摘 要：井壁穩(wěn)定問(wèn)題是鉆井界全球性普遍問(wèn)題，盡管技術(shù)科研人員對(duì)井壁穩(wěn)定問(wèn)題做了大量深入地研究，但井壁不穩(wěn)定仍然是當(dāng)今鉆井工程普遍存在的問(wèn)題。青東凹陷隸屬于渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)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(kāi)發(fā)濟(jì)陽(yáng)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(chǔ)上產(chǎn)的主陣地。該區(qū)塊在鉆井過(guò)程中多次出現(xiàn)井壁失穩(wěn)現(xiàn)象。文章通過(guò)化學(xué)力學(xué)耦合法提出解決青東區(qū)塊井壁失穩(wěn)問(wèn)題，同時(shí)以青東32井井壁失穩(wěn)為例，闡述現(xiàn)場(chǎng)失穩(wěn)現(xiàn)象及解決辦法，為今后施工相近類(lèi)型井提供借鑒和參考。

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

前言

在油氣勘探開(kāi)發(fā)中，鉆井費(fèi)用占了勘探開(kāi)發(fā)費(fèi)用的50%-80%，研究和應(yīng)用先進(jìn)適用的鉆井技術(shù)是降低鉆井成本的關(guān)鍵。鉆井過(guò)程中井壁失穩(wěn)易造成井壁垮塌、縮徑、漏失、卡鉆及儲(chǔ)層污染等井下復(fù)雜情況和事故，嚴(yán)重制約了油氣田勘探開(kāi)發(fā)的發(fā)展。因此，正確認(rèn)識(shí)和有效評(píng)價(jià)地下復(fù)雜的圍巖環(huán)境，深人探索井壁穩(wěn)定機(jī)理，建立預(yù)測(cè)理論和控制模型，有效控制鉆井過(guò)程中的井壁失穩(wěn)，是實(shí)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(mǎn)足不了鉆井工程的需要。因此，需要針對(duì)具體區(qū)塊的具體情況對(duì)井壁穩(wěn)定技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的研究和攻關(guān)。

人們對(duì)井眼圍巖失穩(wěn)的研究基本上從力學(xué)和化學(xué)兩方面著手，即從巖體力學(xué)、流固藕合的角度以及泥頁(yè)巖水化機(jī)理與控制水化的各種方法的角度來(lái)研究井眼圍巖失穩(wěn)機(jī)理及其對(duì)策，這類(lèi)研究基本上仍停留在試驗(yàn)觀察和定性分析階段。最初，力學(xué)和化學(xué)兩方面的研究平行進(jìn)行，幾乎沒(méi)有什么交叉或聯(lián)系。20世紀(jì)70年代，人們開(kāi)始用力學(xué)和化學(xué)相結(jié)合的方法對(duì)泥頁(yè)巖井眼失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行研究，但由于問(wèn)題的高度復(fù)雜性，1970年到1990年間，主要進(jìn)行了泥頁(yè)巖井眼失穩(wěn)機(jī)理的力學(xué)和化學(xué)相結(jié)合的試驗(yàn)研究。進(jìn)入20世紀(jì)90年代之后，泥頁(yè)巖穩(wěn)定性的力學(xué)和化學(xué)藕合研究開(kāi)始進(jìn)人定量化數(shù)學(xué)描述階段。

研究表明，井壁失穩(wěn)影響因素主要?dú)w結(jié)為以下幾方面：原地應(yīng)力的影響；地層強(qiáng)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(dòng)。

1 力學(xué)化學(xué)耦合法數(shù)值計(jì)算泥頁(yè)巖井壁應(yīng)力思路

在進(jìn)行泥頁(yè)巖井壁力學(xué)化學(xué)耦合模型建立時(shí)，做以下假設(shè)：假設(shè)該泥頁(yè)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(yè)巖因吸水而產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)谒椒较蚝痛怪狈较虿坏龋湎嚓P(guān)系數(shù)可用各向異性比值表示，此值可經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證；假設(shè)泥頁(yè)巖為線(xiàn)彈性材料。

通過(guò)耦合模型建立及水化應(yīng)力相關(guān)計(jì)算，可以得出泥頁(yè)巖地層吸水后井眼周?chē)膽?yīng)力分布規(guī)律：由于吸水后泥頁(yè)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(shí)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(dòng)，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(kuò)大，直至井壁產(chǎn)生周期性坍塌。

計(jì)算出泥頁(yè)巖水化后井眼周?chē)膽?yīng)力分布后，進(jìn)而可以預(yù)測(cè)泥頁(yè)巖的水化坍塌壓力及坍塌周期預(yù)測(cè)。

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(zhǔn)則，巖石破壞時(shí)切應(yīng)力面上的切應(yīng)力必須克服巖石的固有剪切強(qiáng)度C值（稱(chēng)為內(nèi)聚力）加上作用于剪切面上的摩擦阻力，即：

（1）

Coulomb-Mohr準(zhǔn)則是目前巖石力學(xué)中最成熟的強(qiáng)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(shí)，需要迭代求解。

井壁巖石的剪切破壞是鉆井液密度過(guò)低所致。通常，兩個(gè)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(dāng)然，在計(jì)算地層坍塌壓力時(shí)，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(duì)地層破裂壓力的準(zhǔn)確計(jì)算，必須從井壁巖石應(yīng)力狀態(tài)和巖石力學(xué)特性出發(fā)，使用巖石的拉伸斷裂準(zhǔn)則，即當(dāng)井壁巖石所受有效拉伸應(yīng)力達(dá)到巖石的抗拉強(qiáng)度時(shí)，巖石就發(fā)生破裂。對(duì)于拉伸破壞一般采用最大拉應(yīng)力理論，即當(dāng)應(yīng)力滿(mǎn)足式（5）時(shí)，井壁巖石拉伸斷裂。

對(duì)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(gè)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(duì)具有一定井斜角和方位角的井眼進(jìn)行全井周角的計(jì)算求解。

2 青東區(qū)塊地質(zhì)特點(diǎn)

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(yíng)組、沙一段地層，主要?dú)埩羯扯巍⑸橙现辽乘纳系貙?，局部殘留孔店地層（?jiàn)圖2），以青東12為例，新生界一下地層的分層數(shù)據(jù)見(jiàn)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(xì)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(qiáng)烈走滑特征的早期山間斷陷盆地，隸屬濟(jì)陽(yáng)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(qiáng)烈，發(fā)育兩條近東西走向呈狹長(zhǎng)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?yàn)橹鞯臄鄬映蓪?duì)出現(xiàn)，平行排列；剖面組合多呈典型的花式、負(fù)花式構(gòu)造，反映了青東凹陷強(qiáng)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(qiáng)烈，各次級(jí)局部構(gòu)造多呈北西西走向的狹長(zhǎng)條帶展布（見(jiàn)圖3）。

3 青東32井施工情況及處理

二號(hào)平臺(tái)在青東32井的施工中，下第三系地層成巖較為復(fù)雜和特殊，地層在實(shí)鉆過(guò)程中井壁出現(xiàn)過(guò)多次失穩(wěn)現(xiàn)象，在這口井施工中對(duì)該地區(qū)有了更多的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累。

3.1 青東沙四段地層的不穩(wěn)定因素和對(duì)策

3.1.1 地層以伊利石為主，地層層理發(fā)育，泥頁(yè)巖往往處于強(qiáng)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(duì)應(yīng)措施

鉆井過(guò)程中鉆頭破碎底部地層巖石的同時(shí)，就對(duì)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(guò)程提前設(shè)計(jì)好。下面對(duì)鉆井參數(shù)和施工操作進(jìn)行可控和不可控分析應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行探討。

（1）鉆具起下鉆和旋轉(zhuǎn)對(duì)井壁的碰擊，導(dǎo)致井塌

鉆具起下過(guò)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(duì)井壁的損害。鉆進(jìn)中鉆具運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方式），縱向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、橫向擺動(dòng)對(duì)井壁都能造成不同程度的損害。在追求高效鉆進(jìn)時(shí)一般不考慮鉆具運(yùn)動(dòng)造成的損害，也不是完全不可以控制的，如可以通過(guò)對(duì)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(lái)減輕對(duì)井壁的損害，這是在鉆井過(guò)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(rùn)滑性的減磨作用都能相應(yīng)減輕機(jī)械損害。

（2）井內(nèi)壓力激動(dòng)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(qiáng)。起下鉆速度過(guò)快和開(kāi)泵過(guò)猛都能造成井內(nèi)強(qiáng)烈的壓力激動(dòng)。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(dǎo)致嚴(yán)重井塌

起鉆沒(méi)及時(shí)灌漿和井漏都能使井內(nèi)液柱壓力下降，可以導(dǎo)致井內(nèi)液柱對(duì)井比的支撐力下降，巖石將失去應(yīng)有的支撐力；井壁將嚴(yán)重失穩(wěn)。對(duì)策是起鉆時(shí)及時(shí)灌滿(mǎn)鉆井液，嚴(yán)格坐崗觀察有無(wú)井漏情況，發(fā)現(xiàn)漏失及時(shí)處里。

（4）鉆井液對(duì)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(duì)井壁的沖刷力，是可以通過(guò)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(duì)地層的影響及對(duì)應(yīng)措施

鉆井液來(lái)控制地層坍塌主要是從三個(gè)方面考慮：物理、化學(xué)、封堵。井壁的不穩(wěn)定的根本就是鉆井過(guò)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(xué)平衡的從新建立和維護(hù)。

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(lái)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(xué)的力學(xué)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(qiáng)度參數(shù)，鉆井液類(lèi)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(wèn)題非常復(fù)雜，地層原地應(yīng)力，井筒液柱壓力，地層巖石力學(xué)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(duì)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(chǎng)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(qiáng)的封堵性，阻止大量鉆井液進(jìn)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(lái)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(shù)脂封堵才料提高泥餅質(zhì)量。還可以加入一定量的細(xì)顆粒的隨鉆堵漏材料；石墨粉；WFT彈性微球等進(jìn)行物理封堵性。

（2）在鉆井是可以預(yù)水化好粘土漿；可也隨時(shí)補(bǔ)充鉆井液的優(yōu)質(zhì)土相，保持一定鉆井液懸切能力同時(shí)改善泥餅質(zhì)量。因?yàn)榇蠖嗷瘜W(xué)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(yè)巖的離子交換。

a.在鉆井液中具有成膜膠束原理的化學(xué)處理劑有：聚胺、TSG氨基聚糖等。

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

c.液體潤(rùn)滑劑在地層表面吸附形成有油液膜可以阻擋水分子進(jìn)入地層。

（4）鉆井液粘度要高；避免較高反速對(duì)井壁的沖刷；同時(shí)可約束鉆井液自由水進(jìn)入地層.適當(dāng)?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(shí)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(diǎn)鉆至3342米沙四段，3342米時(shí)循環(huán)鉆井液短起完后，22：00點(diǎn)循環(huán)鉆井液期間震動(dòng)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(wú)掉塊返出再次起下鉆。下至3212米遇阻開(kāi)始劃眼，26日沖管壞起鉆，28日換牙輪鉆頭下鉆至05：00點(diǎn)3140米遇阻開(kāi)始劃眼。劃眼期間鉆井液加入了大量的海泡石土粉、超細(xì)碳酸鈣、磺化瀝青、胺基聚醇、磺化酚醛樹(shù)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(guò)了兩個(gè)階段：開(kāi)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(lái)越嚴(yán)重。后來(lái)采用顧首席專(zhuān)家提出的高粘低排量鉆頭小鉆壓研磨方法進(jìn)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(shí)先后發(fā)生大小5次井漏，這里就說(shuō)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(shí)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(mǎn)裸眼環(huán)空，實(shí)際注入5方，鉆桿內(nèi)預(yù)留17方。隨即關(guān)井蹩堵漏漿蹩壓至13mpa開(kāi)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(kāi)井循環(huán)泵壓提升至15MPa觀察無(wú)漏失現(xiàn)象起鉆換PDC鉆頭恢復(fù)鉆進(jìn)。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(fù)合堵漏劑、1t直徑4毫米的核桃殼。

5 對(duì)強(qiáng)地應(yīng)力脆硬性破碎泥頁(yè)巖地層出現(xiàn)的周期性坍塌的認(rèn)識(shí)

在青東32井實(shí)鉆過(guò)程中，的確出現(xiàn)了多次人們脆性泥頁(yè)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(shí)間為3-4天為一周期。坍塌特點(diǎn)表現(xiàn)為坍塌掉塊大；井段長(zhǎng)；劃眼困難；（蹩泵蹩鉆嚴(yán)重，）易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象有可能卡死。通過(guò)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(jì)陽(yáng)坳陷東部，郯廬斷裂帶以西，是一個(gè)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(yíng)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(qiáng)烈走滑特征。青東內(nèi)部斷層發(fā)育，地層傾角大。在實(shí)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(shí)支撐井壁密度要高，可以看出青東地區(qū)是強(qiáng)地應(yīng)力地區(qū)。沙四段較厚的層理發(fā)育的泥頁(yè)巖受擠壓易出現(xiàn)破碎地層。沙四段下過(guò)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(guò)程和起下鉆作業(yè)中鉆具不段對(duì)井壁撞擊，使地層自身強(qiáng)度不斷下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定時(shí)間地層破碎。

水化作用改變了改變了保持泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定所需的井內(nèi)靜液柱壓力，在沒(méi)有水化時(shí)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(shí)間增加，坍塌壓力系數(shù)急劇增加，經(jīng)過(guò)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(shí)，坍塌周期為5天，在密度值為1.45g/cm3時(shí)，則坍塌周期可達(dá)100d。

泥頁(yè)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(shí)間的增加，坍塌距離開(kāi)始增大，然后減小，直至最小，隨后又隨水化時(shí)間的增加而加大，至一定時(shí)間后趨于穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]程遠(yuǎn)方，徐同臺(tái).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.

[2]程遠(yuǎn)方，王京印.多場(chǎng)耦合作用下泥頁(yè)巖地層強(qiáng)度分析[J].2006， 25（9）：1912-1916.

[3]王京印，程遠(yuǎn)方.多場(chǎng)耦合作用下泥頁(yè)巖地層鉆井液安全密度窗口預(yù)測(cè)[J].鉆井液與完井液，2007，24（6）：1-3.

[4]王京印，程遠(yuǎn)方.多因素耦合鉆井液密度窗口隨鉆監(jiān)測(cè)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(duì)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(chǔ)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(jiǎn)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(xué)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(shí)先后發(fā)生大小5次井漏，這里就說(shuō)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(shí)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(mǎn)裸眼環(huán)空，實(shí)際注入5方，鉆桿內(nèi)預(yù)留17方。隨即關(guān)井蹩堵漏漿蹩壓至13mpa開(kāi)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(kāi)井循環(huán)泵壓提升至15MPa觀察無(wú)漏失現(xiàn)象起鉆換PDC鉆頭恢復(fù)鉆進(jìn)。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(fù)合堵漏劑、1t直徑4毫米的核桃殼。

5 對(duì)強(qiáng)地應(yīng)力脆硬性破碎泥頁(yè)巖地層出現(xiàn)的周期性坍塌的認(rèn)識(shí)

在青東32井實(shí)鉆過(guò)程中，的確出現(xiàn)了多次人們脆性泥頁(yè)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(shí)間為3-4天為一周期。坍塌特點(diǎn)表現(xiàn)為坍塌掉塊大；井段長(zhǎng)；劃眼困難；（蹩泵蹩鉆嚴(yán)重，）易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象有可能卡死。通過(guò)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(jì)陽(yáng)坳陷東部，郯廬斷裂帶以西，是一個(gè)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(yíng)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(qiáng)烈走滑特征。青東內(nèi)部斷層發(fā)育，地層傾角大。在實(shí)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(shí)支撐井壁密度要高，可以看出青東地區(qū)是強(qiáng)地應(yīng)力地區(qū)。沙四段較厚的層理發(fā)育的泥頁(yè)巖受擠壓易出現(xiàn)破碎地層。沙四段下過(guò)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(guò)程和起下鉆作業(yè)中鉆具不段對(duì)井壁撞擊，使地層自身強(qiáng)度不斷下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定時(shí)間地層破碎。

水化作用改變了改變了保持泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定所需的井內(nèi)靜液柱壓力，在沒(méi)有水化時(shí)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(shí)間增加，坍塌壓力系數(shù)急劇增加，經(jīng)過(guò)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(shí)，坍塌周期為5天，在密度值為1.45g/cm3時(shí)，則坍塌周期可達(dá)100d。

泥頁(yè)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(shí)間的增加，坍塌距離開(kāi)始增大，然后減小，直至最小，隨后又隨水化時(shí)間的增加而加大，至一定時(shí)間后趨于穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]程遠(yuǎn)方，徐同臺(tái).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.

[2]程遠(yuǎn)方，王京印.多場(chǎng)耦合作用下泥頁(yè)巖地層強(qiáng)度分析[J].2006， 25（9）：1912-1916.

[3]王京印，程遠(yuǎn)方.多場(chǎng)耦合作用下泥頁(yè)巖地層鉆井液安全密度窗口預(yù)測(cè)[J].鉆井液與完井液，2007，24（6）：1-3.

[4]王京印，程遠(yuǎn)方.多因素耦合鉆井液密度窗口隨鉆監(jiān)測(cè)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(duì)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(chǔ)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(jiǎn)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(xué)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(shí)先后發(fā)生大小5次井漏，這里就說(shuō)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(shí)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(mǎn)裸眼環(huán)空，實(shí)際注入5方，鉆桿內(nèi)預(yù)留17方。隨即關(guān)井蹩堵漏漿蹩壓至13mpa開(kāi)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(kāi)井循環(huán)泵壓提升至15MPa觀察無(wú)漏失現(xiàn)象起鉆換PDC鉆頭恢復(fù)鉆進(jìn)。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(fù)合堵漏劑、1t直徑4毫米的核桃殼。

5 對(duì)強(qiáng)地應(yīng)力脆硬性破碎泥頁(yè)巖地層出現(xiàn)的周期性坍塌的認(rèn)識(shí)

在青東32井實(shí)鉆過(guò)程中，的確出現(xiàn)了多次人們脆性泥頁(yè)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(shí)間為3-4天為一周期。坍塌特點(diǎn)表現(xiàn)為坍塌掉塊大；井段長(zhǎng)；劃眼困難；（蹩泵蹩鉆嚴(yán)重，）易出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象有可能卡死。通過(guò)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(jì)陽(yáng)坳陷東部，郯廬斷裂帶以西，是一個(gè)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(yíng)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(qiáng)烈走滑特征。青東內(nèi)部斷層發(fā)育，地層傾角大。在實(shí)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(shí)支撐井壁密度要高，可以看出青東地區(qū)是強(qiáng)地應(yīng)力地區(qū)。沙四段較厚的層理發(fā)育的泥頁(yè)巖受擠壓易出現(xiàn)破碎地層。沙四段下過(guò)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(guò)程和起下鉆作業(yè)中鉆具不段對(duì)井壁撞擊，使地層自身強(qiáng)度不斷下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定時(shí)間地層破碎。

水化作用改變了改變了保持泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定所需的井內(nèi)靜液柱壓力，在沒(méi)有水化時(shí)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(shí)間增加，坍塌壓力系數(shù)急劇增加，經(jīng)過(guò)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(shí)，坍塌周期為5天，在密度值為1.45g/cm3時(shí)，則坍塌周期可達(dá)100d。

泥頁(yè)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(shí)間的增加，坍塌距離開(kāi)始增大，然后減小，直至最小，隨后又隨水化時(shí)間的增加而加大，至一定時(shí)間后趨于穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]程遠(yuǎn)方，徐同臺(tái).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.

[2]程遠(yuǎn)方，王京印.多場(chǎng)耦合作用下泥頁(yè)巖地層強(qiáng)度分析[J].2006， 25（9）：1912-1916.

[3]王京印，程遠(yuǎn)方.多場(chǎng)耦合作用下泥頁(yè)巖地層鉆井液安全密度窗口預(yù)測(cè)[J].鉆井液與完井液，2007，24（6）：1-3.

[4]王京印，程遠(yuǎn)方.多因素耦合鉆井液密度窗口隨鉆監(jiān)測(cè)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(duì)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(chǔ)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(jiǎn)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(xué)院，一直從事海洋鉆井工藝技術(shù)研究與管理工作。endprint