井壁力学与化学稳定性研究
本文摘要：（由ai生成）
井壁稳定性是钻井工程的关键问题，尤其在复杂地质环境下，井壁坍塌、缩径等问题频发，严重影响钻井效率和成本。解决这一问题的关键在于深入研究井壁不稳定机理，包括力学和化学因素的作用。不同密度的泥浆会对井壁产生不同的影响，低密度可能导致坍塌，高密度则可能引发地层压裂。因此，确定合适的泥浆密度窗口至关重要。同时，钻井液与地层岩石的化学反应也不容忽视。综上所述，需要从力学和化学双重角度深入探究井壁稳定性，以提升钻井效率并降低成本。井壁力学与化学稳定性研究，
世界范围内平均每年用于处理井眼失稳的费用高达5~10亿美元之巨，消耗的时间约占钻井总时间的5%-6%。我国大庆盆地的嫩江组、青山口组、泉头组，渤海湾沙河街组，吐哈、新疆、塔里木等油田的侏罗系、三叠系、二叠系等泥岩与煤层的坍塌严重。中原、青海、新疆、塔里木等油田盐膏层的缩径及山前构造带地层坍塌等。准葛尔盆地南缘自50年代开始钻探，30年由于井壁失稳而一直未能钻达目标层，该地区94年开钻的呼2井井径扩大率平均达50%，钻井成本高达10000元/米。安4井井眼复杂造成钻井成本高达80000元/米。曲3井在3600-4300井段由于井壁坍塌及缩径造成多次卡钻、阻卡，其平均钻速仅为0.75m/h。塔里木东秋5井塑性软泥岩的井眼严重缩径，造成多次卡钻，使用的最大泥浆密度高达2.32g/cm3，极大地影响了机械钻速。
一个油田总投资的主要部分是钻井成本，稳定井眼在降低钻井成本中将起到至关重要的作用新油田的开发成本越来越高，大斜度井、大位移水平井、高温高压井大量增加，钻井深度不断增大，井壁不稳定性问题越来越突出。
井壁稳定问题是制约西部勘探开发速度的最重要因素之一。受高地应力影响，井壁垮塌、缩径严重，起下钻困难；高压低渗盐水侵严重污染泥浆，使井壁稳定情况恶化；高地应力造成地层破碎，泥浆沿裂缝面侵入裂缝性地层，造成地层周期性坍塌；高地应力非均匀性造成地层安全泥浆密度窗口较小，且沿井身剖面复杂多变，使井身结构设计及合理泥浆密度的确定困难。为平衡地应力需使用更高密度的钻井液，而这又带来漏、粘卡以及钻速变慢等一系列问题，如何在保证安全钻进的情况下减少钻井液密度，从而提高钻井速度是又一难题。
为解决井壁不稳定问题，首先应该认清造成井壁不稳定的机理，低密度泥浆会造成井壁坍塌或缩径（剪切破坏）和拉伸崩落，剥落；而高密度泥浆会造成地层压裂（拉伸破坏）和地层剪切破坏产生大量径向微裂缝形成剪切破碎带（造成泥浆的大量侵入使井壁失稳），因此井壁稳定性的定量研究在于确定地层不坍塌、崩落的泥浆密度下限和不压裂漏失及剪切破坏的泥浆密度上限，即安全泥浆密度窗口。同时，钻井液与地层岩石的接触会发生化学反应，如产生水化应力，井壁的不稳定性是由力学和化学因素的共同作用造成的。该内容从力学和化学角度对井壁不稳定性进行了研究。更多内容详见PPT；
