探析钻井液性能对井壁稳定性的影响

摘要：在钻井施工中，钻井液性能的好坏直接关系到钻井施工能否顺利进行。井壁失稳容易导致井壁垮塌、缩径和地层破裂等一系列问题，因此，保持井壁稳定十分重要。本文主要对钻井过程中，井壁失稳的危害进行了分析，从钻井液密度、抑制性 、虑失量和固相等方面对钻井液性能进行了阐述，探讨了钻井液性能对钻井液井壁稳定性的影响。

关键词：钻井液;性能;井壁;稳定性;影响

在钻井过程中，井壁失稳会导致井壁垮塌和缩径等事故的产生。首先，井壁垮塌会导致泵压失去稳定性，出现严重的憋泵问题，从而导致地面设备被损坏。在井壁出现垮塌问题之后，会导致钻杆扭矩增加，在扭矩不断增加且达到一定数值后，会出现比较严重的卡钻问题，从而增加钻井作业风险。其次，如果出现了严重的井壁 垮塌问题，则钻井过程中产生的岩屑将会进入到钻井液中，进而使得钻井液的性能下降。当出现缩径问题时，很容易出现憋钻、轉盘及顶驱负荷增加等一系列问题，严重者甚至会导致钻具转动困难，最终可能会发生卡钻问题。

因此，防止井壁失稳问题的出现对于油气田企业而言十分重要。

1钻井液性能

1.1密度

钻井液密度是钻井液最基本的性能之一。钻井液密度的高低，与稳定井壁、平衡地层压力有着非常重要的关系。因此，钻井液密度的合理确定是保证安全钻井的重要前提。在进行钻井液密度确定的过程中，要根据区块已钻井实测的地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力来进行，保证钻井过程中地层既不能被压漏，也不能发生油气侵。另外，在钻井过程中，钻井液对井下破碎的岩屑起到压持的作用，因此，为了避免钻头重复破碎岩屑，提高机械钻速，在保证井下安全的情况下，要尽量降低钻井液的密度。

1.2虑失量

钻井液的虑失量也是钻井液非常重要的一项性能，在进行钻井液设计和现场应用的过程中，总是过分的强调虑失量，但是无论如何强调钻井液的虑失量，对于水基钻井液而言，虑失量总是存在的，要想将虑失量降到最低，就需要加入大量的处理剂来实现，从而增加了钻井液的处理成本。因此，对于虑失量要进行综合考虑，根据不同地区的地层情况，在保证井眼稳定的前提下，合理调整钻井液的虑失量。

1.3固相

钻井液的固相控制是特别关键的一项指标，特别是在应用低密度钻井液体系下，固相控制更加重要。在相同的条件下，低密度钻井液体系中固相含量控制的越低，钻井液中的内摩擦阻力就会越小，有利于降低能量损耗，从而提高钻井液在高温、高压地层应用中的稳定性和抗污染性的能力 。

1.4抑制性

钻井液的抑制性对井壁稳定和钻井液的整体性能都至关重要。就目前的水基 钻井液而言，没有一种钻井液能够达到抑制性最好的，在以往的钻井液中加人无机盐会使钻井液的抑制性增强，但是加量却很大，这不仅增加了处理剂的成本，同时也使钻井液的其他性能发生了变化，导致钻井液性能不稳定。近年来，在钻井液中加人聚合物提高了钻井液的抑制性，由于聚合物具有加人量小，对其他性能影响和作用周期长等特点，在钻井中广泛应用。

2钻井液性能对井壁稳定性的影响

2.1 化学物质的影响

（1）盐类的影响。对井壁稳定性具有影响的盐类主要包括硅酸盐、钾盐、钠盐以及钙盐与铝盐等。对于硅酸盐而言，地层中的硅酸盐可以在某些孔隙位置处产生不溶的沉淀物，进而使得地层中的孔隙被堵塞，滤液将无法进入到地层之中，在开展压力穿透作业过程中也很难得到比较理想的效果，可以有效避免井漏及井壁垮塌等问题出现。对于钾盐而言，如果钻井液中含有钾盐，则会使得地层中蒙脱石的膨胀压力严重下降，钾盐中的晶格结构也会使得黏土的水化膨胀作用严重下降，因此，钾盐的存在可以发挥稳定井壁的作用。对于钠盐而言，尽管钠盐的抑制性弱于钾盐，但是由于钠盐的溶解度相对较高，因此，使用含有钠盐的钻井液可以降低侵入到地层中的滤液量，这对于防止井壁垮塌问题十分有利。但是，如果地层中含有伊利石，此时如果钠盐的含量相对较大，则会使得伊利石的水化能力增加，这对于井壁的稳定性十分不利，载这种情况下，将钠盐和钾盐共同使用会取得较好的效果。（2）聚合物的影响。如果钻井液中的聚合物具有很好的分子结构和较强的展开能力，则会使得地层中黏土颗粒有效的连接在一起，防止地层出现黏土分散问题，这对于稳定井壁十分有利。

2.2 pH值的影响

研究表明，钻井液的 pH 值也会对井壁的稳定性产生影响，特别是在泥页岩井段。钻井液中的碱性物质会使得地层中的伊利石和绿泥石等成分快速分解，且钻井液的碱性越强，其分解速度越快，同时，碱性的钻井液也会带来一定的膨胀力，使得井壁的垮塌速度加快，因此，在进行钻井液配置的过程中，需要尽可能减少烧碱等物质的使用量，可以使用碳酸钠等物质对钻井液的酸碱度进行调节。

2.3 化学势的影响

在钻井液进入地层后，对于钻井液与地层流体而言，由于其构成及浓度存在差异，因此，在两者间就会出现较大势能差，由于存在势能差作用，钻井液会向地层缝隙进入，在地层中会发生体积膨胀，使得井壁比较松软，从而导致井壁失稳状况发生。另外，若钻井液化学势较低，则钻井液就会进入井壁中，在这种情况下可以增加井壁强度，有利于井壁稳定性增强。所以，为有效避免发生井壁失稳问题，应当保证钻井液的化学势低于地层中的流体。

3结束语

综上所述，在钻井过程中，壁失稳不但会使钻井作业的效率和质量受到严重影响，而且还可能引发钻井设备损失甚至人员伤亡事故。钻井液密度、抑制性、滤失量和低密度固相的控制是保证钻井液良好性能的关键，因此，研究钻井液性能对井壁稳定性的影响具有非常重要的现实意义。相关技术人员需要高度重视钻井液性能对井壁稳定性所产生的影响，并根据具体情况采用新技术来满足钻井液性能控制和井壁稳定的需要，提高井壁的稳定性。

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作者简介：李百利（1972-），男，辽宁北票人，助理工程师，从事钻井施工管理工作。