地层坍塌压力预测技术在钟市地区的应用

地层坍塌压力剖面的准确确定,对于井眼稳定和安全钻井至关重要,本文建立了地层坍塌压力的计算模型,并利用江汉油田钟市地区的测井资料连续地计算了该地区的地层坍塌压力,与已钻井井径扩大率的对比分析表明,计算模型正确,能应用于江汉油田钟市地区的实际钻井中。     

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地层坍塌压力剖面的准确确定,对于井眼稳定和安全钻井至关重要。文章在建立了地层坍塌压力计算模型之后,着重研究了如何从测井信息中准确提取模型中所涉及的岩石力学参数。将该法应用到罗家寨构造LJ2井等多口井的测井资料精细解释处理中,计算出该井不同井深与不同层位地层坍塌压力及保持井壁稳定的泥浆密度。此结果应用到实际钻井中,效果良好,且实用性强,为该地区科学钻井提供了合理的泥浆密度设计依据。     

姬塬地区延长组地层坍塌压力的测井预测研究

坍塌压力剖面的准确确定,对井眼稳定及安全钻井至关重要。文章首先建立了地层坍塌压力预测模型,利用测井资料连续计算了姬塬地区延长组地层坍塌压力及其当量泥浆密度。同时结合岩石力学实验,用有限元方法预测其井壁稳定性,与已钻井扩径率的对比分析表明,计算结果与工区实钻情况相吻合且能够用于指导工区的安全钻井。通过多口井地层坍塌压力的测井计算,发现长2～长4+5段的地层坍塌压力当量密度为0.890～1.098g/cm3,个别井段坍塌严重,宜使用1.1g/cm3泥浆钻进;长6～长9段地层坍塌压力当量密度为0.890～1.079g/cm3,井壁总体比较稳定,宜使用1.08g/cm3泥浆钻进,这为工区新井的钻井设计与施工提供了理论依据。     

中江地区井壁力学稳定性研究

中江地区沙溪庙组地层在钻井过程中一直存在比较严重的垮塌现象，给该区钻井施工带来较大的技术难题和经济上造成较大损失。为弄清井壁稳定性机理，为该区钻井工程的设计与施工提供科学依据，文章从井壁应力状态角度出发，根据岩石力学理论分析和实验，利用钻井、录井、测井、测试、压裂等资料建立了计算中江地区沙溪庙组地层井壁力学系统合理的物理模型和计算方法，建立了该区地层孔隙压力、地应力、井壁破裂压力和井壁坍塌压力剖面，并在此基础上对井壁力学方面的稳定性进行了分析，发现在1600～1840m井段地层坍塌压力较高，与地层压力相当，出现了井壁扩大现象，井壁稳定性差，建议改进钻井液性能，降低地层坍塌压力。     

地层压力预测技术在准噶尔盆地钻井中的应用

准噶尔盆地东部地区存在多套不同的压力层系,给钻井工程带来了很多困难。地层压力的准确计算对于合理、经济地选用钻井液性能,防止井喷、井漏、井塌等复杂钻井情况的发生具有重要意义。为此,分析了准噶尔盆地东部地区异常压力成因机理,认为水热增压、烃类生成和黏土矿物转化不是该地区异常压力主要成因,欠压实作用才是造成该地区异常压力的主要机理。以现场测井资料和实际施工数据为基础,应用测井资料解释方法对该地区的A1井等6口井进行了地层压力预测。结果表明：奇古组以下地层存在异常高压,钻井时应提高钻井液密度来实现平衡钻井;地层压力预测值与实测值相对误差最高为4.3%,预测精度高,达到了指导现场安全钻井和井控的目的。     

福山凹陷三个压力剖面的建立及应用

进行地层三个压力预测对钻井施工十分重要 ,它是确定合理钻井液密度图版和井身结构的基础。利用自适应井壁稳定技术、邻井测井资料和钻井资料 ,系统分析了海南福山凹陷地层的三个压力剖面 ,并在花 X4井中进行了应用。现场施工结果表明 ,该方法有效地解决了流二段泥页岩地层的坍塌问题 ,该井与邻井相比钻井周期缩短 65 d。     

定向井坍塌压力上限对钻井安全密度窗口的影响

一般钻井安全密度窗口通过计算坍塌压力与破裂压力确定,钻井液密度过低会引起井壁坍塌。实际钻井情况反映,钻井液密度超过坍塌压力上限也会造成井壁坍塌。结合井壁成像测井,分析了高密度钻井液下的井周应力状态,建立了σ_z'＞σ_r'＞σ_θ'模式的坍塌压力上限计算模型,推导得出了直井的解析表达式与定向井的数值计算方法。结果显示:不论直井或定向井,对于强度低于某一临界值的地层,以传统的破裂压力作为安全密度窗口的上限将会低估井壁失稳风险;地层强度临界值的大小取决于主地应力、孔隙压力、有效应力系数。对定向井而言,坍塌压力上限随井斜角和方位角变化的敏感性较高,沿水平最小地应力方向钻进的井眼坍塌压力上限较高;随井斜角增大,坍塌压力上限与破裂压力值逐渐趋于接近。研究结果可防范高密度钻井液引起的井壁损伤和井塌现象。     

福山凹陷三个压力剖面的建立及应用

进行地层三个压力预测对钻井施工十分重要,它是确定合理钻井液密度图版和井身结构的基础。利用自适应井壁稳定技术、邻井测井资料和钻井资料,系统分析了海南福山凹陷地层的三个压力剖面,并在花X4井中进行了应用。现场施工结果表明,该方法有效地解决了流二段泥页岩地层的坍塌问题,该井与邻井相比钻井周期缩短65d。     

安棚油田地应力及安全钻井液密度范围的测井确定方法

针对安棚油田的地质特征，对地应力计算经验模型进行了优选，根据选出的地应力计算模型的理论基础和井壁岩石的破裂机理，确定出了适合安棚油田的地层破裂压力和坍塌压力的计算模型。采用测井资料计算了模型中的各种中间参数，实现了对地应力、地层破裂压力以及坍塌压力的连续计算。在此基础上，综合使用地层压力、地层破裂压力以及坍塌压力等因素确定出了安全钻井液密度范围。利用该方法对安棚油田b252和an2051井的资料进行了处理。结果表明，利用测井资料计算得到的地应力值和安全钻井液密度范围是准确的，能满足现场钻井施工的需要。     

T453井三叠系石炭系地层安全钻井液密度窗口的确定

塔河油田三叠系、石炭系地层钻井过程中井壁垮塌严重，井径扩大率太，严重影响了钻井效率和固井质量。利用三叠系、石炭系地层岩心，进行了地应力与岩石力学参数室内试验研究，并根据试验结果标定了岩石力学测井解释的模型，根据S68井的测井资料分析了其坍塌压力、地层破裂压力，建立了安全钻井液密度窗口。根据研究成果，确定了T453井三开井段安全钻井液密度窗口，推荐了现场钻井作业的钻井液密度程序。现场试验表明，严格按照设计的钻井液密度程序施工可避免井壁垮塌、缩径导致的起下钻遏阻以及卡钻等井下复杂情况或事故。     

利用地震反演技术钻前预测井壁稳定性

为有效克服钻井过程中出现的井壁失稳问题,基于褶积模型的测井约束反演方法,提出了利用地震层速度反演技术在钻前预测安全钻井液密度范围的模型。该预测模型充分利用探区内的地震记录资料,以测井信息和地质资料为约束条件,通过制作合成地震记录进行层位标定,建立初始波阻抗模型,运用宽带约束反演技术获得具有较高分辨率的波阻抗模型并最终得到速度资料。利用反演结果结合统计模型、趋势面模型、神经网络模型及岩石力学模型等常用预测模型可以实现钻前井壁稳定性预测。通过该方法反演出塔里木油田一口探井的层速度曲线,并在钻前预测出该井的安全钻井液密度范围,与实钻数据进行对比分析的结果表明,该预测方法具有良好的预测效果,可满足钻井工程的需要。     

测井—井旁地震道约束反演合成记录

在同一方程中，用已知钻井地质层位的深度作为约束条件，以测井资料构筑模型，对井旁地震道约束反演，以期得到三者均相容的合成记录、子波、反演速度及其它参数。实际应用效果令人满意，为综合应用井旁地震道与测井资料进行储层参数的横向预测打下了基础。     

气体钻井井壁稳定性分析

首先分析了用钻井液钻井时钻井液与地层的相互作用，并以多孔介质传导、吸附与扩散（水分子和水化离子）、双电层电场与电斥力为基础，建立起钻井液滤液在井周地层中的渗透运移规律和水化应力与地层强度随时间变化的规律，对地层应力应变状态受钻井液的影响进行定量化分析。并将用于校正后由测井资料得到的围岩强度性质及应力状态，从而得到气体钻井条件下井周地层的强度性质及应力状态。最后选择适当的强度准则，形成气体钻井井壁稳定性分析模型系统。以七里北1井的测井资料为基础，运用该模型系统分析了七北101井气体钻井井段的井壁稳定性，其结果与该井钻井实际情况一致，表明该模型系统是准确、可靠的。     

井壁稳定性实时预测方法

为有效解决钻井过程中的井壁失稳问题,根据地震和测井信息之问的密切联系,建立了基于地震属性的实时井壁稳定性预测模型.该模型综合利用地震、测井和地质资料,从待钻目标井和已完钻邻井的井旁地震记录中分别提取最优地震属性组合,运用小波神经网络建立已钻井地震属性与测井数据之间的分层映射关系模型,利用当前待钻地层的地震属性并选取相应的映射模型实时预测钻头以下地层的声波和密度测井曲线.基于预测结果结合井壁稳定力学模型计算待钻层段的孔隙压力、坍塌压力和破裂压力,进而预测安全钻井液密度范围.塔里木油田的实际应用表明,该预测模型具有良好的实时操作性能,测井曲线、地应力、孔隙压力、破裂压力和安全钻井液密度范围的预测精度均较高.图5表1参21     

渗流对欠平衡钻井井壁稳定性的影响

欠平衡钻井过程中井壁稳定是保证欠平衡钻井成功的关键。在常规钻井时，井壁不稳来自力学和化学作用，而欠平衡加大了这些作用机理。在欠平衡钻井过程中，地层流体不断流入井内，井眼形成后井筒周围的应力将伴随地层流体的渗流而重新分布，进而影响井壁的稳定性。文章将由原地应力产生的应力与地层流体向井眼径向渗流产生的应力叠加而求得了欠平衡钻井井周应力的解析解，运用Mohr-Coulomb强度准则建立了欠平衡钻井坍塌压力的计算式。计算结果表明:在欠平衡钻井过程中，考虑地层流体在岩石中的渗流作用后、地层坍塌压力更大即井壁更易失稳，应用于塔中722井的井壁稳定性分析表明，理论结果与工程实际吻合，说明了模型的正确性，可进一步推广应用。     

渤中A3井井壁稳定技术研究

该文对BZ-A3井的钻井问题和井壁稳定性进行了分析和研究。BZ-A3井在钻进过程中遇到了大量的问题,并导致了两次侧钻及相应的经济损失。该文通过分析已有测井数据,建立井壁稳定岩石力学模型,进行井壁稳定性分析,发现由于使用了过低密度的钻井液,BZ-A3井及两次侧钻的井壁破坏范围大,而且井壁崩落弧长大于90°,这样就导致了较大的页岩块从井壁脱落甚至井壁垮塌,从而引起严重的卡钻问题;采用Eaton法进行了地层孔隙压力的计算,分析结果表明东营组及沙河街组存在明显超压,主要超压机制为欠压实及生烃,最大孔隙压力为1.4～1.5 g/cm3;基于孔隙弹性模型开展了水平地应力的计算,确定水平最大地应力方向为N65° E,这与该区块的地质构造和世界地应力图是一致的。该文找到BZ-A3井井壁失稳与卡钻的机理,对钻井泥浆密度提出建议,以帮助避免此类事故在今后本区块调整井钻井作业时重复发生。     

区域油田地应力及井壁稳定性综合预测方法

基于地质统计原理,提出一种综合利用地震和测井资料预测区域油田地应力和待钻井井壁稳定性的方法:首先利用测井和测试资料,精确计算已钻井处的地应力;同时,从三维地震记录中提取并优化地震属性,将油田地应力作为区域化.变量,根据地震和测井信息之间良好的空间相关性,通过贝叶斯克里金方法,计算所研究区块的三维地应力数据体.在此基础上...     

高温高压储层安全钻井液密度窗口确定技术

井壁温度变化和井壁渗流对高温高压储层安全钻井液密度窗口的影响不容忽视,而确定钻井时安全钻井液密度窗口的常规方法中没有考虑井壁温度变化及井壁渗流的影响,为安全钻井带来了隐患。为此,依据孔隙热弹性小变形应力叠加原理,从附加温变应力场以及附加渗流应力场作用下井周应力场计算出发,结合地层的强度准则,建立了综合考虑井壁温度变化及井壁渗流情况下高温高压储层坍塌压力、破裂压力的计算模型,并分析了井壁温度变化及井壁渗流对安全钻井液密度窗口的影响规律。为高温高压储层安全钻井液密度窗口的设计提供了依据。