硬脆性泥页岩井壁稳定问题研究

含节理裂隙的硬脆性泥页岩井壁坍塌是钻井工程中的难题。本文应用损伤力学理论,从岩体的变形能出发,建立了节理裂隙岩体的弹性损伤--断裂力学模型。由裂纹变形能推导出含节理裂隙的硬脆性泥页岩等效弹性损伤柔度张量,并推导出含节理裂隙岩体的真实应力求法。此力学模型将节理面几何特性与宏观力学特性联系起来。在预测此类岩石保持井壁稳定的泥浆密度时,只需知道损伤参数和完整岩石的强度参数,即可求出防止井壁坍塌的泥浆密度。     

泥页岩井壁稳定耦合研究

从实验和理论研究2个方面,对近年来国内外泥页岩井壁稳定耦合研究的现状进行了分析.目前,泥页岩井壁稳定耦合研究主要有3种方法:一是通过泥页岩水化实验和吸水实验,用热弹性比拟法研究由于含水量变化引起的水化应力;二是通过压力传递实验,用非平衡热动力法研究化学渗透作用引起岩石内部孔隙压力变化而导致的附加应力;三是通过压力传递与水化实验,用总水势法研究基于膨胀机理和耦合渗透流动而导致的膨胀应力.通过分析认为,泥页岩井壁稳定的研究虽然取得了一定成效,但仍然存在着复杂的问题和不足,还需要进一步深化机理和应用方面的研究.     

硬脆性泥页岩井壁稳定研究进展

硬脆性泥页岩的井壁失稳是制约深层油气资源和页岩气等非常规油气资源有效开发的关键问题。基于此,从硬脆性泥页岩的基本特征出发,根据其组成成分和结构特征的差异,总结了纯力学、渗流– 应力耦合和渗流– 应力– 化学耦合3 种井壁稳定基本分析方法及各自适用条件。研究了硬脆性泥页岩4 种力学失稳机制、钻井液侵入裂缝的驱动作用、存在和不存在活性黏土矿物情况下强度弱化机制以及不同裂缝形式下的井壁稳定计算模型。指出硬脆性泥页岩基质和裂缝充填物中是否含活性黏土矿物及裂缝的分布规律是影响井壁稳定分析的关键因素,从微观角度描述多场耦合作用下硬脆性泥页岩裂缝扩展连通导致井壁失稳的渐进过程将成为未来研究的热点和难点。     

泥页岩渗透水化井壁稳定分析

钻井过程中,由于水基钻井液化学渗透作用的影响,泥页岩井壁更加不稳定。钻井液与地层水不仅存在压力差,而且还存在渗透水化,这些因素都成为控制泥页岩井壁稳定的重要考虑因素。本文建立力学-化学耦合作用下井壁周围应力分布模型,采用有限差分法求解该模型,得出井壁周围应力分布,利用破坏准则计算井壁坍塌压力,得出合理的防塌钻井液密度,研究井周应力分布和坍塌压力的时间效应,对实际钻井有一定的理论指导意义。     

硬脆性泥页岩井壁稳定评价新方法

以伊利石、伊蒙混层为主的硬脆性泥页岩微裂缝发育,容易引起井壁失稳,一直未能找到很好的评价方法。因此,建立对硬脆性泥页岩井壁稳定的评价手段十分迫切。介绍了一种新型的硬脆性泥页岩井壁稳定评价方法——微裂缝的模拟及其封堵。室内利用加工的3种岩心模拟出了1~50μm的微裂缝,分别研究了流速、围压和裂缝宽度之间的关系,并用不同介质对不同宽度的裂缝进行了封堵试验,构建的硅酸盐钻井液体系对3种岩心的封堵效率均达到90%以上。试验结果表明:该方法具有一定的可行性,对提高钻井液体系的封堵能力有一定的指导作用。     

泥页岩井壁稳定研究及在临盘地区的应用

从岩石力学和物理化学两个主要因素简要分析了井壁失稳的机理，指出泥页岩井壁失稳是由力学与化学两方面因素共同作用的结果。钻井液与泥页岩存在化学势差，并改变了井壁附近的孔隙压力，降低岩石强度。借助于井壁处有效应力的变化,将泥页岩与钻井液相互作用时页岩水化所产生的力学效应与纯力学效应结合起来，计算出任意井斜方位井眼围岩应力状态，利用测井资料求出有关岩石力学参数和Mohr Couloumb准则，计算得出防塌的临界钻井液密度。     

泥页岩井壁稳定力学与化学的耦合研究

基于井壁失稳的根本原因在于力(包括地应力和化学力)的作用观点,研完了垂直井中井壁稳定力学与化学的耦合作用。通过试验得出了模拟井下环境中井眼周围泥页岩与钻井液相互作用的规律,得到了地层水化效应模型、井壁周围泥页岩吸水量与距离和时间的关系式以及泥页岩水化膨胀应变与吸水量的关系等。最后,提出了水化作用下井眼周围泥页岩应力的简便计算方法,即:①求解由吸水膨胀引起的井壁周围泥页岩应力分布,②根据有限元方法计算由地应力的非均匀性引起的井壁周围泥页岩应力分布,并迭加到①中求解的应力中去。指出在计算中应考虑不同距离处因井眼周围泥页岩含水不同而引起的材料力学参数的变化。     

泥页岩渗透水化作用对井壁稳定的影响

钻井过程中,当存在水基钻井液化学渗透作用时,泥页岩井壁将更加不稳定.建立了力学-化学耦合作用下井壁周围应力分布模型,通过采用有限差分法对该模型求解,得出了井壁周围应力分布,通过利用破坏准则计算井壁坍塌压力,得出了合理的防塌钻井液密度,同时研究了井周应力分布和坍塌压力的时间效应.研究表明,泥页岩地层的膜效应较好时,渗透水化作用越大,膜效应不存在时则不发生渗透水化作用;维持泥页岩井壁稳定所需的防塌钻井液密度是随时间增大而增大,当使用钻井液溶质浓度低时,破坏发生在地层内部,需使用高密度钻井液防止井壁坍塌,对于过平衡钻井,当使用高浓度钻井液时破坏发生在井壁,对实际钻井有理论指导意义.     

泥页岩井壁不稳定机理及其防治措施综述

引起泥页岩井壁不稳定的原因多种多样,本文以国内外近期文献为基础,重点讨论与钻井液有关的泥页岩井壁不稳定机理及其防治措施。长期以来,人们认为,泥页岩中的蒙皂石粘土组分几乎是其在液相环境下不稳定的唯一原因。然而,后来的研究却发现,许多水不稳定页岩中只含有极少量的或根本不含蒙皂石粘土。本文所介绍的溶解作用机理很好地解释了四种与页岩稳定性有关的地质现象。即便是含有较多的膨胀性粘土矿物的泥页岩,在温度、压力较高的深层条件下也主要表现为溶解作用,膨胀作用只是第二位的。钾离子和高分子聚合物是非常好的稳定剂,但对于不同类型的泥页岩,其作用机理不同。对膨胀性泥页岩,钾离子的主要作用是压缩双电层和减小水化力,聚合物的主要作用是增加桥接力;对于非膨胀性泥页岩,聚合物的作用主要是以成氢键的方式把粘土颗粒束缚在一起,钾离子的作用主要是增加聚合物的吸附性;对于硬脆性(裂缝性)泥页岩,由于其不稳定机理主要是泥浆滤液沿裂缝和层理面等的表面水化作用,所以,钾离子的作用主要是封堵微裂缝,聚合物的作用主要是吸附和包裹粘土和在井壁上形成光滑的薄膜。异常压力泥页岩井壁不稳定的机理及其防治措施比较简单,及时而准确的异常压力及其程度预测是解决问题的关键。     

PREDICTION OF RUNNING FORCES IN HIGH CURVATURE WELL BORES USING FINITE ELEMENT ANALYSIS AND ARTIFICIAL NEURAL NETWORK

Estimation of the vertical force at the kick-off point (k.o.p) is of major concern to field engineers involved in horizontal drilling. Prior knowledge of the level of magnitude of the vertical force assists engineers in selecting appropriate hole paths to be drilled in order to minimize the risk of pipe failure. Current methods employed to approximate the vertical force are based on simple mathematical models that are not necessarily representative of field conditions. This paper presents a new approach based on the use of Artificial Neural Network (ANN) to predict the vertical forces at the k.o.p, which is required to push pipes through curved hole sections. The artificial neural network learns the relationship between field variables and the vertical forces through generated results using a finite element package and offers a quick and efficient way of estimating vertical forces at the k.o.p for various field conditions. The effect of pipe stiffness, hole radius (build-up rate), hole roughness, and the horizontal drag force applied at the end of build (e.o.b) are investigated. The finite element analysis and ANN results showed that the running force variation at the k.o.p increases as the horizontal force, buildup rate and drag increase. The results also showed that the pipe stiffness has negligible effect on the variation of running force at high buildup rate whereas a significant effect is observed at low buildup rate.     

新疆油田滴西12井区集油管线的设计

分析了原油性质、出油温度、气油比及产液量、含水率、集油管管材和管线的长度对原油集输的影响。低蜡低凝点低粘度的原油易于实现原油的集输;较低的出油温度、低气油比及产液量、低含水率和较长距离的集油管线难于实现原油的集输;光滑的集油管线内壁,摩擦阻力小易于实现原油的集输。以新疆油田滴西12井区某区块为例,确定了该区块的管道规格、加热形式和防腐保温措施。     

HW801天然气藏欠平衡水平井钻井技术

HW801并是新疆油田第一口天然气藏欠平衡长位移水平井,其水平段长超过1000m,并且采用欠平衡钻井方式完成.该井施工涉及长水平段轨迹控制、全过程欠平衡工艺、低密度钻井液及天然气藏保护等多项新工艺技术的应用与结合,本文主要是从HW801井的钻井设计与施工的几个关键技术环节进行介绍,为今后类似井的钻完井提供可借鉴的成功经验.     

陆内前陆盆地的复合动力演化研究--以库车陆内前陆盆地为例

陆内前陆盆地是我国西部广泛发育的一种盆地类型，它的发育是在远离洋陆碰撞俯冲带的大陆内部的“盆”“山”耦合过程，此“盆”“山”耦合动力演化过程的受控因素是极其复杂的。本文从中国大地构造的复杂性入手，分析了陆内前陆盆地动力演化过程受控因素类型：即多期构造作用综合应力场、A型俯冲作用、岩浆作用、热膨胀作用、重力滑动作用、地壳厚度影响、差异压力影响以及拆沉作用造成的回弹等，对这些作用因素的影响机制以及联合作用进行了讨论，并以库车陆内前陆盆地的动力演化为例进行了分析。这些影响因素的联合作用对动力演化过程的影响不容忽视，只有同时考虑这些因素才能更好的认识其动力学机制和发展过程，但在联合作用的研究方面程度较低，因此探讨这些因素对陆内前陆盆地动力演化过程的联合作用较有意义。     

新疆油田稠油热采井固井完井技术

近年来新疆油田稠油油藏开采技术得到了迅速发展,由以前单一直井开发,现在发展为直井、常规水平井、鱼骨型分支水平井、SAGD平行水平井多种井型开发。本文主要从固井完井工艺方面对新疆油田稠油油藏开发技术进行介绍,并针对鱼骨型分支水平井完井方式存在的不足提出了几种推荐方案。     

吐哈油田油井水泥外加剂应用概况

介绍了吐哈油田历年来应用的油井水泥外加剂，包括减轻剂、分散剂、缓凝剂、防气窜剂和降失水剂的组成，性能和应用情况。     

库车前陆盆地下侏罗统成岩作用

下侏罗统阳霞组和阿合组为库车前陆区的主要储层之一，为了证明成岩作用是控制储层发育的主要因素，文章通过野外露头及普通薄片、铸体薄片、扫描电镜和阴极发光等微观特征的研究，分析认为对储层影响较大的成岩作用是压实作用、溶蚀作用、胶结作用和破裂作用，其中压实作用是原生粒间孔隙的主要破坏者，溶蚀作用是储集空间的主要生产者。该储层主要发育4类成岩相：破裂--溶蚀相、溶蚀相、压实--溶蚀相和压实相，其中破裂--溶蚀相区的储层最有利，主要分布于吐格尔明及明南地区；而压实相区为非储层区，主要分布于依奇克里克构造带的西侧和吐孜洛克构造带南部。     

大庆油田基础井网全面转抽后稳产途径的探讨

依据杏树岗油田北部的生产数据,采用历史拟合、数理统计等方法,分别整理出采液指数和吸水指数与含水率、地层压力、流动压力、注水压力等因素的定量关系。提出了大庆油田基础井网全面转抽后高含水期的稳产途径是:以不断提高产液量为中心,通过强化注水系统恢复和保持地层压力,在较高压力下保持注采平衡,并在不断提高产液量的过程中,加强分层注采强度的调整,控制含水上升速度。     

新疆油田鱼骨型分支水平井完井工艺技术

鱼骨型分支水平井是水平井技术的进一步发展和完善,是一种用于新区改善开发效果和老油田开发后期提高采收率的重要手段.新疆油田近年来在油藏地质研究和工艺技术研究的基础上,开始将该技术运用于油田开发建设.介绍了近两年新疆油田的鱼骨型分支井完井现状,并初步探讨了完井技术的发展趋势.     

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四川目前生产的天然气中含硫天然气占７１％，而含硫天然气对高强度钻杆会产生硫化物应力腐蚀玻裂，因此，在含硫气井进行钻杆测试时，应重视钻杆的安全问题。文章探讨了高强度钻杆硫化物应力腐蚀玻裂的机理和影响钻杆脆断时间的各种因素，并提出在一定的条件下，高强度钻杆在含硫气并中进行测试是安全的。采用向钻杆内加缓蚀剂或内涂层钻杆，防硫油管测试，钻杆测试更加安全。建议继续开展高强度钻杆硫化物应力腐蚀玻裂时间的试验研究，以确定合理的钻杆测试安全时间。