井壁失稳与坍塌卡钻预防及处理

杨涛　李晓彦　孙泽喜　李庆增

1. 井壁坍塌发生的原因

（1） 由于地质构造力造成的井壁坍塌。如所钻井处在地层断裂带、褶皱、地层滑动上升或下降、地层倾角大地区。此类坍塌在塔里木油田山前地区井表现较为突出，而且处理难度也较大。

（2） 在欠压实地层井段，由于地层胶结不好而形成的坍塌，如流沙层。

（3） 煤系地层和泥页岩地层的坍塌，在塔里木油田表现较为突出。

（4） 复合盐岩层盐溶后，充填在复合盐层中的砂泥岩薄夹层失去支撑，引发的井壁坍塌。

（5） 泥页岩孔隙压力异常，高压油气水层引发的井壁坍塌。

（6） 水化膨胀是引起地层坍塌的重要原因。这主要是由于粘土吸收钻井液中的水分子造成的。由于普遍使用水基钻井液，因此，泥页岩水化膨胀始终是存在的，只是其轻重程度不同而已。

（7） 由于钻井液密度低，不能平衡地层坍塌压力。钻井液体系和性能不能满足井下情况的需要，与地层特性不适应，引发的井壁坍塌。

（8） 井身质量对井壁坍塌有一定影响，如狗腿严重井，无论是起下钻还是钻进中，由于钻具与井壁碰撞、蹭刮造成的井壁失稳，在定向井、水平井中表现较为突出。

2. 井壁失稳与坍塌卡钻的预防

井壁坍塌在钻进、起下钻和其它作业中都可能发生。井壁坍塌造成的卡钻是处理难度较大的井下事故。

（1） 选用合适的钻井液体系，强化钻井液防塌性能，如硅酸盐体系、钾基钻井液体系，加足防塌、封堵材料，严格控制钻井液滤失量，并在设计范围内适当提高钻井液密度、粘度，提高钻井液携砂能力。

（2） 控制起下钻速度，降低抽汲压力和激动压力;起钻时按规定要求灌好钻井液;在进行其它作业时，要控制好钻井液液柱压力降低对井壁稳定的影响;要避免在易坍塌井段长时间循环钻井液。

（3） 在易坍塌井段钻进时，要适当控制排量、泵压。

（4） 在易坍塌井段钻进时，尽量简化钻具组合，如少用或不用稳定器。

（5） 合理的井身結构

① 表层套管尽可能封住上部松软、易坍塌地层;

② 技术套管尽可能封住易坍塌井段;

③ 套管鞋处地层要稳定，不易坍塌，而且口袋要短;

④ 尽量避免同一裸眼井段存在不同的压力系统。

（6） 及时发现井壁坍塌是预防坍塌卡钻的关键。

3. 井壁失稳、坍塌的特征

（1） 在钻进中发生井壁坍塌，泵压升高，转盘扭矩增大，悬重下降，钻具上下活动困难，严重时发生憋泵，停泵后有回压。

（2） 起下钻中发生井壁坍塌，钻具水眼内反喷钻井液，上提遇卡、下放遇阻，悬重下降，而且阻卡会越来越严重，开泵困难或泵压较高，甚至井口失返，转动钻具困难，停泵后有回压。钻具提离坍塌层位后泵压、悬重恢复正常。

（3） 返出岩屑呈片状或块状。

4. 井壁失稳与坍塌卡钻的处理

（1） 钻进、循环钻井液中发生井壁坍塌，此时切忌停泵，要加强钻具活动，注入稠钻井液或重钻井液携砂，稳定井壁。

（2） 在起下钻中发生井壁坍塌后，应立即接方钻杆开泵，要先以小排量顶通，严防憋泵，同时要加强钻具活动，尽可能将钻具提离坍塌井段。循环正常后，注入稠钻井液或重钻井液携砂，井壁稳定后再进行划眼，处理井壁坍塌。

（3）井壁坍塌后，在进行处理时要进行划眼;在划眼时要严防划出新井眼，在软地层井段、井斜大、狗腿严重井段及定向井、水平井尤其要注意。

5.井塌的预防及处理

一、 泥页岩垮塌

1、轻微井塌的现象及处理

①现象

a、返出物稍多，砂样混杂，代表性差，呈颗粒状或片状，砂样混杂比20～25%更低。

b、钻井液密度上升，失水上升，泥饼松软，含砂增加。

c、 轻微蹩跳现象，起钻初有挂阻，下钻不到底。

②处理方案

a、首先适当提高粘度带砂，清洗井底，转化体系，井下正常后逐步恢复原粘度。

b、考查钻井液体系的适应性。若井浆是聚合物无固相，应立即转成多聚复合沥青质低固相钻井液，并保持高浓度聚合物稳定（2000/3000mg/l），无好转提T到30～40s、动切力4～6pa;若井浆是聚合物低固相钻井液，则追补0.1～0.2%主聚物和沥青类添加剂2～4%，保持适当的粘切，不大幅度波动井浆性能;若井内是钙处理钻井液，应适当提高Ca2+ 含量、加足KHm等钾盐腐植酸量（至少井浆中含量达到3%）、沥青类处理剂2～3%，以改善泥饼质量、增强地层的胶结力、提高井浆的抑制能力。

c、前法仍无多大效果，应适当提高密度0.05～0.10g/cm3。

d、垮塌严重适应水泥补壁（泥浆提高粘度后仍不能带砂）

2、严重的垮塌现象及处理

① 现象

a、返出物，代表性极差，圆形大颗粒多，大部分大于5mm，砂样混杂比大于30%以上。

b、泥浆密度上升，失水增加，泥饼虚，厚。

c、泵压忽高忽低，有蹩压现象，接单根困难，反复划眼划不下去。

② 处理方案

a、提高泥浆粘度及时带出垮塌物，一般粘度不低于50s，重点是动切力。

b、转化成抑制性更强的钻井液体系，例如钙处理泥浆，强包被聚合物泥浆，添加改性沥青类泥浆等。

c、从泥浆性能上强化，例如失水，泥饼、滤液矿化度，滤液粘度等。

二、 破碎性垮塌

1、现象

① 返出物多，代表性差;有煤、碳质页岩，铝土质页岩垮塌物，微裂缝明显，条带状，大量成片状。

② 钻井液性能变化不太明显，但泥饼质量差。

③ 钻进中有蹩跳，泵压忽高忽低，有时蹩泵，起下钻不同程度阻卡，井内沉积物多，下钻不能到底。

④ 很容易卡钻，卡死。

2、处理办法

a、及时提高粘度切力带出垮塌物。

b、严格将井浆的HTHP失水和泥饼分别控制在15ml，3mm以内，加力学封堵型稳定剂HN-3、SAS或FRH和SMS、SMP以增强地层的胶结力和改善泥饼质量。

c、加入0.2～0.4%SP-80或OP-10 表活性剂。可考虑加入1～2%的单封加固井壁。

3、预防措施

a、上述b、c、d 处理办法预处理。

b、提高滤液粘度