液的防塌机理主要体现在以下几个方面：1.适当密度的钻井液在井眼内产生的液柱压力可对井壁提供有效的力学支撑，起稳定井壁的作用；2.在钻井液中加入处理剂，使钻井液具有抑制页岩膨胀和分散的能力；3.同时产生薄而韧的滤饼，稳定井壁。

二、对化学因素引起的井壁失稳原因的认识 上述作用机理包括物理化学方面，本文主要讨论化学防塌机理及其相应的措施。

在许多情况下，泥浆液柱压力高于地层孔隙应力，驱使泥浆进入泥页岩孔隙，产生压力穿透效应， 使井眼附近的泥页岩含水量增加，孔隙压力增大，泥页岩强度降低。

因此，在钻井过程中防止泥浆渗入泥页岩是保证井壁稳定的关键措施。

通过众多学者的研究，有以下结论：井内泥浆对泥页岩的化学作用最终可以归结到对井壁岩石力学性能参数、强度参数和近井壁应力状态的改变。

泥页岩吸水一方面改变井壁岩石的力学性能，使岩石强度降低; 另一方面产生水化膨胀，如果这种膨胀受到约束便会产生膨胀应力，从而改变近井壁的应力状态，诱发或加剧井壁岩石的受力不平衡。

要彻底解决泥页岩井壁失稳问题，就应该将影响井壁稳定性的化学作用和由此产生的力学效应有机地结合起来，研究出新的泥浆处理剂井壁稳定机理。

三、油基泥浆防塌机理众所周知油基泥浆具有优异的井壁稳定能力。

对油基泥浆井壁稳定机理的深入认识有助于水基防塌泥浆的完善与发展。

油基泥浆通过对泥页岩的脱水硬化作用稳定井壁，而这种脱水硬化作用是通过两种形式的半透膜即油基泥浆在井壁表面形成的半透膜和油包水乳滴自身的半透膜来实现的。

半透膜两侧高盐度水相与泥页岩原生水的活度差产生了渗透驱动力，萃取泥页岩中的水，使泥页岩硬化，强度增大。