井壁失穩(wěn)與坍塌卡鉆預(yù)防及處理

楊濤　李曉彥　孫澤喜　李慶增

1. 井壁坍塌發(fā)生的原因

（1） 由于地質(zhì)構(gòu)造力造成的井壁坍塌。如所鉆井處在地層斷裂帶、褶皺、地層滑動上升或下降、地層傾角大地區(qū)。此類坍塌在塔里木油田山前地區(qū)井表現(xiàn)較為突出，而且處理難度也較大。

（2） 在欠壓實地層井段，由于地層膠結(jié)不好而形成的坍塌，如流沙層。

（3） 煤系地層和泥頁巖地層的坍塌，在塔里木油田表現(xiàn)較為突出。

（4） 復(fù)合鹽巖層鹽溶后，充填在復(fù)合鹽層中的砂泥巖薄夾層失去支撐，引發(fā)的井壁坍塌。

（5） 泥頁巖孔隙壓力異常，高壓油氣水層引發(fā)的井壁坍塌。

（6） 水化膨脹是引起地層坍塌的重要原因。這主要是由于粘土吸收鉆井液中的水分子造成的。由于普遍使用水基鉆井液，因此，泥頁巖水化膨脹始終是存在的，只是其輕重程度不同而已。

（7） 由于鉆井液密度低，不能平衡地層坍塌壓力。鉆井液體系和性能不能滿足井下情況的需要，與地層特性不適應(yīng)，引發(fā)的井壁坍塌。

（8） 井身質(zhì)量對井壁坍塌有一定影響，如狗腿嚴(yán)重井，無論是起下鉆還是鉆進(jìn)中，由于鉆具與井壁碰撞、蹭刮造成的井壁失穩(wěn)，在定向井、水平井中表現(xiàn)較為突出。

2. 井壁失穩(wěn)與坍塌卡鉆的預(yù)防

井壁坍塌在鉆進(jìn)、起下鉆和其它作業(yè)中都可能發(fā)生。井壁坍塌造成的卡鉆是處理難度較大的井下事故。

（1） 選用合適的鉆井液體系，強(qiáng)化鉆井液防塌性能，如硅酸鹽體系、鉀基鉆井液體系，加足防塌、封堵材料，嚴(yán)格控制鉆井液濾失量，并在設(shè)計范圍內(nèi)適當(dāng)提高鉆井液密度、粘度，提高鉆井液攜砂能力。

（2） 控制起下鉆速度，降低抽汲壓力和激動壓力;起鉆時按規(guī)定要求灌好鉆井液;在進(jìn)行其它作業(yè)時，要控制好鉆井液液柱壓力降低對井壁穩(wěn)定的影響;要避免在易坍塌井段長時間循環(huán)鉆井液。

（3） 在易坍塌井段鉆進(jìn)時，要適當(dāng)控制排量、泵壓。

（4） 在易坍塌井段鉆進(jìn)時，盡量簡化鉆具組合，如少用或不用穩(wěn)定器。

（5） 合理的井身結(jié)構(gòu)

① 表層套管盡可能封住上部松軟、易坍塌地層;

② 技術(shù)套管盡可能封住易坍塌井段;

③ 套管鞋處地層要穩(wěn)定，不易坍塌，而且口袋要短;

④ 盡量避免同一裸眼井段存在不同的壓力系統(tǒng)。

（6） 及時發(fā)現(xiàn)井壁坍塌是預(yù)防坍塌卡鉆的關(guān)鍵。

3. 井壁失穩(wěn)、坍塌的特征

（1） 在鉆進(jìn)中發(fā)生井壁坍塌，泵壓升高，轉(zhuǎn)盤扭矩增大，懸重下降，鉆具上下活動困難，嚴(yán)重時發(fā)生憋泵，停泵后有回壓。

（2） 起下鉆中發(fā)生井壁坍塌，鉆具水眼內(nèi)反噴鉆井液，上提遇卡、下放遇阻，懸重下降，而且阻卡會越來越嚴(yán)重，開泵困難或泵壓較高，甚至井口失返，轉(zhuǎn)動鉆具困難，停泵后有回壓。鉆具提離坍塌層位后泵壓、懸重恢復(fù)正常。

（3） 返出巖屑呈片狀或塊狀。

4. 井壁失穩(wěn)與坍塌卡鉆的處理

（1） 鉆進(jìn)、循環(huán)鉆井液中發(fā)生井壁坍塌，此時切忌停泵，要加強(qiáng)鉆具活動，注入稠鉆井液或重鉆井液攜砂，穩(wěn)定井壁。

（2） 在起下鉆中發(fā)生井壁坍塌后，應(yīng)立即接方鉆桿開泵，要先以小排量頂通，嚴(yán)防憋泵，同時要加強(qiáng)鉆具活動，盡可能將鉆具提離坍塌井段。循環(huán)正常后，注入稠鉆井液或重鉆井液攜砂，井壁穩(wěn)定后再進(jìn)行劃眼，處理井壁坍塌。

（3）井壁坍塌后，在進(jìn)行處理時要進(jìn)行劃眼;在劃眼時要嚴(yán)防劃出新井眼，在軟地層井段、井斜大、狗腿嚴(yán)重井段及定向井、水平井尤其要注意。

5.井塌的預(yù)防及處理

一、 泥頁巖垮塌

1、輕微井塌的現(xiàn)象及處理

①現(xiàn)象

a、返出物稍多，砂樣混雜，代表性差，呈顆粒狀或片狀，砂樣混雜比20～25%更低。

b、鉆井液密度上升，失水上升，泥餅松軟，含砂增加。

c、 輕微蹩跳現(xiàn)象，起鉆初有掛阻，下鉆不到底。

②處理方案

a、首先適當(dāng)提高粘度帶砂，清洗井底，轉(zhuǎn)化體系，井下正常后逐步恢復(fù)原粘度。

b、考查鉆井液體系的適應(yīng)性。若井漿是聚合物無固相，應(yīng)立即轉(zhuǎn)成多聚復(fù)合瀝青質(zhì)低固相鉆井液，并保持高濃度聚合物穩(wěn)定（2000/3000mg/l），無好轉(zhuǎn)提T到30～40s、動切力4～6pa;若井漿是聚合物低固相鉆井液，則追補(bǔ)0.1～0.2%主聚物和瀝青類添加劑2～4%，保持適當(dāng)?shù)恼城校淮蠓炔▌泳疂{性能;若井內(nèi)是鈣處理鉆井液，應(yīng)適當(dāng)提高Ca2+?含量、加足KHm等鉀鹽腐植酸量（至少井漿中含量達(dá)到3%）、瀝青類處理劑2～3%，以改善泥餅質(zhì)量、增強(qiáng)地層的膠結(jié)力、提高井漿的抑制能力。

c、前法仍無多大效果，應(yīng)適當(dāng)提高密度0.05～0.10g/cm3。

d、垮塌嚴(yán)重適應(yīng)水泥補(bǔ)壁（泥漿提高粘度后仍不能帶砂）

2、嚴(yán)重的垮塌現(xiàn)象及處理

① 現(xiàn)象

a、返出物，代表性極差，圓形大顆粒多，大部分大于5mm，砂樣混雜比大于30%以上。

b、泥漿密度上升，失水增加，泥餅虛，厚。

c、泵壓忽高忽低，有蹩壓現(xiàn)象，接單根困難，反復(fù)劃眼劃不下去。

② 處理方案

a、提高泥漿粘度及時帶出垮塌物，一般粘度不低于50s，重點是動切力。

b、轉(zhuǎn)化成抑制性更強(qiáng)的鉆井液體系，例如鈣處理泥漿，強(qiáng)包被聚合物泥漿，添加改性瀝青類泥漿等。

c、從泥漿性能上強(qiáng)化，例如失水，泥餅、濾液礦化度，濾液粘度等。

二、 破碎性垮塌

1、現(xiàn)象

① 返出物多，代表性差;有煤、碳質(zhì)頁巖，鋁土質(zhì)頁巖垮塌物，微裂縫明顯，條帶狀，大量成片狀。

② 鉆井液性能變化不太明顯，但泥餅質(zhì)量差。

③ 鉆進(jìn)中有蹩跳，泵壓忽高忽低，有時蹩泵，起下鉆不同程度阻卡，井內(nèi)沉積物多，下鉆不能到底。

④ 很容易卡鉆，卡死。

2、處理辦法

a、及時提高粘度切力帶出垮塌物。

b、嚴(yán)格將井漿的HTHP失水和泥餅分別控制在15ml，3mm以內(nèi)，加力學(xué)封堵型穩(wěn)定劑HN-3、SAS或FRH和SMS、SMP以增強(qiáng)地層的膠結(jié)力和改善泥餅質(zhì)量。

c、加入0.2～0.4%SP-80或OP-10 表活性劑。可考慮加入1～2%的單封加固井壁。

3、預(yù)防措施

a、上述b、c、d 處理辦法預(yù)處理。

b、提高濾液粘度