青東區(qū)塊井壁穩(wěn)定問題探討

摘 要：井壁穩(wěn)定問題是鉆井界全球性普遍問題，盡管技術(shù)科研人員對井壁穩(wěn)定問題做了大量深入地研究，但井壁不穩(wěn)定仍然是當今鉆井工程普遍存在的問題。青東凹陷隸屬于渤海灣盆地濟陽坳陷，位于郯廬斷裂帶西部，其西北以墾東-青坨子凸起為界，東南為濰北凸起，面積約1100km2。勝利油田在海上開發(fā)濟陽坳陷青東凹陷帶，青東區(qū)塊成為勝利石油管理局海上增儲上產(chǎn)的主陣地。該區(qū)塊在鉆井過程中多次出現(xiàn)井壁失穩(wěn)現(xiàn)象。文章通過化學力學耦合法提出解決青東區(qū)塊井壁失穩(wěn)問題，同時以青東32井井壁失穩(wěn)為例，闡述現(xiàn)場失穩(wěn)現(xiàn)象及解決辦法，為今后施工相近類型井提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：井壁穩(wěn)定；泥頁巖失穩(wěn)；化學力學耦合；密度；流變性

前言

在油氣勘探開發(fā)中，鉆井費用占了勘探開發(fā)費用的50%-80%，研究和應(yīng)用先進適用的鉆井技術(shù)是降低鉆井成本的關(guān)鍵。鉆井過程中井壁失穩(wěn)易造成井壁垮塌、縮徑、漏失、卡鉆及儲層污染等井下復雜情況和事故，嚴重制約了油氣田勘探開發(fā)的發(fā)展。因此，正確認識和有效評價地下復雜的圍巖環(huán)境，深人探索井壁穩(wěn)定機理，建立預測理論和控制模型，有效控制鉆井過程中的井壁失穩(wěn)，是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、安全、高效和低成本鉆井的關(guān)鍵。由于新探區(qū)地質(zhì)資料少，傳統(tǒng)的地層壓力、井壁穩(wěn)定和地應(yīng)力研究方法已滿足不了鉆井工程的需要。因此，需要針對具體區(qū)塊的具體情況對井壁穩(wěn)定技術(shù)進行相應(yīng)的研究和攻關(guān)。

人們對井眼圍巖失穩(wěn)的研究基本上從力學和化學兩方面著手，即從巖體力學、流固藕合的角度以及泥頁巖水化機理與控制水化的各種方法的角度來研究井眼圍巖失穩(wěn)機理及其對策，這類研究基本上仍停留在試驗觀察和定性分析階段。最初，力學和化學兩方面的研究平行進行，幾乎沒有什么交叉或聯(lián)系。20世紀70年代，人們開始用力學和化學相結(jié)合的方法對泥頁巖井眼失穩(wěn)機理進行研究，但由于問題的高度復雜性，1970年到1990年間，主要進行了泥頁巖井眼失穩(wěn)機理的力學和化學相結(jié)合的試驗研究。進入20世紀90年代之后，泥頁巖穩(wěn)定性的力學和化學藕合研究開始進人定量化數(shù)學描述階段。

研究表明，井壁失穩(wěn)影響因素主要歸結(jié)為以下幾方面：原地應(yīng)力的影響；地層強度的影響；鉆井液的影響：鉆井液的密度、鉆井液的活度、鉆井液濾液的侵入；溫度的影響；鉆井工藝的影響：鉆井液液柱壓力不能平衡地層壓力、鉆井液體系和流變性能與地層特性不相適應(yīng)、鉆具組合的影響，鉆井液液面下降、壓力激動。

1 力學化學耦合法數(shù)值計算泥頁巖井壁應(yīng)力思路

在進行泥頁巖井壁力學化學耦合模型建立時，做以下假設(shè)：假設(shè)該泥頁巖地層為橫向各向同性，即在水平方向上性質(zhì)相同，而在垂直方向上不同；假設(shè)該井處于平面應(yīng)變狀態(tài)，即垂直方向上的應(yīng)變?yōu)榱?；假設(shè)泥頁巖因吸水而產(chǎn)生的應(yīng)變在水平方向和垂直方向不等，其相關(guān)系數(shù)可用各向異性比值表示，此值可經(jīng)試驗驗證；假設(shè)泥頁巖為線彈性材料。

通過耦合模型建立及水化應(yīng)力相關(guān)計算，可以得出泥頁巖地層吸水后井眼周圍的應(yīng)力分布規(guī)律：由于吸水后泥頁巖軟化，致使井壁附近周向應(yīng)力下降，但距離井壁一定深度處（2～5cm），水化后造成切向應(yīng)力增大，且該處所受應(yīng)力最大。隨時間推移，水化造成切向應(yīng)力的最大值處不斷向地層深處移動，但切向應(yīng)力最大值變化不大，表現(xiàn)為井壁水化破壞區(qū)將不斷擴大，直至井壁產(chǎn)生周期性坍塌。

計算出泥頁巖水化后井眼周圍的應(yīng)力分布后，進而可以預測泥頁巖的水化坍塌壓力及坍塌周期預測。

1.1 地層坍塌壓力的確定

剪切破壞如圖1所示，剪切面的法向和？滓1的夾角等于？茲，法向正應(yīng)力？滓n，切應(yīng)力為？子。根據(jù)Coulomb-Mohr準則，巖石破壞時切應(yīng)力面上的切應(yīng)力必須克服巖石的固有剪切強度C值（稱為內(nèi)聚力）加上作用于剪切面上的摩擦阻力，即：

（1）

Coulomb-Mohr準則是目前巖石力學中最成熟的強度條件。根據(jù)應(yīng)力的莫爾圓關(guān)系，正應(yīng)力和剪應(yīng)力可以由最大主應(yīng)力？滓1和最小主應(yīng)力？滓3表示、則式（2）也可以表示為：

由于是隱函數(shù)，在求取確保井壁巖石不發(fā)生坍塌破壞的最小泥漿密度？籽c時，需要迭代求解。

井壁巖石的剪切破壞是鉆井液密度過低所致。通常，兩個水平地應(yīng)力的大小是不相等的，這必然造成井壁各向應(yīng)力不均，井周角？茲不同，井壁應(yīng)力大小也不一樣，這必然造成在不同井周角上保持井壁巖石不發(fā)生坍塌所需要的泥漿密度（井內(nèi)液柱壓力）也不同，當然，在計算地層坍塌壓力時，必須保證井周各方位井壁巖石都能維持穩(wěn)定。

1.2 地層破裂壓力的確定

地層的破裂是地層受拉應(yīng)力作用的結(jié)果，對地層破裂壓力的準確計算，必須從井壁巖石應(yīng)力狀態(tài)和巖石力學特性出發(fā)，使用巖石的拉伸斷裂準則，即當井壁巖石所受有效拉伸應(yīng)力達到巖石的抗拉強度時，巖石就發(fā)生破裂。對于拉伸破壞一般采用最大拉應(yīng)力理論，即當應(yīng)力滿足式（5）時，井壁巖石拉伸斷裂。

對于不同的井眼軌跡需要使用不同的鉆井液密度以保證井壁有效應(yīng)力？滓3不至于使巖石拉伸破壞。式（5）也是一個包含鉆井密度和井眼產(chǎn)狀在內(nèi)的隱式方程，同樣需要對具有一定井斜角和方位角的井眼進行全井周角的計算求解。

2 青東區(qū)塊地質(zhì)特點

青東區(qū)塊新近系明化鎮(zhèn)、館陶組地層較薄，披覆產(chǎn)狀，西側(cè)靠近青坨子凸起的館陶組直接覆蓋在中生界及更老的地層之上。區(qū)內(nèi)古近系地層埋藏淺，以沙河街地層為主，超覆于中生界地層之上，全區(qū)缺失東營組、沙一段地層，主要殘留沙二段、沙三上至沙四上地層，局部殘留孔店地層（見圖2），以青東12為例，新生界一下地層的分層數(shù)據(jù)見表1，自館陶組以下錄井井段地層巖性組合特征如下：館陶組：為厚層灰白色砂礫巖、礫狀砂巖夾灰綠色、灰色、綠灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂巖互層的巖性段，局部發(fā)育了灰質(zhì)夾層，呈不等厚互層。沙二段：灰色粉砂巖與泥巖互層。沙三段：上部為深灰色泥巖，夾一中層厚度油泥巖，中部灰白色細砂巖與灰白色泥巖互層，下部厚層淺灰色泥巖。沙四段：以灰白色含礫巖為主，夾厚薄不一的泥巖，局部為淺灰色白云質(zhì)泥巖?？椎杲M孔一段：巖性為淺灰色、紫紅色泥巖、含膏泥巖夾兩層灰白色泥膏巖。中生界：中性火山侵入巖。太古界：花崗片麻巖。endprint

構(gòu)造特征如下：青東凹陷是發(fā)育于郯廬斷裂帶的具有強烈走滑特征的早期山間斷陷盆地，隸屬濟陽坳陷，其西北以墾東-青坨子凸起為界，東南為濰北凸起，具有“三斷一超，南北分割”的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，凹陷南、北、東均以斷層為界，西北以墾東-青坨子凸起斜坡超剝帶，凹陷構(gòu)造分割強烈，發(fā)育兩條近東西走向呈狹長條帶展布的低凸起，形成南北向上洼隆相間的構(gòu)造格局。青東凹陷內(nèi)部斷層非常發(fā)育。平面組合表現(xiàn)為一系列與邊界主斷層近于直交、以北西西走向為主的斷層成對出現(xiàn)，平行排列；剖面組合多呈典型的花式、負花式構(gòu)造，反映了青東凹陷強烈的走滑構(gòu)造特征。由于斷層非常發(fā)育，造成青東凹陷構(gòu)造分割非常強烈，各次級局部構(gòu)造多呈北西西走向的狹長條帶展布（見圖3）。

3 青東32井施工情況及處理

二號平臺在青東32井的施工中，下第三系地層成巖較為復雜和特殊，地層在實鉆過程中井壁出現(xiàn)過多次失穩(wěn)現(xiàn)象，在這口井施工中對該地區(qū)有了更多的認識和經(jīng)驗積累。

3.1 青東沙四段地層的不穩(wěn)定因素和對策

3.1.1 地層以伊利石為主，地層層理發(fā)育，泥頁巖往往處于強地應(yīng)力作用下，應(yīng)而裂隙發(fā)育，坍塌掉塊大

3.1.2 鉆井工藝的影響和對應(yīng)措施

鉆井過程中鉆頭破碎底部地層巖石的同時，就對井壁巖石也造成一定的損害，并打破了地層原始的地層平衡。在鉆井施工中如何控制鉆井參數(shù)和施工操作過程提前設(shè)計好。下面對鉆井參數(shù)和施工操作進行可控和不可控分析應(yīng)對措施進行探討。

（1）鉆具起下鉆和旋轉(zhuǎn)對井壁的碰擊，導致井塌

鉆具起下過程中的碰擊雖然不可避免，但是可以合理控制起下速度，減輕對井壁的損害。鉆進中鉆具運動常規(guī)的6種形式，自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)結(jié)合（這是主要運動方式），縱向振動、扭轉(zhuǎn)振動、橫向擺動對井壁都能造成不同程度的損害。在追求高效鉆進時一般不考慮鉆具運動造成的損害，也不是完全不可以控制的，如可以通過對地層鉆具結(jié)構(gòu)及使用鉆頭了解的情況，合理控制轉(zhuǎn)速和鉆壓鉆井液性能來減輕對井壁的損害，這是在鉆井過程不可避免的損害，是不能完全可控的損害。但是可以提高鉆井液的內(nèi)結(jié)構(gòu)力的粘持性，固體封堵材料的緩沖作用，特別是鉆井液的潤滑性的減磨作用都能相應(yīng)減輕機械損害。

（2）井內(nèi)壓力激動劇烈，易引起易塌地層剝落

井眼不暢通，鉆井液結(jié)構(gòu)力較強。起下鉆速度過快和開泵過猛都能造成井內(nèi)強烈的壓力激動。這兩種情況都是人為操做可以控制的。

（3）井內(nèi)液柱壓力大幅度降低，造成巖石受力失衡，易導致嚴重井塌

起鉆沒及時灌漿和井漏都能使井內(nèi)液柱壓力下降，可以導致井內(nèi)液柱對井比的支撐力下降，巖石將失去應(yīng)有的支撐力；井壁將嚴重失穩(wěn)。對策是起鉆時及時灌滿鉆井液，嚴格坐崗觀察有無井漏情況，發(fā)現(xiàn)漏失及時處里。

（4）鉆井液對地層的沖擊大，易造成地層產(chǎn)生大量的剝蝕掉片

鉆井液對井壁的沖刷力，是可以通過采用合理的鉆井液泵排量和鉆井液流型得到可控。

3.2 鉆井液對地層的影響及對應(yīng)措施

鉆井液來控制地層坍塌主要是從三個方面考慮：物理、化學、封堵。井壁的不穩(wěn)定的根本就是鉆井過程中打破了地層的原始地應(yīng)力的平衡狀態(tài)；井壁穩(wěn)定根本就是力學平衡的從新建立和維護。

3.2.1 鉆井液密度要合適；應(yīng)依據(jù)地層坍塌壓力和破裂壓力來確定

合適的鉆井液密度是保持井眼有足夠的支撐力，是井眼力學的力學基礎(chǔ)，是首要確定的因素。要保持井眼穩(wěn)定鉆井液密度應(yīng)保持在一定合理的范圍之內(nèi)，即安全鉆井液密度窗口。影響這一合理鉆井液密度的主要因素有：原地應(yīng)力，地層空隙壓力，地層強度參數(shù)，鉆井液類型與理化性能，井斜角，方位角等。

影響確定鉆井液密度主要因素很多，井壁穩(wěn)定問題非常復雜，地層原地應(yīng)力，井筒液柱壓力，地層巖石力學特性，鉆井液性能以及工程施工等多因素綜合作用的結(jié)果。對深井還要考慮井溫變化引起的附加變化應(yīng)力。不確定的因素如原地應(yīng)力、地層的坍塌壓力、地層的破裂壓力等。在現(xiàn)場施工中是很難確定符合地層及鉆井工程要求的鉆井液密度。

3.2.2 提高鉆井液的抑制性；保持鉆井液的具有較強的封堵性，阻止大量鉆井液進入層理和裂隙

（1）提高鉆井液的抑制性，減少鉆井液中的劣質(zhì)固相，用鉆井液材料中特殊離子鉀和氨離子；在泥巖中嵌入封閉泥巖的結(jié)構(gòu)作用來提高地層穩(wěn)性。鉆井液PH值不易太高；鉆井液中的OH-離子富集吸附在粘土上；OH-攜帶的大量水分子給泥巖造成水化膨脹及分散，加速地層的坍塌（一般PH在8-8.5就可以）。提高鉆井液液相粘度，減少鉆井液自由水的量，加入瀝青和樹脂封堵才料提高泥餅質(zhì)量。還可以加入一定量的細顆粒的隨鉆堵漏材料；石墨粉；WFT彈性微球等進行物理封堵性。

（2）在鉆井是可以預水化好粘土漿；可也隨時補充鉆井液的優(yōu)質(zhì)土相，保持一定鉆井液懸切能力同時改善泥餅質(zhì)量。因為大多化學處理劑都是和粘土發(fā)生作用；才能有效發(fā)揮處理劑的作用的。

（3）提高鉆井液的成膜效應(yīng)，保持鉆井液的活度和地層活度相等，減少鉆井濾液中的離子和泥頁巖的離子交換。

a.在鉆井液中具有成膜膠束原理的化學處理劑有：聚胺、TSG氨基聚糖等。

b.聚合多元醇的濁點效應(yīng)也是可以形成膜效應(yīng)，起到封堵裂縫。

c.液體潤滑劑在地層表面吸附形成有油液膜可以阻擋水分子進入地層。

（4）鉆井液粘度要高；避免較高反速對井壁的沖刷；同時可約束鉆井液自由水進入地層.適當?shù)母哒扯缺鹊驼扯群?。一般在沙河街組鉆井液粘度60-80s，API失水小于等于2ml，高溫高壓濾失小于等于10ml。

4 青東32井實鉆中的二次井眼不穩(wěn)定的處理情況

4.1 井壁失穩(wěn)情況

2011年12月25日17：00點鉆至3342米沙四段，3342米時循環(huán)鉆井液短起完后，22：00點循環(huán)鉆井液期間震動篩返出大量掉塊。（鉆井液性能：粘度60s；密度1.37；失水3.2ml）隨即判斷井壁失穩(wěn)。鉆井液性能做了一定調(diào)整密度提高到1.40-1.41g/cm3，粘度提高80-86s，循環(huán)觀察無掉塊返出再次起下鉆。下至3212米遇阻開始劃眼，26日沖管壞起鉆，28日換牙輪鉆頭下鉆至05：00點3140米遇阻開始劃眼。劃眼期間鉆井液加入了大量的海泡石土粉、超細碳酸鈣、磺化瀝青、胺基聚醇、磺化酚醛樹脂。劃眼鉆井液性能：密度1.45-1.48g/cm3，粘度116-185s，失水1.4-2ml，靜切力10-16/22-32mpa。劃眼也經(jīng)過了兩個階段：開使采用高粘大排量劃眼，前期劃眼較快后面越劃眼困難，蹩泵和蹩鉆越來越嚴重。后來采用顧首席專家提出的高粘低排量鉆頭小鉆壓研磨方法進行劃眼，避免了蹩鉆蹩泵的現(xiàn)象，取得了良好的效果。2012年1月17日劃完坍塌井段。endprint

4.2 井下漏失情況

青東32井在小井眼鉆井時先后發(fā)生大小5次井漏，這里就說一下2012年4月10日00：50的蹩壓堵漏情況。4月10日00：50井深3833米時發(fā)生井漏，泵壓從13.4mpa降至11.8mpa，漏失量15m3，漏速22.5m3/h。4月11日20：30光桿鉆具下到位，將小排量將配制好22方的堵漏劑打入井內(nèi)，4方能注滿裸眼環(huán)空，實際注入5方，鉆桿內(nèi)預留17方。隨即關(guān)井蹩堵漏漿蹩壓至13mpa開使漏失，注堵漏漿期間泵壓13MPa降至6MPa，漏失7.5方停泵蹩壓，靜止蹩壓期間泵壓從6MPa升至9MPa，4月12日06：10開井循環(huán)泵壓提升至15MPa觀察無漏失現(xiàn)象起鉆換PDC鉆頭恢復鉆進。45方原井漿基礎(chǔ)上配堵漏漿，共加入2t海泡石土粉、1t單封、1t隨鉆堵漏劑、2t復合堵漏劑、1t直徑4毫米的核桃殼。

5 對強地應(yīng)力脆硬性破碎泥頁巖地層出現(xiàn)的周期性坍塌的認識

在青東32井實鉆過程中，的確出現(xiàn)了多次人們脆性泥頁巖周期性坍塌現(xiàn)象。以沙四段出現(xiàn)較頻繁，一般出現(xiàn)時間為3-4天為一周期。坍塌特點表現(xiàn)為坍塌掉塊大；井段長；劃眼困難；（蹩泵蹩鉆嚴重，）易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象有可能卡死。通過分析后，有可能避免出現(xiàn)周期坍塌的可能性。

青東地區(qū)青東凹陷位于濟陽坳陷東部，郯廬斷裂帶以西，是一個新生代箕狀斷陷盆地，西北以墾東-青坨子凸起為界，東南緊鄰濰北凸起，西南與東營凹陷青南洼陷相通。青東凹陷是發(fā)育于郯廬斷裂帶西側(cè)的具有強烈走滑特征。青東內(nèi)部斷層發(fā)育，地層傾角大。在實鉆青東32井直井中出現(xiàn)井斜難控制（青東32井最大井斜15度），鉆井液密度比埕島地區(qū)同地層同深度時支撐井壁密度要高，可以看出青東地區(qū)是強地應(yīng)力地區(qū)。沙四段較厚的層理發(fā)育的泥頁巖受擠壓易出現(xiàn)破碎地層。沙四段下過大段紅泥后空隙大的沙巖段易出現(xiàn)井漏和坍塌。這些都是該地區(qū)井眼失穩(wěn)的地質(zhì)因素。

鉆井過程和起下鉆作業(yè)中鉆具不段對井壁撞擊，使地層自身強度不斷下降，當?shù)竭_一定時間地層破碎。

水化作用改變了改變了保持泥頁巖井壁穩(wěn)定所需的井內(nèi)靜液柱壓力，在沒有水化時坍塌壓力坍塌壓力系數(shù)為1.20g/cm3，在水化初期，坍塌壓力系數(shù)反而降低，在50h左右最小，為1.15g/cm3，而后，隨著時間增加，坍塌壓力系數(shù)急劇增加，經(jīng)過大約30h，坍塌壓力系數(shù)增至1.40g/cm3，隨后坍塌壓力漸趨穩(wěn)定。

在密度值為1.3g/cm3時，坍塌周期為5天，在密度值為1.45g/cm3時，則坍塌周期可達100d。

泥頁巖水化后，井壁失穩(wěn)不是出現(xiàn)在井壁上，而是出現(xiàn)在距井壁1～3cm處，隨水化時間的增加，坍塌距離開始增大，然后減小，直至最小，隨后又隨水化時間的增加而加大，至一定時間后趨于穩(wěn)定。

參考文獻

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[5]汪海閣，劉巖生，楊立平.高溫高壓井中溫度和壓力對鉆井液密度的影響[J].鉆采工藝，2000，23（1）：56-60.

[6]蔚寶華，王炳印，曲從鋒，等.高溫高壓儲層安全鉆井液密度窗口確定技術(shù)[J].石油鉆采工藝，2005，27（3）：31-37.

作者簡介：孟祥波（1977-），男，山東商河人，工程師，1999年畢業(yè)于大慶石油學院，一直從事海洋鉆井工藝技術(shù)研究與管理工作。endprint

4.2 井下漏失情況

青東32井在小井眼鉆井時先后發(fā)生大小5次井漏，這里就說一下2012年4月10日00：50的蹩壓堵漏情況。4月10日00：50井深3833米時發(fā)生井漏，泵壓從13.4mpa降至11.8mpa，漏失量15m3，漏速22.5m3/h。4月11日20：30光桿鉆具下到位，將小排量將配制好22方的堵漏劑打入井內(nèi)，4方能注滿裸眼環(huán)空，實際注入5方，鉆桿內(nèi)預留17方。隨即關(guān)井蹩堵漏漿蹩壓至13mpa開使漏失，注堵漏漿期間泵壓13MPa降至6MPa，漏失7.5方停泵蹩壓，靜止蹩壓期間泵壓從6MPa升至9MPa，4月12日06：10開井循環(huán)泵壓提升至15MPa觀察無漏失現(xiàn)象起鉆換PDC鉆頭恢復鉆進。45方原井漿基礎(chǔ)上配堵漏漿，共加入2t海泡石土粉、1t單封、1t隨鉆堵漏劑、2t復合堵漏劑、1t直徑4毫米的核桃殼。

5 對強地應(yīng)力脆硬性破碎泥頁巖地層出現(xiàn)的周期性坍塌的認識

在青東32井實鉆過程中，的確出現(xiàn)了多次人們脆性泥頁巖周期性坍塌現(xiàn)象。以沙四段出現(xiàn)較頻繁，一般出現(xiàn)時間為3-4天為一周期。坍塌特點表現(xiàn)為坍塌掉塊大；井段長；劃眼困難；（蹩泵蹩鉆嚴重，）易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象有可能卡死。通過分析后，有可能避免出現(xiàn)周期坍塌的可能性。

青東地區(qū)青東凹陷位于濟陽坳陷東部，郯廬斷裂帶以西，是一個新生代箕狀斷陷盆地，西北以墾東-青坨子凸起為界，東南緊鄰濰北凸起，西南與東營凹陷青南洼陷相通。青東凹陷是發(fā)育于郯廬斷裂帶西側(cè)的具有強烈走滑特征。青東內(nèi)部斷層發(fā)育，地層傾角大。在實鉆青東32井直井中出現(xiàn)井斜難控制（青東32井最大井斜15度），鉆井液密度比埕島地區(qū)同地層同深度時支撐井壁密度要高，可以看出青東地區(qū)是強地應(yīng)力地區(qū)。沙四段較厚的層理發(fā)育的泥頁巖受擠壓易出現(xiàn)破碎地層。沙四段下過大段紅泥后空隙大的沙巖段易出現(xiàn)井漏和坍塌。這些都是該地區(qū)井眼失穩(wěn)的地質(zhì)因素。

鉆井過程和起下鉆作業(yè)中鉆具不段對井壁撞擊，使地層自身強度不斷下降，當?shù)竭_一定時間地層破碎。

水化作用改變了改變了保持泥頁巖井壁穩(wěn)定所需的井內(nèi)靜液柱壓力，在沒有水化時坍塌壓力坍塌壓力系數(shù)為1.20g/cm3，在水化初期，坍塌壓力系數(shù)反而降低，在50h左右最小，為1.15g/cm3，而后，隨著時間增加，坍塌壓力系數(shù)急劇增加，經(jīng)過大約30h，坍塌壓力系數(shù)增至1.40g/cm3，隨后坍塌壓力漸趨穩(wěn)定。

在密度值為1.3g/cm3時，坍塌周期為5天，在密度值為1.45g/cm3時，則坍塌周期可達100d。

泥頁巖水化后，井壁失穩(wěn)不是出現(xiàn)在井壁上，而是出現(xiàn)在距井壁1～3cm處，隨水化時間的增加，坍塌距離開始增大，然后減小，直至最小，隨后又隨水化時間的增加而加大，至一定時間后趨于穩(wěn)定。

參考文獻

[1]程遠方，徐同臺.安全泥漿密度窗口的確立及應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，1996，27（3）：16-18.

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[4]王京印，程遠方.多因素耦合鉆井液密度窗口隨鉆監(jiān)測技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2007，35（6）：66-68.

[5]汪海閣，劉巖生，楊立平.高溫高壓井中溫度和壓力對鉆井液密度的影響[J].鉆采工藝，2000，23（1）：56-60.

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作者簡介：孟祥波（1977-），男，山東商河人，工程師，1999年畢業(yè)于大慶石油學院，一直從事海洋鉆井工藝技術(shù)研究與管理工作。endprint

4.2 井下漏失情況

青東32井在小井眼鉆井時先后發(fā)生大小5次井漏，這里就說一下2012年4月10日00：50的蹩壓堵漏情況。4月10日00：50井深3833米時發(fā)生井漏，泵壓從13.4mpa降至11.8mpa，漏失量15m3，漏速22.5m3/h。4月11日20：30光桿鉆具下到位，將小排量將配制好22方的堵漏劑打入井內(nèi)，4方能注滿裸眼環(huán)空，實際注入5方，鉆桿內(nèi)預留17方。隨即關(guān)井蹩堵漏漿蹩壓至13mpa開使漏失，注堵漏漿期間泵壓13MPa降至6MPa，漏失7.5方停泵蹩壓，靜止蹩壓期間泵壓從6MPa升至9MPa，4月12日06：10開井循環(huán)泵壓提升至15MPa觀察無漏失現(xiàn)象起鉆換PDC鉆頭恢復鉆進。45方原井漿基礎(chǔ)上配堵漏漿，共加入2t海泡石土粉、1t單封、1t隨鉆堵漏劑、2t復合堵漏劑、1t直徑4毫米的核桃殼。

5 對強地應(yīng)力脆硬性破碎泥頁巖地層出現(xiàn)的周期性坍塌的認識

在青東32井實鉆過程中，的確出現(xiàn)了多次人們脆性泥頁巖周期性坍塌現(xiàn)象。以沙四段出現(xiàn)較頻繁，一般出現(xiàn)時間為3-4天為一周期。坍塌特點表現(xiàn)為坍塌掉塊大；井段長；劃眼困難；（蹩泵蹩鉆嚴重，）易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象有可能卡死。通過分析后，有可能避免出現(xiàn)周期坍塌的可能性。

青東地區(qū)青東凹陷位于濟陽坳陷東部，郯廬斷裂帶以西，是一個新生代箕狀斷陷盆地，西北以墾東-青坨子凸起為界，東南緊鄰濰北凸起，西南與東營凹陷青南洼陷相通。青東凹陷是發(fā)育于郯廬斷裂帶西側(cè)的具有強烈走滑特征。青東內(nèi)部斷層發(fā)育，地層傾角大。在實鉆青東32井直井中出現(xiàn)井斜難控制（青東32井最大井斜15度），鉆井液密度比埕島地區(qū)同地層同深度時支撐井壁密度要高，可以看出青東地區(qū)是強地應(yīng)力地區(qū)。沙四段較厚的層理發(fā)育的泥頁巖受擠壓易出現(xiàn)破碎地層。沙四段下過大段紅泥后空隙大的沙巖段易出現(xiàn)井漏和坍塌。這些都是該地區(qū)井眼失穩(wěn)的地質(zhì)因素。

鉆井過程和起下鉆作業(yè)中鉆具不段對井壁撞擊，使地層自身強度不斷下降，當?shù)竭_一定時間地層破碎。

水化作用改變了改變了保持泥頁巖井壁穩(wěn)定所需的井內(nèi)靜液柱壓力，在沒有水化時坍塌壓力坍塌壓力系數(shù)為1.20g/cm3，在水化初期，坍塌壓力系數(shù)反而降低，在50h左右最小，為1.15g/cm3，而后，隨著時間增加，坍塌壓力系數(shù)急劇增加，經(jīng)過大約30h，坍塌壓力系數(shù)增至1.40g/cm3，隨后坍塌壓力漸趨穩(wěn)定。

在密度值為1.3g/cm3時，坍塌周期為5天，在密度值為1.45g/cm3時，則坍塌周期可達100d。

泥頁巖水化后，井壁失穩(wěn)不是出現(xiàn)在井壁上，而是出現(xiàn)在距井壁1～3cm處，隨水化時間的增加，坍塌距離開始增大，然后減小，直至最小，隨后又隨水化時間的增加而加大，至一定時間后趨于穩(wěn)定。

參考文獻

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作者簡介：孟祥波（1977-），男，山東商河人，工程師，1999年畢業(yè)于大慶石油學院，一直從事海洋鉆井工藝技術(shù)研究與管理工作。endprint