罗红芳，张文哲，何小曲，李国荣

（1.延安职业技术学院，陕西 延安716000；2.陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西 西安710075）

1 延安东部气田地层井壁失稳机理分析

1.1 地层特征分析

延安东部气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，横跨延长县、宜川县和延川县。通过对延安东部气田上古生界地层矿物组分分析，粘土矿物以伊利石及伊蒙混层为主，属硬脆性泥页岩地层［1-2］。由于地层内部微裂隙比较发育（见图1），井眼钻开后，若钻井液的封堵性不高、失水造壁性不强，钻井液及其滤液高温高压下处于紊流状态，极易顺着裂缝层理面发生渗流，造成地层水化而强度降低，最终导致井壁失稳，发生坍塌、掉块和卡钻等复杂情况。该区地层不存在强构造应力，但存在扭转，层理裂缝发育明显；该区古生界地层属于晚成岩时期，含易坍塌的多套煤层和炭质泥岩，易水化膨胀和分散，发生缩径阻卡，需加强钻井液的抑制水化膨胀作用［3-4］。

图1 裂缝发育的石盒子组地层（垂深2103 m）扫描电镜图Fig.1 SEM image of Shihezi formation with developed fractures(vertical depth:2103m)

1.2 井壁失稳机理研究

延安气田“双石组”泥页岩渗透率最高仅为100×10-9μm2，属特低渗地层。由于泥页岩孔隙很小，属于微纳米级，毛细管效应突出，比表面大，表面吸附水，吸水能力较强，钻井液中含有可水化的阳离子水化并伴随阳离子释放，削弱岩石之间的联结，加之水化不均匀，导致地层岩石局部强度下降而发生剥落掉块。由此可见，必须强化钻井液封堵能力，最大程度减少钻井液滤液渗入地层，从而避免或削弱孔隙压力二次传递，降低原状地层坍塌压力增量。……