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摘要：在开展欠平衡钻井工作的过程中，井壁自身的稳定性直接决定着钻井工作是否能够成功。基于此，本文对欠平衡钻井工作进行过程中井壁失稳的具体表现形式，对影响井壁自身稳定性的因素进行了明确，基本上分为压缩剪切与拉伸破坏两种不同的形式，在此基础上，对原地应力以及地层强度影响欠平衡钻井稳定性的机制进行了研究，并且提出了相应的解决方案。
关键词：欠平衡钻井；井壁；稳定性；因素
引言：在对欠平衡的钻井进行开发的过程中，若是其井壁自身的稳定性比较好，那么钻井工作可以顺利开展，反之，则会直接降低钻井工作的效率水平，因此保证欠平衡井壁的稳定性至关重要，对此，首先需要明确影响欠平衡钻井井壁稳定性的因素，针对这些因素，采取针对性的措施予以控制和解决。
一、欠平衡井壁失稳概述
在进行欠平衡钻井工作的过程中，井壁失稳的问题较为常见，也是影响钻井工作正常进行的主要因素之一。在日常的实践工作过程中，欠平衡井壁失稳的表现具体如下：在进行钻井工作时，若是钻井内部液体自身的压力数值比较大，那么井壁周围的岩石会出现张性破裂问题，钻井也就会出现失稳的状况。对钻井的井壁稳定性产生影响的因素分为自然与人为两种类型，欠平衡钻井井壁自身的稳定性问题属于力学与化学的结合体，其中，钻井液的化学作用最终可被归纳为力学作用，所以需要综合多方面的知识予以应对。
二、井壁稳定性影响因素
为了进一步提升井壁的稳定性程度，首先需要明确对井壁稳定性产生影响的各种因素，其中涵盖着力学、化学、工程等内容，需要逐一进行分析和研究。
1.工程
工程因素是对井壁稳定性产生影响的重要因素之一，其主要涵盖着泥浆失水、井眼的循环波动压力、井眼暴露在空气中的时间、井眼的形状、钻井过程中产生的摩擦力等，这些看似很小的工程变量，就可能引起井壁发生巨大的变化，最终失去本身的稳定性，影响钻井工作的正常进行。
2.力学
若是本身岩石的高度比较低，那么岩石会受到来自地表的不同方向的压力和其他形式的作用力，比如上覆地层的压力、水平方向上的地应力、孔隙流体的压力等。在完成钻井工作之后，钻井层井壁的支撑力被钻井液所取代，原本形成的应力平衡系统失去稳定性，这会使得井眼四周的力重新进行分配，如果钻井当中液体的压力过大，那么周围的井壁便会出现张性破裂的问题，可以进一步引发井漏的问题，如果钻井内的液体压力比较小，那么周围的岩层比较容易受到剪切力的破坏，塑性的岩石会逐渐向着钻井内部的方向进行移动，这会导致井眼的半径变小，比较脆的岩石块就会坍塌，最终出现扩径的状况。
3.化学
在进行钻井工作时，新开发的井眼会使得原本的地层平衡状态受到一定程度的破坏，这些平衡涵盖着化学与力学的平衡，虽然井壁泥饼会发挥出一定的保护作用，然而在温度以及压力等多方面因素的作用下，钻井液和地层互相接触也会出现部分导致井壁失稳的因素，具体如下：
首先是离子之间的交换作用以及毛管力共同作用出现的渗析问题；其次是泥页岩和泥浆当中存在的水对应的化学势存在一定的差异性，会出现渗透的现象；同时，受到井底位置压力的作用，钻井液当中的水会沿着泥页岩当中的微小缝隙逐渐入侵。这些因素的综合影响导致地层出现吸水膨胀状况的概率被提升，之后便会出现膨胀应变的问题，这也为水化应力的产生提供了条件，此时，周围岩石材料的特性以及盈利特征也会出现一定的变化，导致井壁失去原本的稳定性，提升钻井工作自身的复杂程度。
总之，井壁之所以失去了稳定性，是因为化学作用、应力作用以及工程作业导致原本的作用力发生了变化，同时井壁周围岩石所承受力的数值比其强度极限大，因此会出现失稳的问题，井壁也就会受到不同程度的破坏。
三、井壁的力学失稳概述
为了有效降低孔隙当中流出的流体对井壁周围岩石所形成的破坏作用，在开展钻井工作时，需要借助密度适宜的泥浆将井眼填满。即便如此，受到各种力学作用，井壁还有可能出现失稳的问题，总的来讲，井壁的力学失稳主要体现为拉伸与压缩破坏两种不同的形式。
1.拉伸破坏
在钻井工作进行过程中，钻井出现漏液问题，大多是因为拉伸破坏作用导致的。井漏问题的出现会对钻井工作产生极大的负面影响，比如使得钻井内部液体压力出现大幅度下降，最终可能会诱发井喷等问题。
2.压缩破坏
若是所填充的泥浆自身的密度比较小，无法有效满足岩石对应力以及强度的需求，此时便会出现压缩破坏的问题。以井眼失稳之后的形状为标准，压缩破坏可以被分为以下两种不同的形式，分别为井径缩小与扩大。当钻井的井壁受到破坏之后，在周围流体的冲刷作用之下，井壁的岩石会出现掉块的问题，井眼的半径便会缩小，这种问题通常出现在塑性的地层中，比如软质砂岩、泥页岩等。当应力差相对较大时，地层会出现不同形式的塑性形变，这会使得井眼半径扩大，提升井眼勘测的难度系数，也可能导致钻具或者钻头卡钻的问题。
四、欠平衡钻井井壁失稳概述
在欠平衡的井眼体系当中，其整体的情况更加复杂，比如受力状况、化学作用等，因此需要更加细致地对各个方面的因素进行分析，并且采取针对性的举措来提升井壁的稳定性，避免出现井眼坍塌或者破裂的问题，提高钻井工作的安全系数。接下来，主要就站在原地应力、地层强度两个角度向上对井壁失稳问题进行分析：
1. 原地应力
在地层当中，某一处的岩石所承载的力是来自不同方向的，概括来讲，其主要涵盖着垂向应力、三轴应力、水平方向上的应力。当进行钻井工作的过程中，地应力得到了一定的释放，原本形成的应力平衡状态被打破，此时井眼四周的力会重新进行分配，主要分为轴向、径向、周向三个方向的应力。在欠平衡的井眼当中，不仅仅会出现以上几种力，也会出现剪切的应力。因为水平方向上的地应力所表现出的各向异性会明显影响坍塌或者破裂压力，所以若是水平地应力的最小值与最大值越接近时，破裂与坍塌压力的数值差距也会变小，钻井工作便很难继续开展，当两者的比值为1.63时，破裂与坍塌的压力数值几乎相等，这对于钻井工作而言是严重的灾祸，井壁将会失去本身的稳定性，出现破裂或者坍塌的问题。
为了有效避免上述因为地应力因素导致的井壁失稳问题，需要相关的钻井工作人员提前做好应力的计算工作，在钻井工作进行过程中，及时关注和勘测井壁周围应力的变化，若是水平方向地应力的最小值与最大值数值不断接近，就需要暂停钻井工作，采取对应力进行分解等不同的方法予以应对。
2. 地层强度
在地层强度的体系当中，地层自身的抗拉强度、内部的摩擦角、黏聚力等内容被包括在内，当地层强度的数值增加时，坍塌的压力数值就会减小，破裂的压力会呈现出增加的趋势，这种状态下井壁的稳定性就会越强，开展钻井操作的安全系数更高。
需要特别注意的是，深度较浅的井壁稳定性与地层强度之间的关联性比较强，若是浅处的地层强度系数比较小，就需要增加泥浆自身的密度数值。然而对于欠平衡的钻井体系而言，仅仅借助提升钻井液的密度来对地层的压力进行平衡是无法满足要求的，还需要对泥浆滤失量进行有效控制，进一步提升钻井液自身的黏度数值，对此，比较见效的方式是降低钻井液体朝着地层方向渗透的速度。
总之，对欠平衡井壁自身稳定性产生影响的因素是比较多的，同时它们呈现出互相作用、相互交织的状态，分析起来相对复杂，所以，需要站在力学、化学等不同的角度上对钻井工作进行分析和研究，从而进一步保障井壁处于稳定的状态中。
结束语
本文首先对钻井井壁平衡性的影响因素进行了介绍，之后站在力学的角度上对钻井井壁失稳的表现形式进行了分析，基本上概括为压缩剪切破坏和拉伸破坏，在此基础上，对欠平衡钻井中，原地应力和地层强度影响井壁稳定性的作用机制进行了分析，并且提出了针对性的解决方案，旨在为欠平衡钻井工作的顺利开展提供理论参考，促使我国资源开发工作能够顺利进行。
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