井壁不稳定地层分类与钻井液技术

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1、井壁不稳定地层分类与钻井液技术井壁不稳定是钻井工程中常遇到的井下复杂情况之一，严重影响钻井速度、质量及成本；部分新探区还会因井壁不稳定而无法钻达目的层，延误勘探与开发的速度，影响其经济效益。为了获取在钻井工程中稳定井壁的主动权，从1979年开始对全国各含油气盆地发生井壁不稳定地层的几万块岩样的矿物组分、理化特性进行分析研究，并收集了几万口井钻井过程中所发生的井下复杂情况、钻井工程与钻井液技术措施。运用上述资料，对我国钻井工程中所发生井壁不稳定的原因与地层组构特征、钻井工程与钻井液技术措施之间的关系进行综合分析研究，提出

2、了以井壁不稳定地层矿物组分与组构特征为主要依据的分类方法。经现场反复验证，八次修改完善，得出我国含油气盆地井壁不稳定地层可分为六大类八个亚类的看法，以此作为选择钻井液体系和制定相应的技术对策的依据。此项研究成果是我国井壁稳定技术研究逐步实现科学化、定量化的重要标志。下面简单介绍各类地层的组构特点、潜在的井下复杂情况、井壁不稳定发生原因及钻井液技术对策的要点。    1.胶结差的砂、砾、黄土层    (1)地层组构特征：胶结差、未成岩的流砂层与砾石层；钻遇深度通常从0～1000m。    (2)潜在的井下复杂情况：塌、漏

3、。    (3)井壁不稳定发生原因：胶结差。    (4)钻井液技术对策：一般采用高粘切、高膨润土含量的膨润土浆或正电胶膨润土浆；对于大或特大砾石层，可适当提高钻井液密度和环空返速，以利于钻屑的携带。    (5)典型区块：辽河油田明化镇组地层，东疆北三台与三台构造第四系地层，吐哈盆地第四系地层等。    2.层理裂隙不发育软的砂岩与泥岩互层    此类地层依据其膨胀性与分散性可将其分为三个亚类：    2-1易膨胀强分散的砂岩与泥岩互层    (1)地层组构特征：此类地层粘土矿物以伊蒙无序间层为主；大多属于第三系或白

4、垩系地层，成岩程度低，呈块状，处于早成岩期；分散性强，回收率大多小于20％；阳离子交换容量高，15-30mmol/100g土；泥岩易膨胀，膨胀率高达20-30%；砂岩渗透率高；绝大部分地层属于正常压力梯度，极个别地区此类地层出现异常压力梯度；岩石可    ※此项研究工作是与各油田泥浆技术人员共同进行的，由徐同台进行综合研究。钻性级别低，小于1级～3级。    (2)潜在井下复杂情况：造浆性强，地层自造浆密度高，切力大，含砂量高；钻井过程中易缩径，起钻遇卡拔活塞，灌不进钻井液，处理不当易发生卡钻、井塌、下钻遇阻、划眼、蹩

5、泵、井漏；阻卡井段固定，以700m～1500m井段最为严重。    (3)井壁不稳定发生原因：泥岩中伊蒙无序间层吸水膨胀、分散、缩径；高渗透砂岩形成厚泥饼；钻速高，环空钻屑浓度过高。311mm的井眼，在保证钻屑携带前题下，应尽可能降低粘切，提高钻井液的抑制性与返速，降低滤失量，改善泥饼质量；控制环空钻屑浓度；搞好固控。f244mm的井眼，应采用低密度、低粘、低切钻井液，提高返速，使环空钻井液处于紊流；对于直径等于或大于f    (4)钻井液技术对策：采用强包被的聚丙烯酸盐聚合物、两性离子聚合物、阳离子聚合物、正电胶阳离

6、子聚合物、正电胶等类型钻井液；对于直径等于或小于    (5)典型区块：东部各油田明化镇组地层等。    2-2不易膨胀强分散的砂岩与泥岩互层1～3级)；部分地区地层水矿化度高。<    (1)地层组构特征：粘土矿物以伊利石、绿泥石为主；成岩程度低，呈块状；大多属于第三系、白垩系地层；分散性强，回收率小于10%；阳离子交换容量高(18-26mmol/100g土)；泥岩不易膨胀，膨胀率低(7～12%)；地层压力梯度正常；可钻性级别低(    (2)潜在井下复杂情况：易造浆，自造浆膨润土含量低，膨润土与钻屑比值可高达1：5

7、～10；砂岩或粉砂岩井段易缩径；起钻经常遇卡，阻卡发生在新钻开井段，一般距井底15～150m处，没有固定卡点，遇卡时能灌进钻井液；一旦发生卡钻，能恢复循环，泡解卡剂加震击器均能解卡。    (3)井壁不稳定原因：此类地层以砂岩、粉砂岩为主，易分散，渗透性好，极易形成虚厚泥饼，摩擦系数高，故易发生粘卡事故；个别层段机械钻速过高，造成环空钻屑浓度过高；环空返速低，井眼净化不好。    (4)钻井液技术对策：采用强包被聚丙烯酸盐聚合物、聚磺、正电胶等类钻井液，抑制钻屑分散，控制低密度；钻井过程中补充优质预水化膨润土浆、降滤失

8、剂、磺化沥青及润滑剂，在高渗透砂岩地层快速形成低渗透的内泥饼，并使外泥饼薄而润滑性能好；在可能条件下，尽可能提高环空返速，形成紊流；控制环空钻屑浓度不要过高；加强固控，使用离心机，降低含砂量。    (5)典型区块：塔里木轮南等构造第三系与白垩系地层，塔西南群库恰克构造第三系地层等。    2-3中等分散砂岩与泥岩互层    (1