26、吐哈钻井公司]塔河油田三叠系石炭系井壁稳定技术

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1、第六届全国石油钻井院所长会议论文集塔河油田三叠系石炭系井壁稳定技术李云志张怀云汪军英张克明（新疆鄯善县，吐哈钻井公司，838200，新疆鄯善县火车站，吐哈钻采工艺研究院，838202）【摘要】井壁失稳是钻井过程中十分复杂的技术难题，不仅会影响工程质量，甚至造成井眼报废。本文通过对塔河油田易坍塌的三叠系、石炭系硬脆性泥岩地层地质特征、施工工艺等方面的综合分析，阐明了井壁坍塌扩径的主要原因，并从化学抑制、物理封堵和岩石力学等方面提出了解决井眼失稳的主要技术途径，对适应于该段的钻井液体系和现场维护处理技术进行了探索，提出了一套较完善、有利于井壁稳定的钻井液

2、现场维护处理技术方法。并在沙86和TK634井进行现场应用，井下复杂大幅度降低，钻井周期大幅度缩短，获得了良好的经济效益。【关键词】井壁稳定失稳机理坍塌周期防塌聚磺钻井液抑制封堵维护处理1地层地质特征塔河油田三叠系地层埋深4600～5000m左右，岩性以灰、灰黑色泥岩、炭质泥岩、灰色粉砂岩为主；石炭系地层埋深5000～5550m左右，中上部棕褐色、深灰泥岩、杂色砾岩、深灰、灰白粉、细、中砂岩、砾质粉砂岩互层下部褐灰、深灰泥岩、粉砂质泥岩，即上泥岩段，自上而下砂质岩由粗渐细，泥质岩以褐色为主，少量灰、灰绿色，靠近下部泥岩中局部见较多灰质结核。钻井施工过

3、程中，该段层极易坍塌、井径扩大严重，如S47井井径达546mm，扩大率达154%；S62井三开最大井径达570mm，扩大率达164%。钻井施工中，严重掉块、起下钻遇阻、电测不畅、套管下不到位，甚至卡钻等复杂情况频繁发生，并严重影响固井质量。利用测井资料分析模拟其压力剖面，由表6所给数据可看出：三叠系、石炭系地层存在着较高的坍塌压力（如表1所示），其当量密度数值可达到1.28～1.30g/cm3左右，高于孔隙压力。表1地层压力剖面深度m孔隙压力g/cm3坍塌压力g/cm3破裂压力g/cm3上覆压力g/cm325001.0520.991.9302.283

4、0001.0850.891.9312.3035001.100.911.9732.3243001.151.171.9592.3545001.251.261.9572.3548001.241.251.9732.3650001.191.302.0042.3753001.181.181.9792.3855001.101.071.9592.392井壁失稳机理分析井壁失稳的机理主要有两个，一是地层客观因素，即地层力学因素、化学因素、两者耦合结果。二是钻井工艺主观因素。力学因素指的是盆地在形成过程中，构造运动频繁，盆地强烈隆起、褶冲、逆冲、褶皱，导致了盆地构造断层

5、发育，宏观上看，断层很发育；微观上看，构造裂缝裂隙很发育，粘聚力部分丧失，地层强度降低。井壁围岩强度降低，意味着坍塌压力升高。由于地层应力是客观存在的，目前尚不可人为地使其改变。163第六届全国石油钻井院所长会议论文集化学因素指的是流体（主要是水）与地层中的岩石发生化学和物理反应，使岩石强度降低，而且随着水的大量进入地层，井壁的坍塌破坏会持续下去，坍塌周期缩短。力学和化学耦合指的是裂缝发育的地层由于裂隙起着良好的毛细管通道作用。当流体与地层岩石接触时，毛细管压力使流体更易侵入发生物理和化学作用，使岩石强度进一步降低。钻井工艺主观因素指的是钻井液体系选

6、择及其性能控制不当；钻井液的流变参数不合适；钻井液长时间冲刷井壁；长时间定点冲孔、起下钻操作引起压力波动、长时间转动转盘划眼（沙70井下套管前通井大段划眼使该段平均井径扩大率由10.5%上升至15.8%）对井壁稳定有一定影响，导致井壁垮塌掉块、井眼扩径；井壁浸泡时间增长等原因造成了井壁失稳。3技术对策3.1技术研究思路在防止垮塌方面，最大限度地抑制水化和抑制分散是钻井液工艺的两个基本方向。由于井壁失稳力学因素不可人为的改变，因此针对塔河油田井壁失稳的主要技术对策应从化学因素和钻井工艺主观因素入手，选择强抑制性钻井液体系、合理的钻井液密度外，还应采用封

7、堵固壁技术，封固地层微裂隙，提高地层整体强度，形成薄而韧的泥饼，减少滤失量，达到稳定井壁的目的，使钻井作业在坍塌周期内完成。3.2岩屑膨胀实验和分散实验分析为了使钻井液体系优选和配方优化具有较强的针对性，首先对塔河油田易塌井段进行岩屑膨胀、分散室内实验和粘土矿物分析，通用过分析结果，优选钻井液体系。根据易扩径地层泥页岩膨胀和分散性实验部分实验结果（表2、表3）可知：三叠、石炭系泥岩CST值150～260s，Mt值0.5～0.7g/g，属中等膨胀和中等分散泥岩。表2泥页岩膨胀实验结果井深m膨胀实验值MiNMt4596～51880.4953～0.2877

8、0.0438～0.04190.7195～0.4847表3泥页岩分散实验结果井深mCST值2″10″60″15