今天合肥打井公司就來和大家聊聊鉆井施工過程井壁加固技術，到底什么是井壁加固？井壁加固技術是增加安全密度窗口的重要手段之一。井壁加固技術是通過采用特殊的鉆井液預處理技術，顯著提高井壁的穩定性穩定的地層，顯著提高井壁的穩定性和承壓能力，從而拓寬安全密度窗口，減少下部復雜地層鉆井的難度。

從井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)壁穩定(ding)性的(de)(de)(de)角度(du)來(lai)看(kan)，隨(sui)著我國勘(kan)探工作的(de)(de)(de)增加，鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)技(ji)術問(wen)題已成為鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)行(xing)業共同關注的(de)(de)(de)主要技(ji)術問(wen)題。鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)液(ye)密(mi)(mi)度(du)窗口過(guo)窄(zhai)與高溫高壓(ya)(ya)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)遇(yu)到(dao)的(de)(de)(de)大部分風險有關。這種非常(chang)狹(xia)窄(zhai)的(de)(de)(de)安全密(mi)(mi)度(du)窗，有時(shi)甚至小于循環壓(ya)(ya)力消耗，使鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)過(guo)程中(zhong)經常(chang)同時(shi)發(fa)生井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)漏(lou)和(he)溢流，難以(yi)鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)設計(ji)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)深，難以(yi)記錄井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)、測井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)和(he)固(gu)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)作業。當鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)液(ye)密(mi)(mi)度(du)超(chao)過(guo)地(di)層(ceng)破裂(lie)壓(ya)(ya)力時(shi)，鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)液(ye)漏(lou)失也是鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)過(guo)程中(zhong)經常(chang)遇(yu)到(dao)的(de)(de)(de)問(wen)題，即誘(you)發(fa)性漏(lou)失。對于鉆(zhan)進衰竭油藏經常(chang)會遇(yu)到(dao)導致(zhi)成本(ben)和(he)非生產時(shi)間增加的(de)(de)(de)問(wen)題。遺漏(lou)問(wen)題尤(you)為突出，如(ru)果能想(xiang)出一種方法來(lai)加強脆弱地(di)層(ceng)，從而(er)開采(cai)出難以(yi)使用的(de)(de)(de)儲(chu)量，那(nei)么(me)其潛在效益就顯而(er)易見。

對(dui)井(jing)壁(bi)加固技術(shu)的重要性進(jin)行研究，主要是增加安全密度窗(chuang)口，防(fang)止漏，提高地層承壓能力。

許多街區面(mian)臨著(zhu)這(zhe)個狹窄的(de)(de)壓(ya)力(li)窗口(kou)（即(ji)孔(kong)(kong)隙壓(ya)力(li)和破裂壓(ya)力(li)差異很小），一旦(dan)井壓(ya)力(li)超(chao)過(guo)破裂壓(ya)力(li)或井壓(ya)力(li)低于孔(kong)(kong)隙壓(ya)力(li)，將(jiang)導致(zhi)鉆井事故(gu)(gu)，一旦(dan)鉆井事故(gu)(gu)，將(jiang)花時間處理和解決這(zhe)些(xie)問題，從(cong)而(er)大(da)(da)大(da)(da)提高鉆井施(shi)工成本，少數百萬，資本損失超(chao)過(guo)數億(yi)元。然(ran)而(er)，對于這(zhe)些(xie)問題，現(xian)場對ECD的(de)(de)控制要求非常嚴格，即(ji)當量循環密度。然(ran)而(er)，由于任(ren)何施(shi)工參數的(de)(de)小波動都(dou)會導致(zhi)井底ECD發生巨(ju)大(da)(da)變化(hua)，因此(ci)(ci)很難保持當量循環密度的(de)(de)穩定性。因此(ci)(ci)，在ECD不穩定的(de)(de)前提下(xia)，我們(men)從(cong)另一個角度擴大(da)(da)了鉆井液的(de)(de)安(an)全(quan)密度窗口(kou)，通過(guo)井壁加固技術，從(cong)兩個方面(mian)進行控制，確(que)保施(shi)工安(an)全(quan)。

目前國內(nei)外(wai)從地應力(li)角度、儲層性質(zhi)、誘導裂(lie)縫擴展(zhan)的(de)力(li)學機理、堵漏材料的(de)粒徑分(fen)布等角度來研究井壁加固技術。

為了避(bi)免井(jing)壁(bi)失穩問題(ti)(ti)，不同(tong)的(de)井(jing)壁(bi)加(jia)固(gu)技術得以應(ying)(ying)(ying)用(yong)。其(qi)中(zhong)包括“應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)籠”,裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)閉合(he)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)以及裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)擴展阻(zu)力(li)(li)(li)(li)(li).這(zhe)些(xie)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)原理都是(shi)基(ji)于(yu)(yu)(yu)增(zeng)加(jia)剪切應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)的(de)辦法(fa)(fa)(fa)(fa)（即(ji)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)籠，如圖所示應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)籠的(de)形成(cheng)過程）和隔離裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)尖端壓力(li)(li)(li)(li)(li)（裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)擴展阻(zu)力(li)(li)(li)(li)(li)）。但是(shi)，幾乎所有(you)(you)的(de)井(jing)壁(bi)加(jia)固(gu)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)目的(de)是(shi)設計(ji)堵(du)(du)漏材(cai)料(liao)(liao)。也就是(shi)說，漏失材(cai)料(liao)(liao)加(jia)入到泥漿中(zhong)，優化堵(du)(du)漏材(cai)料(liao)(liao)粒(li)子直徑的(de)分布(bu)(bu)來(lai)橋堵(du)(du)橋堵(du)(du)有(you)(you)道裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)。因此，所需要關(guan)鍵的(de)一(yi)(yi)個參數是(shi)隨著(zhu)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)長度(du)的(de)變(bian)化，裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)寬(kuan)(kuan)度(du)的(de)一(yi)(yi)個分布(bu)(bu)規律。很多研(yan)究來(lai)預測在(zai)地(di)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)的(de)條件下誘導(dao)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)寬(kuan)(kuan)度(du)分布(bu)(bu)。最簡(jian)單(dan)的(de)解決(jue)方(fang)案是(shi)基(ji)于(yu)(yu)(yu)地(di)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)各向(xiang)異(yi)性的(de)線性裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)模(mo)型，但是(shi)線性裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)沒有(you)(you)考(kao)慮到井(jing)眼(yan)的(de)擾動(dong)性、各向(xiang)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)以及井(jing)眼(yan)傾斜效應(ying)(ying)(ying)。因此，基(ji)于(yu)(yu)(yu)現階段工業標準的(de)預測會導(dao)致在(zai)井(jing)壁(bi)加(jia)固(gu)設計(ji)中(zhong)的(de)巨大(da)的(de)錯誤。在(zai)現有(you)(you)的(de)近井(jing)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)場和擾動(dong)以及遠各向(xiang)異(yi)性應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)場的(de)情況下，一(yi)(yi)些(xie)學(xue)(xue)者發布(bu)(bu)可用(yong)的(de)分析方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)來(lai)預測裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)寬(kuan)(kuan)度(du)的(de)分布(bu)(bu)，同(tong)時，把數值(zhi)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)應(ying)(ying)(ying)用(yong)在(zai)模(mo)擬井(jing)壁(bi)加(jia)固(gu)設計(ji)中(zhong)問題(ti)(ti)中(zhong)，利(li)(li)用(yong)邊界有(you)(you)限(xian)(xian)元方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)（數值(zhi)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)）來(lai)模(mo)擬在(zai)各向(xiang)異(yi)性應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)狀態下，地(di)層壓條件下井(jing)眼(yan)中(zhong)對稱裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)寬(kuan)(kuan)度(du)情況。這(zhe)種(zhong)數值(zhi)模(mo)擬方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)可以確定裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)尖端的(de)腹部寬(kuan)(kuan)度(du)和應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)因子。還有(you)(you)一(yi)(yi)些(xie)學(xue)(xue)者利(li)(li)用(yong)有(you)(you)限(xian)(xian)元方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)（數值(zhi)方(fang)法(fa)(fa)(fa)(fa)）來(lai)模(mo)擬同(tong)樣的(de)問題(ti)(ti)，但是(shi)無疑這(zhe)樣可能增(zeng)加(jia)了大(da)量(liang)的(de)計(ji)算(suan)成(cheng)本。

設(she)計無傷害(hai)泥漿來(lai)防止現有(you)泥漿中(zhong)的(de)(de)(de)(de)固相和濾(lv)液(ye)進(jin)入到儲層(ceng)的(de)(de)(de)(de)關鍵是(shi)通(tong)過(guo)優化粒徑(jing)大小來(lai)獲取儲層(ceng)表面的(de)(de)(de)(de)進(jin)行橋堵(du)。這就要選取相對(dui)于(yu)(yu)儲層(ceng)孔隙(xi)來(lai)說合適的(de)(de)(de)(de)橋堵(du)粒徑(jing)顆粒。因此，設(she)計合適的(de)(de)(de)(de)粒徑(jing)尺寸(cun)(cun)分(fen)布的(de)(de)(de)(de)是(shi)設(she)計對(dui)于(yu)(yu)儲層(ceng)無傷害(hai)鉆(zhan)井液(ye)的(de)(de)(de)(de)關鍵。歷史(shi)證明(ming)，Abram已經(jing)處于(yu)(yu)此目的(de)(de)(de)(de)提出一種設(she)計粒子(zi)直徑(jing)的(de)(de)(de)(de)一種規則(ze)。通(tong)過(guo)該規則(ze)，橋堵(du)材料(liao)平局(ju)粒子(zi)尺寸(cun)(cun)應該等(deng)于(yu)(yu)或稍大于(yu)(yu)目的(de)(de)(de)(de)儲層(ceng)的(de)(de)(de)(de)平均孔隙(xi)直徑(jing)的(de)(de)(de)(de)1/3。

同(tong)時(shi)，他建議橋(qiao)堵材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)濃度至少應(ying)為(wei)泥(ni)漿中固相(xiang)含量(liang)的(de)5%。但(dan)是，Abrams準則(ze)僅(jin)僅(jin)考(kao)慮了(le)剛(gang)好在儲(chu)層表面(mian)形(xing)(xing)成(cheng)橋(qiao)堵的(de)粒(li)(li)子尺寸(cun)，沒(mei)有給(gei)出最(zui)優(you)化(hua)尺寸(cun)或是最(zui)為(wei)理想填(tian)充(chong)的(de)粒(li)(li)子尺寸(cun)的(de)一個分布(bu)，以(yi)減少泥(ni)漿的(de)侵(qin)入以(yi)及(ji)最(zui)為(wei)優(you)化(hua)的(de)封堵。在早期一些學者基(ji)于實驗(yan)數據結果(guo)，提(ti)出了(le)一種確定架橋(qiao)物質的(de)顆粒(li)(li)直徑(jing)的(de)新方法。當給(gei)出平均顆粒(li)(li)尺寸(cun)是目的(de)儲(chu)層孔(kong)隙(xi)度的(de)1/2-2/3時(shi)候(hou)，他們(men)(men)通(tong)過實驗(yan)得(de)到慮失量(liang)和滲透率是最(zui)小的(de)，之后(hou)發展的(de)臨(lin)時(shi)屏蔽橋(qiao)堵技術也(ye)同(tong)樣(yang)證實了(le)該方法。他們(men)(men)提(ti)出架橋(qiao)物質應(ying)該由剛(gang)性的(de)大尺寸(cun)粒(li)(li)徑(jing)和小尺寸(cun)粒(li)(li)徑(jing)以(yi)及(ji)一些形(xing)(xing)狀不規則(ze)的(de)填(tian)充(chong)材(cai)(cai)料(liao)(liao)組成(cheng)。碳酸鈣(gai)作(zuo)(zuo)為(wei)剛(gang)性橋(qiao)堵材(cai)(cai)料(liao)(liao)是經常使用(yong)的(de)，因為(wei)通(tong)過酸化(hua)作(zuo)(zuo)用(yong)，他們(men)(men)是很(hen)容易從已形(xing)(xing)成(cheng)井壁泥(ni)餅中去(qu)除掉的(de)。除了(le)小粒(li)(li)徑(jing)碳酸鈣(gai)，一些比如像油(you)溶性樹脂的(de)軟化(hua)的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)、石蠟油(you)、氧(yang)化(hua)瀝青等也(ye)經常作(zuo)(zuo)為(wei)填(tian)充(chong)材(cai)(cai)料(liao)(liao)來(lai)使用(yong)。

鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)施工(gong)現(xian)場是如何進行(xing)井(jing)(jing)(jing)(jing)壁加固操作的呢(ni)？施工(gong)工(gong)藝如何？首先使用(yong)(yong)密度低于(yu)破碎地層破裂(lie)壓(ya)力(li)的鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)液(ye)(ye)鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)復雜(za)的井(jing)(jing)(jing)(jing)段(duan)，然后利用(yong)(yong)室內實驗設計鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)液(ye)(ye)，有(you)效形(xing)成密封層和具有(you)底部(bu)復制(zhi)過濾性(xing)能的鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)液(ye)(ye)，將室內實驗鉆(zhan)井(jing)(jing)(jing)(jing)液(ye)(ye)擠壓(ya)到(dao)復雜(za)的裂(lie)縫中，形(xing)成可以關閉裂(lie)縫，防止(zhi)裂(lie)縫進一步擴(kuo)大(da)，從而提高(gao)應力(li)籠(long)應力(li)籠(long)效應。