井壁失稳机理------化学方面
化学因素的引起的失稳归因于地层与钻井液之间的化学作用。它主要出现在两类地层中； ? 泥岩层 ? 盐岩层
在这两种情况下，主要是水的作用引起失稳。因此，化学失稳总是可以通过使用油基泥浆减少失稳的风险。
当泥岩与水反应时，它将软化、分散、膨胀和产生裂纹。这个现象可能引起很大的范围内的操作问题，诸如缩径、井眼扩大、产生台阶面、钻头泥包以及垮塌。
为了预防这类问题有必要在一口井的计划阶段确定好泥岩类型，从而使用适当设计的泥浆类型------(参见第一章“泥岩问题”)。盐岩层若可水溶时，化学失稳就很容易发生。在这种情况下，使用不恰当的泥浆将导致不可控制的化学冲蚀。具有这种特点的地层类型有：
? ? ? ? ? 石岩(NaCl)
光卤石(KMgCl3.6H2O) 水氯镁石(MgCl2.6H2O) 钾盐(KCl)
杂卤石(K2Ca2Mg(SO4).2H2O)
预防措施------化学方面
钻前
在作钻井计划时，首先应考虑将钻遇的到底是泥岩还是盐岩。邻井资料及泥浆报告能够提供帮助。 设计套管/井身结构来尽量缩短活性地层在泥浆中暴露的时间。由于泥岩渗透率低(10-9~10-6达西)，它们可能短时间内很稳定，但水会慢慢渗入进地层去导致时间延迟效应。
通过X射线衍射分析确定泥岩类型。该技术需要得到实验室抑制性试验的支持。这些试验最好用以前保存的泥岩来做。
要留心重叠沉积的地层(例如泥岩段中的盐岩互层或坚实泥岩中的活性泥岩夹层)，要求使用与这两种地层类型都配伍的泥浆体系。
在泥岩段和盐岩段防止化学失稳的最好办法就是使用油基泥浆，此为首选。
不能依靠机械的—化学的井眼稳定模型来设计泥浆，这是因为无法知道缺什么数据输入，而且这些模型没有考虑特殊的化学反应。
油基泥浆------工程评价
? 油基泥浆至少应该和孔隙流体矿化度一样高，这 可防止水通过渗透进入泥岩地层。 当钻盐岩地层时，油基泥浆矿化度必须很高(如300，000mg/l的氯化物)来防止岩盐溶入泥浆中的水相。
? 合成基泥浆(准油基泥浆)可以在常规油基泥浆环保受限的地方使用。泥岩抑制剂在这种体系中仍然有效。
? 对有微裂缝泥岩，使用低滤失泥浆(HTHP<3ml/s)并且加入裂缝封堵剂。
? 经常向BP的泥浆专家咨询，因为各泥浆体系在流变特性、热稳定性及单桶价格上相差很大。
水基泥浆------工程评价
? 如果要用水基泥浆，在早期就要制定出一个筛选计划允许优选，并且与BP的泥浆专家或泥浆公司讨论具体情况。
? 水基泥浆不如油基泥浆润滑性好，预计会在大斜度井中出现高扭矩值。有必要向此泥浆体系加入润滑剂。
? 在盐岩段，泥浆与盐的类别相匹配非常重要。饱和盐水(NaCl)泥浆可用于简单的盐岩地层；对复杂盐层如光卤石盐层用混合盐泥浆体系很有效。向专家们征求关于此情况的建议。
? 对微裂缝地层，使用低滤失泥浆(如API<5ml, HTHP(250。F时) <14ml)并且加入裂缝封堵剂。
征兆及补救措施
在钻前使用所有资料作了钻井计划之后，机械的/化学的井眼失稳就会减少。但重要的是，一旦发生失稳就应该及时识别并迅速采取补救措施。
来自井眼状况的显示有：扭矩和摩阻的观测值、振动筛处岩屑的形状和数量以及泥浆返出量的变化。
? 钻泥岩时，观察岩屑质量可对抑制剂作定性评价。很软的岩屑表明化学抑制不够，或
在油基泥浆中的水相矿化度太低。
? 高扭矩值意味缩径，可能需要提高泥浆比重或者增加抑制剂来阻止泥岩膨胀。 ? 振动筛处突然出现大岩屑或者突然岩屑量增加意味着井壁垮塌。
? 泥浆流变性(切力)出人意料地增加可能是泥浆中细固相增多，也就可能意味着抑制性
差或井壁冲蚀。
? 井下整个泥浆漏失表明泥浆比重太高，地层被压裂了。 ? 难以下钻可能是存在台肩面、膨胀性泥岩或有垮塌地层。
? 在预定钻深处进行井径测井。井径能指出该井段内泥浆比重和抑制性是否适当。如果使用四臂井径仪，可以得到关于应力方向的资料。应力失稳的典型显示就是形成一个椭圆而非圆形的井眼。本地两个水平应力方向的资料可以从这种测井中得到。了解本地应力方向在设计开发井时很有价值------可确定最不容易发生复杂情况的井眼方向。
特殊情况
盐岩层
? 钻盐岩刺穿体是一个特殊情况，因为刺穿体附近的应力受到了改变。刺穿体中几百米
范围内井眼的状况可能与一公里远处的井眼大相径庭。总之，靠近刺穿体的地方复杂情况都要重视。
? 钻大段盐岩层时，保持井眼规则或近于规则非常重要。冲蚀多的井眼会造成固井质量
差，结果就是套管后面的盐岩发生蠕变撞击管柱，严重时引起套管弯折。
? 卡钻在盐岩段非常普遍，因为盐岩层会发生蠕变挤卡钻柱。唯一解决办法就是采用相
对于上覆岩层压力的泥浆比重进行钻进(在北海南部大约为19ppg,在墨西哥湾约
17ppg)。实际作业时，蠕变的快慢可以在较低泥浆比重下降低到可以接受的程度，比较典型的值为14.0ppg。某些作业中使用偏心钻头以稍稍增加井眼直径也很有效。
煤层
煤层是很脆的地层，压缩强度低。它通常很破碎；在构造应力高的地区，当水平应力被钻头释放后煤层会连续地垮塌进入井眼，最终后果就是卡钻。很少用高泥浆比重来稳定煤层，因为煤层本身破裂压力梯度很低。关于钻煤层取得共识的做法是控制钻速，留出时间来平衡地应力、从井眼中返出块状的煤。井眼清洁非常重要------有必要在钻煤层时修正清扫用泥浆的量。当煤层钻完后，泥浆性质可以恢复正常。交替使用稠塞、重泥浆塞清扫有利于增强清扫效果------当预计煤层较薄时尤其适合。
一旦钻柱在煤层被卡但尚能循环时，经验表明在煤层附近打一个高PH值的小段塞有利于解卡。 当构造应力小而要取地质资料的煤层，必须仔细选择泥浆性能和钻进参数。根土岩和海相沉积带可以提供关于煤层有价值的资料。当用水基泥浆取芯时，必须控制滤失量，喷射速度也要尽可能降低。有证据证明这些破裂岩石可以用诸如Gilsonite或Soltex等产添加剂加以稳定。