复杂煤层段钻进时的井壁稳定性分析

针对煤层段钻进过程中极易发生井壁失稳的现象,从煤基岩的力学及物理化学性质入手,分析煤层段井壁失稳的机理。同时采用Hoek-Brown公式模拟煤岩的非连续性,计算某煤层段的坍塌密度,并利用有限元软件对计算结果加以验证。研究表明,通过Hoek-Brown强度准则计算煤层段坍塌压力当量密度的方法安全且有效。     

铝胺双重封堵钻井液在成3井二开长裸眼井段的应用

成3井是为探索侏罗系油藏而在准噶尔盆地中央坳陷部署的一口预探井,完钻井深4 821 m。二开裸眼段长3 200 m,井壁稳定难度大;西山窑组至八道湾组煤层发育,井壁失稳严重。通过使用铝胺抑制防塌钻井液,施工中采用合理密度支撑–多元协同抑制–双重封堵防塌措施,辅助相应的维护处理工艺,解决了长裸眼段和煤层段的井壁失稳难题,而且机械钻速得到显著提高。全井机械钻速7.68 m/h,创造该区块钻速新纪录。     

井壁稳定性的研究

钻井过程中的井壁失稳现象普遍,不仅增加了钻井作业的难度,而且使固井质量难以保证.井壁坍塌主要是井内钻井液液柱压力过低不能对井壁提供足够的支撑所造成,而井壁发生破裂是井内钻井液液柱压力过大而造成的.通过研究,推出不会产生井壁失稳所需的钻井液密度的计算公式,以便施工人员采用合理的钻井液,保证快速、安全地实施钻井过程.     

井壁稳定性的断裂损伤力学分析

为了研究石油工程中的井壁失稳问题,将断裂力学和细观力学相结合,给出了一种新的计算方法.根据断裂力学和微观损伤力学原理,研究了脆性岩石中含微裂纹的扩展条件、扩展方向和变形机理.由井壁附近的应力状态和岩石破坏准则,建立了井壁坍塌和地层破坏的力学计算模型,并对井壁稳定性的问题中的井壁坍塌和地层破坏进行了定量的分析,确定了钻井液密度的范围.所给出的计算结果与传统的油井工程中采用的摩尔-库仑准则所得出的结论相同.同时通过细观力学分析和考虑岩石断裂韧性的影响,提出了岩石的内禀断裂应力的概念.此概念将揭示岩石变形机理的本质,并为钻井工程设计提供理论参考依据.     

水基钻井液侵入对乌石YQ油田地层坍塌压力的影响

水基钻井液与地层相互作用易引起测井数据失真,导致据此计算出的坍塌压力不能反映地层真实情况.为此,提出了声波时差测井资料的校正方法,并针对乌石YQ油田开展了单井原状坍塌压力计算及井壁失稳分析.室内试验结果显示,钻井液会造成岩石理化性质发生改变,其中声波时差加大尤为明显.通过校正得到原状地层声波时差,进一步获得未受钻井液影响的原状地层坍塌压力.同时,WZ2段地层因水化能力强而致整体坍塌压力增大,LS2段、LS3段泥页岩微裂缝发育,坍塌压力增幅与泥质含量成正相关.建议在WZ2段地层加强水化抑制性,在LS2段、LS3段地层加强水化抑制性及封堵性能.     

井壁稳定性传统方法与有限元数值模拟对比研究

钻井过程中的井壁失稳不仅增加了钻井作业的难度,而且难以保证固井质量.井壁坍塌是井内钻井液液柱压力过低不能对井壁提供足够的支撑所致,井壁发生破裂的原因是由于井内钻井液液柱压力过大.为保证钻井过程快速、安全地进行,用传统方法建立模型,并运用ANSYS进行有限元数值模拟.通过两者对比研究,得出满足现场工程实践中可以应用的钻井液密度值.     

准噶尔盆地中部4区块井壁失稳机理研究

针对准噶尔盆地中部4区块存在的卡钻、坍塌掉块等井壁失稳难题,利用X射线衍射、岩石铸体薄片鉴定、电镜扫描等分析测试手段,对易失稳井段头屯河组典型岩样的结构和理化性能进行了系统分析,研究了该复杂地层井壁失稳机理,并分析了工程因素对井壁失稳的影响.结果 表明,该区块黏土矿物含量高,以伊/蒙混层为主,微间隙和微裂缝较发育,易发生泥页岩的局部水化分散,产生较大的水化膜斥力,使井壁失稳,易发生坍塌掉块及卡钻等井下复杂情况.     

高密度钻井液致地层坍塌机理分析

为研究高密度钻井液导致井壁坍塌的机理,分析了直井的井周应力分布规律,以及径向、周向和垂向应力随钻井液液柱压力的变化规律,得出当提高钻井液密度时,井壁沿水平最大地应力方位易发生剪切破坏;基于井周应力分布特点和Mohr-Coulumb强度准则获得了井壁最大、最小主应力分别是径向、周向应力和垂向、周向应力两种情况下的坍塌压力解析表达式,并通过一口高压井实例分析了井壁坍塌压力随井深的变化规律,证明钻井液密度过高时会导致井壁坍塌.研究结果可为钻井液密度安全窗口的设计提供理论依据.     

煤岩坍塌的特殊性及钻井液对策

在煤层气钻井中，煤岩坍塌造成接单根困难，起下钻遇阻遇卡，蹩泵等事故和井下复杂，通过煤岩力学性能测试和结构构造特征分析，分析了煤岩失稳的特殊性及钻井液和其它因素的影响，确定了煤层钻井的钻井技术液技术对策。优选出钻井液体系及配方，应用表明钾铵聚合物钻井液能有效地防止煤岩井壁失稳。     

钻井液安全密度窗口预测软件编制及应用

基于井壁稳定力学模型,结合Mohr-Coulomb准则建立了井壁坍塌压力、破裂压力计算模型,编制了"钻井液安全密度窗口预测"应用软件。该软件可利用测井资料对岩石力学参数、地应力以及地层三压力剖面进行计算,并能预测垂直与水平钻进时的钻井液安全密度窗口,能够有效指导现场施工。