谈谈定向井井壁稳定问题

从岩石力学、地球物理测井、工程录井、环空水力学和钻井液化学等方面分析定向井井眼稳定问题,建立地层孔隙压力剖面、地层坍塌压力剖面和地层破裂压力剖面,以实现对钻井液性能、井身结构及其它工程参数的优化设计。     

深部岩石力学与深井钻井技术研究

深部地层防斜打直问题和深部硬地层快速钻进问题是深井、超深井钻井中两大技术难越，是制约深井、超深井钻井发展的技术关键。深部井眼岩石力学的研究，特别是深部井眼岩石可钻性和岩石各向异性的研究，是解决深井、超深井钻井关键技术的重要课题。文章充分调研了国内外深井、超深井钻井状况，分析深井、超深井钻井存在的主要技术难题、钻井岩石力学在深井、超深井中的应用状况、深井、超深井钻井的关键技术及钻井岩石力学在深抖、超深井钻井中的作用，分析了深部岩石力学在深井、超深井钻井中的井眼稳定技术、井斜控制技术、高效破岩技术和地层压力的钻前定量预测等关键技术上的发展前景。     

力学温度和化学耦合作用下泥页岩地层井壁失稳研究

为减少泥页岩地层,特别是高温-高压泥页岩地层的井眼失稳问题,将泥页岩地层视为孔隙介质,在综合考虑岩石特性、井眼周围三维地应力、化学及热效应等因素对泥页岩地层井眼稳定的影响的情况下建立了井眼周围有 效应力计算模式,通过有限差分法进行求解。结合地层失效准则,得到了温度、渗流以及岩石特性对坍塌压力和破裂压力的影响规律。研究的结果表明对低渗透率的泥页岩来说,热效应以及化学反应在确定钻井液密度窗口时起到重要作用。计算结果对实际钻井有理论上的指导意义。     

全波列声波测井在地应力分析中的应用

以阵列全波列声波测井资料为主,结合常规测井、高分辨率地层储角测井资料以及ＰＦＴ地层压力测井资料对地层岩石综合力学机械特性进行了深入的分析。在正确、合理地处理资料并计算数据的基础上,重点讨论了岩石破裂压力在井眼稳定性分析中的应用。特别是钻井过程中钻井液比重的确定。利用数理统计的方法得到了区域性声波阻抗与横波时差的经验公式,对于没有进行全波列声波测井的井也可以由该公式计算出横波时差,从而进上步求出岩石     

煤系地层坍塌压力预测与井眼轨迹优化

由于煤岩割理交错发育,采用常规井眼坍塌压力预测模型不能准确指导钻井作业,甚至有可能引发井壁失稳事故。通过分析煤岩理化性能和微观结构,确定井壁失稳类型以力学失稳为主;结合弹性力学、岩石力学、单一弱面破坏准则等理论,建立了煤岩地层水平井坍塌压力计算模型;以DB-X01井、DB-X04井与红河油田煤层段为例,根据所建模型进行井眼轨迹优化,得出最佳钻进井斜角与方位角;结合DB-X01井J₂kz煤层,分析了割理产状、地应力机制以及井眼轨迹对坍塌压力的影响,为煤系地层水平井井眼轨迹优化研究提供参考。     

在裂缝地层中为稳定井眼而进行的加固方法的调查研究

在过去的十多年中,在压裂及不稳定地层中钻井存在一定挑战性,特别是在井眼稳定方面.若要井眼稳定,需要仔细考虑井下应力、岩石强度、孔隙压力、井眼流体压力、钻井液特性等因素.井眼稳定问题在裂缝地层中更加复杂和关键,因为与其他类型的岩石相比,需要考虑更多的因素.在裂缝地层中,岩石的楔入运动造成了井眼不稳定现象,而裂缝在井眼不稳定方面起到了很重要的作用.目前,仅有较少的关于裂缝地层稳定性及加固方法方面的研究.预防井眼不稳定常用的方法是增加钻井液密度以支撑井壁.然而,允许的泥浆密度窗口限制了可用的泥浆密度范围.加固作业能使破裂压力曲线上移,破坏压力曲线下移,从而加宽了泥浆比重窗口.在破坏压力与破裂压力之间较大的允许限度使得泥浆压力调整余量更大,保证了更加安全的钻井施工.微流量控制解决了破坏压力梯度和破裂压力梯度之间数值太接近的问题.高能激光具有较高的机械钻速;由于用额外的电缆连接到井底钻具组合,因此数据采集率高;一趟钻完成钻完井作业.它们是提高井眼稳定性的最新技术.     

垂直井眼井眼稳定的理论分析

在弹塑性力学理论的基础上，分析了直井井眼周围岩石的应力分布，推导出了井眼稳定的理论方程，建立了地应力、岩石抗拉强度、抗压强度和钻井液密度的关系式，并提出了作者的一些观点和看法     

预测井眼稳定性的力学化学耦合方法

在井眼力学稳定性评价的基础上，将硬脆性页岩水化后岩石强度等参数的变化规律用于页岩水化前后坍塌压力变化的对比分析，结果表明，地层坍塌压力当量密度随页岩水化程度的增加逐渐升高。给出了预测井眼稳定性的力学化学耦合方法，并将该方法应用于现场生产中，取得了较好的预测效果     

椭圆形井眼的井壁稳定分析

本文分析了由井眼崩落造成的椭圆形井眼的井壁稳定问题,推导出了椭圆形井眼的地层破坏压力和地层坍塌压力的计算式,结果表明椭圆形井眼的破裂压力和坍塌压力都比圆形井眼大,从而提高了钻井液密度的设计下限。     

椭圆形井眼的井壁稳定分析

本文分析了由井眼崩落造成的椭圆形井眼的井壁稳定问题，推导出了椭圆形井眼的地层破坏压力和地层坝塌压力的计算式，结果表明椭圆形井眼的破裂压力和坝塌压力都比圆形井眼大，从而提高了钻井液密度的设计下限。     

基于井眼坍塌角度和坍塌深度预测模型的泥岩水平段井壁稳定性评价方法

在水平井钻进过程中，泥岩水化会导致岩石强度逐渐降低。目前依据临界坍塌压力确定的钻井液密度只能维持初始阶段井眼平衡，难以保持整个钻进过程中水平井井壁稳定。为此，根据线弹性岩石力学理论，结合Mohr-Coulomb准则，建立了泥岩水化后的井眼坍塌角度和坍塌深度模型，分析不同地应力作用下井眼的破坏程度和扩径率。结果表明，井眼坍塌深度随着岩石强度衰减而增大，总体坍塌面积增大；随着岩石浸泡时间增加，岩石强度和弹性模量逐渐减小，岩石泊松比和内摩擦角逐渐增大，适时调整钻井液密度才能减少岩石强度衰减造成的井眼坍塌。在一口水平井案例应用中，利用建立的岩石强度衰减井眼扩径率模型，设计了井眼扩径率与合理钻井液密度匹配图版，根据该图版适时定量调整钻井液密度，可有效改善井眼坍塌风险。该方法可为水平井地层强度衰减的井壁稳定评价及合理钻井液密度设计提供理论依据。     

地层压力预测技术现状及发展趋势

结合前人研究成果，提出现有地层压力预测方法在理论及实践检测方面的缺陷，并研究其应用条件。针对现有地层压力预测方法的不足之处，指出地层孔隙压力评价法的发展趋势：从岩石力学的角度出发，分析岩石受力平衡公式，将欠压实和其他异常压力成因综合表达在定量公式中，用有效应力定理反映异常超压形成的宏观机理。     

三个压力技术在辽河双南地区的应用

针对辽河油田双南地区钻井施工中经常出现井塌、大段划眼、卡钻等复杂情况造成钻井速度慢、费用高的现象，从力学角度分析了地层孔隙压力、坍塌压力和破裂压力(以下简称“三个压力”)，建立了该地区的三个压力剖面和三个压力的等值分布图，得出三个压力的分布规律，用实例分析了该地区出现钻井事故的原因，为提高该地区的钻井速度，降低开发成本，提供了一套行之有效的方法。     

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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。     

椭圆形井眼及其稳定性的研究

在圆形井眼周围岩石应力分布及井壁岩石变形的计算中,得到了椭圆形井眼的曲线方程。从理论上解释了椭圆形井眼的成因。提出了用椭圆形井眼长短轴半径和地层的力学参数来计算地层应力的新方法;进而通过对椭圆形井眼周围岩石应力分布的分析,对不同岩性的地层确定了不同的井眼稳定性条件。(?)此基础上,提出了在保持井壁稳定的条件下实行近平衡钻井的原则以及为此所需的泥浆密度使用范围。这对于保护油气层、降低钻井成本及提高钻井质量都具有指导意义。     

等效深度法在油藏开发中的应用

该文介绍了等效深度法的原理和方法，提出了用等效浓度法计算超压地层的原始压力。在此基础上，利用Eaton方程的基本形式，结合所研究油田的岩石力学参数和特性，计算了超压层的地层压力和岩石的破裂压力。并以万4－9井为例，用文中提出的方法对该井的压裂效果进行分析，找出了压裂不成功的主要原因。     

已出版文献中有关异常压力的综述：对研究压力封存箱的意义

异常压力现象作为研究的焦点已经顷历了近４０年，迄今为止大多数的研究都与以下两方面有关：一是地层超压的探测；二是异常压力的产生过程，不均衡实和烃类的生成／成熟两个过程基本上解释了世界范围内观察到的大多数超压岩石，由于异常压力经常与欠压害岩石有关，因此许多不同的基于欠压实测量（包括地层压力测试）的技术被间接地用于探测异常压力。而地层压力测试只有多孔，可渗透的储层型岩石中可以进行，间接技术只有厚的页央层     

厚壁地层裸眼垂直裂缝破裂压力研究

地层破裂压力是压裂增产作业十分关注的一个技术问题,从压裂问世以来,人们就不断的对破裂压力进行研究,也提出了不少破裂压力计算方法,文章介绍了一种破裂压力计算新方法,这种方法从井眼内流体压力改变引起厚壁筒径向应力、周向应力变化,从而使厚壁筒周向应力由压应力逐渐变为拉应力,拉应力大于岩石抗拉断裂强度而使岩石发生破裂从而得出破裂压力计算公式,通过这个公式不仅可以计算破裂压力,还可通过破裂压力来计算厚壁筒地层的其它岩石参数。     

盖层突破压力的计算方法及应用

简要介绍了盖层突破压力的计算方法及盖层的评价方法.以实验数据为依据,建立了盖层突破压力与泥浆总孔隙度的关系.利用力学特性计算出相应的岩石力学参数、地层应力参数,并建立了地层应力状态下计算毛细管压力的力学模型,使计算结果更接近于地下实际情况.通过对LN、GD等几个地区10几口井盖层突破压力的计算,评价了各盖层的质量,对地质家及测井解释人员分析油气聚集及运移提供了帮助.     

地层破裂压力测井预测的统计模式研究

目前计算地层破裂压力的理论模型或公式较多，但缺乏能直观反映地层破裂压力随测井计算的岩石力学参数变化的统计模型。该文基于地层破裂压力与岩石力学参数的关系，优选出对地层破裂压力影响较大的杨氏模量、体积弹性模量、泊松比及深度等四个参数作为建立统计模型的输入变量。同时利用BP神经网络和多元回归分析法对碳酸盐岩地层实测破裂压力数据进行统计建模和预测研究。结果表明，多元回归模型形式简单直观，易于使用，但精度不高；而BP神经网络模型复杂，建模较难，但预测的地层破裂压力误差小，精度高。两种统计模型都不失为预测地层破裂压力的可行方法。