井壁不稳定地层的类型与井壁不稳定现象.doc

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1、一、井壁不稳定地层的类型与井壁不稳定现象    1．井壁不稳定地层的类型    钻井过程中所钻遇的地层，如泥页岩、砂质或粉砂质泥岩、流砂、砂岩、泥质砂岩或粉砂岩、砾岩、煤层、岩浆岩、碳酸盐岩等均可能发生井壁不稳定。但井塌大多发生在泥页岩地层中，约占90％以上。缩径大多发生在蒙脱石含量高、含水量大的浅层泥岩、盐膏层、含盐膏软泥岩、高渗透性砂岩或粉砂岩、沥青等类地层中。压裂则可发生在任何一类地层中。    井塌可能发生在各种岩性、不同粘土矿物种类及含量的地层中；但严重井塌往往发生在下述地层中：    (1)层理裂隙发育或破碎的各种岩性地层。    (2)孔隙压力异常的泥页岩。  

2、  (3)处于强地应力作用的地区。    (4)厚度大的泥岩层。    (5)生油层。    (6)倾角大易发生井斜的地层等。    2．井壁不稳定现象    (1)井塌的现象    钻井或完井过程中如发生井塌会出现以下现象：    ①返出钻屑尺寸增大，数量增多并混杂。    ②泵压增高且不稳定，严重时会出现憋泵现象，并可憋漏地层    ③扭矩增大，蹩钻严重，停转盘打倒车。    ④上提钻具遇卡，下放钻具遇阻；接单根、下钻下不到井底时会发生卡钻或无法划至井底。    ⑤井径扩大，出现糖葫芦井眼，测井遇阻卡。    (2)缩径的现象    当钻井过程中地层发生缩径时，由于井径小

3、于钻头直径，会出现扭矩增大，蹩钻等现象，严重时转盘无法转动，甚至被卡死；上提钻具或起钻遇卡，严重时发生卡钻；下放钻具或下钻遇阻，如地层缩径严重，可使井眼闭合，如胜利油田和南疆钻含盐软泥时均出现过此现象。    (3)压裂的现象    当钻井液的循环压力大于地层的破裂压力时，就会压裂地层，使地层出现裂缝，从而导致泵压下降，钻井液漏入地层，井筒中液柱压力下降。如液柱压力降至上部易塌地层的坍塌压力或孔隙压力之下，就可能发生井塌或井喷等井下复杂情况。二、地层组构特性、理化性能和井壁稳定性的室内评价方法返回最新可编辑word文档    1．地层组构特性和理化性能的分析方法    研究井

4、壁失稳的原因及技术对策必须搞清井壁不稳定地层的组构特性和理化性能，常用的分析方法有以下几种：    (1)肉眼观察    通过肉眼观察可以掌握地层的层理、裂隙和镜面擦痕发育情况，地层倾角大小，地层软硬程度及遇水后膨胀、分散和强度定性变化情况。    (2)X光衍射分析法、红外光谱吸收法和差热分析等方法采用以上方法测定地层中各种非粘土矿物，晶态粘土矿物、非晶态粘土矿物的相对和绝对含量。    (3)扫描电镜分析    用扫描电镜可以定性地确定地层中粘土矿物征、裂隙发育情况及裂缝宽度。    (4)薄片分析    薄片分析可测定碎屑、基岩及胶结物的组分及分布型，测定粘土矿物的分布

5、及成因。    (5)密度    用甘氏比重瓶或李氏比重瓶进行测定。    (6)阳离子交换容量    用亚甲基蓝溶液吸附法进行测定。    (7)可溶性盐的含量    采用钻井液滤液化学分析法进行分析。    (8)吸附等温线试验    描述孔隙的性质和类    测定不同平衡条件下泥页岩的含水量，用以估计地层的膨胀程度、活度。    (9)比表面积    比表面积是表征泥页岩水化特性或膨胀性能的物理量。测定比表面积有助于了解泥页岩水化膨胀特性和分析井壁稳定问题。比表面积测定方法较多，如亚甲基蓝法、CST法、乙二醇质量法等。    (10)ζ电位    通常可用电泳法测定颗粒

6、的ζ电位。在电泳池中，一定电场强度下，测得颗粒的运移速度，依据下式计算ξ电位：    ζ电位＝(4πημ)／(DE)式中    η－介质粘度；    μ－胶粒的电泳速度；    D一介质的介电常数；    最新可编辑word文档E一外加电场的电位梯度。    泥页岩浆ζ电位的大小可以用来判断泥页岩的膨胀，分散特性。美国学者Lauzon曾提出以下看法：ζ电位为一60mV时属于极端分散；ζ电位为一40mV时属于较强分散：ζ电位为一20mV时属于可能分散：ζ电位为一10mV时属于不分散。    2．井壁稳定性的室内评价方法    (1)分散性试验    国内外分散性试验方法常用的有

7、两种    ①页岩滚动试验    此法可用来评价泥页岩的分散特性，研究钻井液抑制地层分散能力的强弱。此试验采用干燥的泥页岩样品(如果投有岩心可用岩屑)，将其粉碎，使岩样过10目筛，往加温罐中加入350m1水(试验的液体)和50e岩样，然后将加温罐放人滚于加热炉中滚动16h(控制在所需温度)。倒出试验液体与岩样，过30目筛，干燥并称量筛上岩样，计算质量回收率(以百分数表示)。再取上述过30目筛干燥的岩样，放人装有350ml水的加温罐中，继续滚动2h，倒出水与岩样，再过30目筛，干燥并称筛上的岩样，计算回收