考虑损伤和孔隙压力的油井井壁稳定条件

将岩石视为多孔介质 ,考虑孔隙压力和井壁损伤 ,应用弹塑性理论和损伤力学 ,导出了井壁围岩的应力分布规律 ,并根据极值点失稳理论提出了井壁稳定条件。分析了临界损伤区深度和临界载荷随E/λ、内摩擦角、有效孔隙率的变化规律     

孔隙流体性质对井眼围岩应力分布的影响

根据渗流力学以及弹性力学理论,求解了孔隙流体为宾汉流体时的井眼围岩应力分布状态.通过计算表明,孔隙流体性质对井眼围岩的应力分布产生很大的影响.孔隙流体为宾汉流体时,由于受到启动压力梯度的影响,周向应力值比孔隙流体是牛顿流体值小,径向应力值比孔隙流体是牛顿流体时大,孔隙流体性质所产生的影响不可忽略.     

孔隙压力变化对地应力的影响研究

在开发井的生产过程中,地层孔隙压力降低的同时,地层的破裂压力也在降低,这是由地层孔隙压力的变化导致地应力,特别是两个水平主地应力产生了变化引起的.推导出了两个水平主应力随地层孔隙压力变化的理论公式和地层破裂压力、坍塌压力的预测公式,计算了大港油田马东区块开发前后的两个水平主应力、地层破裂压力、坍塌压力,证明了这些公式的可靠性.     

基于有效应力法的碳酸盐岩地层孔隙压力测井计算

利用测井资料预测地层压力是一条比较有效的途径。目前,砂泥岩剖面地层压力的预测技术比较成熟,而碳酸盐岩剖面的地层压力预测仍存在一定问题。针对碳酸盐岩地层孔隙压力预测相对较难这一问题,基于碳酸盐岩地层沉积压实机理,提出了利用有效应力法预测地层压力的方法,并重点讨论了模型中的横波时差和岩石泊松比的测井求取方法。利用该法对川东地区LJZ构造LJ5井等井的碳酸盐岩井段的测井资料进行了地层压力预测处理,获得了比较满意的效果。应用表明,该法从测井信息中提取的碳酸盐岩地层压力是可靠的,精度高、实用性强,且避免了在碳酸盐岩剖面中采用等效深度法预测地层压力时需要寻找纯泥岩层来构建正常压实趋势方程的难题。其结果可以用于碳酸盐岩井段三个地层压力剖面的建立和钻井液密度的设计。     

各向异性度对水平井井壁稳定性的影响

本文使用软件Matlab编程计算不同各向异性度井壁处最小主应力分量,然后通过拉伸失效准则和剪切失效准则来分析水平井壁的稳定性。结果表明:在不同的各向异性度下井壁切应力、最小主应力分布值之间都存在明显的差距,在应力最大值和最小值处这种差距体现得最为明显;对于不同各向异性度,最小主应力分布几乎与各向同性的应力分布一致;随着各向异性度的增加,井壁的拉伸失效趋势增加,而剪切失效趋势减小。     

滤饼质量对井壁周围应力和井壁稳定性的影响

无论是过平衡钻井,还是欠平衡钻井过程,都可能导致井周围地层孔隙压力改变,这样就使通过假定地层孔隙压力恒定而得到的井壁周围应力分布和地层的安全钻井液密度范围与实际偏离。滤饼质量直接影响到井壁附近地层的孔隙压力,定量地分析了滤饼质量对井周地层径向应力、切向应力、轴向应力和剪应力的影响。结果表明:一方面随着滤饼质量的提高,井筒内钻井液液柱压力对井壁地层的支撑作用逐渐增强,井壁地层抗剪切垮塌的能力相应提高,井壁稳定性变好;另一方面,地层颗粒间的接触应力逐渐增大,岩石抵抗张性破裂的能力增强,地层的破裂压力提高,井壁稳定性变好。滤饼质量好坏对低渗透地层的影响尤其显著。     

利用声波时差检测地层孔隙压力的新方法

分析了声波时差资料的影响因素,介绍了进行预处理的方法,并根据有效应力定理,利用声波时差资料建立了地层岩石应力-应变关系的物理模型和压力计算的力学模型。计算过程为:1.利用声波时差测出声速;2.利用声速求出有效应力;3.利用密度测井方法计算出上覆岩层压力;4根据上覆岩层压力和有效应力求出地层孔隙压力。通过在塔里木盆地的大宛齐、羊塔克等地区的应用研究表明,预测粘度高,满足工程要求。该方法与"传统方法"相比,其最大特点是不需建立趋势线,大大减少了人为因素对检测结果的影响,适用于连续和非连续沉积地层的压力评价需要。     

页岩气储层井周孔隙压力传递数值分析方法

由于页岩基质致密、层理和裂隙发育、富含黏土矿物,使得页岩具有超低渗透、各向异性和水敏等特性,钻井液与页岩接触产生的水化作用引起自由水在页岩中传输,从而导致井周孔隙压力不断变化,但现有方法并未考虑页岩物性特征的影响。为此,基于非平衡热动力学理论,建立了各向异性页岩的井周压力传递数学模型及有限差分求解方法,分析了井周压力分布特征、传递规律及影响因素。结果表明,各向异性页岩井周压力分布与井周角有关,并以主方向呈对称分布;钻井液化学作用对井周压力传递的影响显著,低浓度钻井液情况下井壁附近孔隙压力显著增加,而高浓度钻井液情况下却显著降低,井周压力传递集中在1倍井径范围内;井周孔隙压力的增加不利于井壁稳定,而孔隙压力的降低有利于井壁稳定;溶质扩散系数越小、膜效率系数越大、水力扩散系数越小,则井壁附近孔隙压力变化幅度越大;反之,孔隙压力变化幅度越小。该方法比常规方法更符合实际,且更加实用。     

各向异性条件下岩石力学参数对井壁应力的影响

为了使井壁应力计算值更贴合井下实际工况,本文基于广义平面应变假设和连续均匀线弹性理论,建立了各项异性岩石地层的井壁应力计算模型,并使用软件Matlab编程计算不同力学参数井壁处的应力,分析不同各向异性力学参数在何种情况下可以做各向同性假设,以便更准确的确定井壁应力,使井下工作顺利开展。     

致密砂岩微观孔隙结构参数对有效应力变化的响应

致密砂岩气层孔喉细小，开发过程中孔隙压力下降导致储层孔喉体积压缩，使得气层渗透率快速降低，储层损害问题十分严重。鉴于常规毛细管压力测试不能反映开发中有效应力增加时储层岩石孔隙结构的变化情况，故引入有效应力单面进汞毛细管压力测试对原地应力条件致密砂岩孔喉分布规律进行研究。测定有效应力为5 MPa、15 MPa和25 MPa的单面进汞毛细管压力参数，并与相应常规四面进汞样毛细管压力曲线参数对比，结果表明同一汞饱和度条件下单面进汞毛细管压力高于四面进汞，毛细管压力曲线表现为向右向上发生偏移，且随有效应力增加曲线的偏移程度增大。与四面进汞相比较，单面进汞排驱压力和饱和度中值压力增加，最大进汞饱和度降低，孔喉分布单面进汞孔喉偏粗部分体积比例减少、偏细部分体积比例增加，孔隙度及渗透率值大大降低。对具有应力敏感特征的致密砂岩气层的开发而言，储层评价和储层保护技术方案设计应考虑原地有效应力条件下的孔隙结构参数。     

一种计算地层压力下降岩石压缩系数新方法

根据岩石的孔隙体积压缩系数Cp和孔隙压缩系数C定义,引入岩石体积应变εV,推导出地层压力下降岩石压缩系数理论关系,提出了一种计算地层压力下降岩石压缩系数新方法,并结合模拟有效压力增加岩石变形实验,通过将地面实验数据转换为地层条件孔隙度变化数据,并实例计算了地层压力下降岩石的孔隙压缩系数和孔隙体积压缩系数变化规律。应用结果表明,该方法与常规方法计算结果吻合性很好。     

Determination of magnitude and orientation of the in-situ stress from borehole breakout and effect of pore pressure on borehole stability — Case study in Cheshmeh Khush oil field of Iran

The detailed profile of the orientations of borehole breakouts as a function of depth were investigated in wells CK-8 and CK-9 in the Cheshmeh Khush oilfield in south-west of Iran. Borehole breakouts without tensile induced fractures were detected from UBI logs. By analyzing statistically of borehole breakout orientation in two wells, it was found that while a mean azimuth of maximum horizontal stress in CK-8 is N–S (s.d = 0.4°); the azimuth of breakout in CK-9 varies as a function of depth with a mean azimuth 345° + 26°; which since no 3D seismic survey has been run upon the field, assumed to be caused by active tectonic state. By utilizing presence and absence of borehole breakout and tensile induced fracture, as well as density, rock strength, pore and mud pressure in deviated borehole, in situ stresses magnitude in CK-8 were constrained. The experiment showed that the state of stress is normal faulting regime and maximum horizontal stress magnitude is closer to SV comparing with S_hmin. Pore pressure was predicted by deploying Eaton's method on observed sonic data deviation from normal compaction trend. Considering the behavior of breakout and pore pressure in CK-8 in accordance with rock strength changes, demonstrated that the borehole gets more stable as pore pressure increases.     

碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法研究

准确预测地层孔隙压力是防止井壁失稳、实现科学钻井的必要条件。针对碳酸盐岩地层孔隙压力预测相对较难这一问题，从等效深度法计算地层孔隙压力的关键技术入手，重点讨论了在碳酸盐岩剖面中利用视泥岩地层的测井数据构建正常压实趋势线的问题，给出了如何对此正常压实趋势线进行修正并得到研究区域的正常压实趋势线的方法。利用所构建的正常压实趋势方程对川东飞仙关组多口井的碳酸盐岩剖面裂缝-孔隙型储层的地层孔隙压力进行测井预测的结果表明，该方法对于预测碳酸盐岩剖面地层孔隙压力同样具有一定的实用性，而且预测精度较高，效果良好。     

开发井油层孔隙压力动态预测新方法

油田开发时间的延长和注水增产措施的使用。使得地层孔隙压力变得异常复杂，给调整井钻井带来了很大困难。从油藏模拟的基本原理出发，建立了一套简便、快捷地预测油层压力分布变化的新方法。并根据模拟方程，利用Visual Basic语言编制了计算机程序。该方法借鉴油藏数值模拟的原理，又比油藏数值模拟简便可行，可在较短时间内对开发井油层孔隙压力进行预测。在大港油田20多个区块进行了应用．结果表明其具有很高的精度。能满足钻井工程设计和施工的需要。     

孔隙流体对井眼稳定的影响

应用固体力学方法推导了孔隙弹性体方程，由渗流力学理论得出孔隙流体压力分布。用有限元方法进行应力分析及设计保持井眼稳定的泥浆密度。本文给出的计算公式对选择完井方式也有指导意义。     

碳酸盐岩孔隙压力预监测理论与方法进展

碳酸盐岩是深层、超深层的重点勘探领域,其孔隙压力预监测是制约井控安全的关键因素,但由于成岩作用复杂,灰岩与白云岩的特性差异较大,导致碳酸盐岩孔隙压力预监测成为世界级难题。为了指明解决该难题的科学方向,通过系统分析碳酸盐岩的特性、孔隙压力成因机制及相应的4类预监测方法,进一步提出：①碳酸盐岩的成分和结构是物性、流体成分及其含量的主控因素,进而影响到其化学、声学、力学等特性;②深层、超深层碳酸盐岩的孔隙度不再随深度增加而减小,这表明不存在压实作用,相关的理论与方法不适用于相应碳酸盐岩地层;③碳酸盐岩的孔隙压力成因机制与演化历程复杂,多源增压机制与降压机制并存,孔隙压力计算模型应避免响应特征多解性导致的偏差;④室内岩心实验脱离了原位埋深与温度及压力场环境,在此基础上建立的孔隙压力计算模型考虑因素不全面、适用性不强。因此,异常高压预监测模型的建立需要综合考虑地层埋深、成因响应、温度-压力场环境、岩石成分及孔隙结构等因素。     

控压钻井过程中泥页岩井壁破坏分析

控压钻井过程中,控制井底压力与地层压力相当,可以减少井壁由于井底压力过小或过大引起的井壁坍塌或破裂问题。对于水敏性泥页岩地层,即使在压力平衡的情况下,由于水基钻井液和泥页岩之间的水化渗透作用,泥页岩井壁也有可能不稳定。为此,建立了控压钻井条件下泥页岩井壁稳定非线性流-固-化耦合新模型,考虑了离子扩散与岩石变形的全耦合以及流体流动和离子扩散过程的非线性;通过有限元分析泥页岩井壁周围孔隙压力场和应力场的变化,计算井壁周围地层破坏系数,检查井壁是否破坏。研究结果表明：①控制压力钻井与常规钻井相比,水化渗透引起的孔隙压力剖面变化较小,有利于泥页岩井壁稳定;②泥页岩井壁失稳主要有井壁破坏、井壁附近地层破坏两种方式且后者是有时间效应的;③现有模型与非线性全耦合模型相比,过大地预计了井周孔隙压力和总应力且其压力峰值传播较慢;④泥页岩井壁失稳后,新的泥页岩表面暴露在钻井液中继续进行水和溶质交换,井眼扩大到一定值后,发生进一步失稳的可能性较小。     

裸眼完井水平含水气井分层流井筒压降计算研究

运用微分的方法对裸眼完井水平含水气井分层流的井筒压降进行了研究,针对气液两相分层流动特点,结合裸眼完井的井壁均匀入流的实际流动情况,推导出了适合计算裸眼完井水平含水气井分层流井筒压降的简单实用公式.在推导的过程中进行了如下假设:液相为不可压缩的牛顿流体;相间不存在传质;等温、稳态流动;不考虑滑脱效应,气相和液相的流速相同;井筒中气相、液相的密度为常数;忽略井壁入流引起的混合损失.采用所推导出的公式对不同井径裸眼水平气井的井筒压降进行计算,得到了水平井段的压降及水平井筒中的压力分布情况.计算结果表明在井径较小时井筒中的压降较高,因此在进行气井产能预测时不能将其忽略.水平井筒的井径对井筒压降的影响非常大,增大井径会很大程度地减小水平井筒中的压降,增加气井的产能.     

基于PWD的大位移井井眼不清洁识别方法

针对大位移井由于大斜度井段长容易导致井眼不清洁的状况,提出采用井下工程参数测量仪(PWD)所获取的井下环空压力进行井眼不清洁的早期识别。首先分析了引起大位移井井眼不清洁的原因,随后指出井眼不清洁时井下环空压力变化特征,并通过实测环空压力与理论计算值之间差值识别法以及环空压力概率密度识别法进行井眼不清洁的综合识别。利用上述理论分析,编制了相应的计算程序,对某大位移井钻井实际数据进行了现场测算,根据计算出的井眼不清洁综合识别指数Ed值的大小及时采取了相应措施,证明该方法可以实现井眼不清洁的早期识别报警。