渤海油田过断层井段井壁稳定性分析

针对渤海油田断层附近与区域地应力场差异较大,以区域应力场分析井壁稳定必然带来误差的问题,该文运用几何分解的数学方法对井眼受力及区域应力场进行分析,建立过断层井段坍塌和漏失压力计算新模型.分析模型认为断层面所受正应力与流体压力相等时断层重新张开井下则发生漏失;井壁岩石基质发生剪切破坏或断层发生错动时井下则发生坍塌.新模型...     

顺北区块辉绿岩井段井壁稳定性分析

顺北地区多口井在钻进奥陶系桑塔木组辉绿岩侵入体时掉块严重,导致井下频繁蹩钻、阻卡,上提钻井液密度后多次引发井漏,多次堵漏但效果不明显。基于辉绿岩的微观结构特性分析,通过开展辉绿岩理化性能测试和岩石力学实验,结果表明:辉绿岩基岩矿物主要以斜长石为主,缝间填充物矿物主要包括石英、斜长石和黏土矿物,水化不易分散、稳定性好、水化膨胀应变非常小,不易造成井壁坍塌失稳;辉绿岩具岩石硬脆性、强度高而弹塑性差的力学特征,微裂缝发育的弱理面效应导致辉绿岩岩体整体强度降低易造成井壁坍塌失稳。根据裂缝对辉绿岩强度的影响规律,建立了辉绿岩地应力与坍塌压力剖面,从而得出了辉绿岩合理钻井液密度窗口,并在顺北1-3、顺北1-6H等后续钻井中取得成功应用,具有推广应用价值。     

南海流花超大位移井井壁稳定性分析

大位移井钻井的主要技术难点之一是如何保持井壁稳定,井壁稳定与否是关系到一口井成败的关键。利用流花油田已钻井的测井数据,采用EATON法分析了流花油田孔隙压力,得出该油田的孔隙压力为1.02~1.04g/cm3;利用声发射凯塞尔效应法对取自流花11-1油田的岩心进行了地应力测定;应用已钻井测井资料并结合录井岩性剖面对流花11-1油田地层强度进行了计算分析。在此基础上定量分析了该油田在超大位移井钻井过程中泥页岩地层和灰岩储层的井壁稳定性,并得出了地层破裂压力、坍塌压力随井斜角和方位角的风险分布规律以及安全钻井液密度窗口。现场应用取得了较好的效果,为超大位移井的井壁稳定性控制提供了科学依据。     

基于ABAQUS的径向井井壁稳定性分析

基于岩石力学相关理论,依据Mohr-Coulomb准则,建立了多分支径向井井壁稳定力学模型,并采用有限元数值模拟方法对力学模型进行了验证,结果表明该模型具有较高的准确度。基于ABAQUS有限元数值模拟,依次研究径向井方位角、地层最大主应力与最小主应力压差(地应力差)、弹性模量、泊松比、径向井孔径等因素对三分支径向井井壁稳定性的影响。研究结果表明:多分支径向井井壁稳定性受地应力差和径向井孔径的影响较大;径向井眼的跟端和中段易存在明显的应力集中,是井眼防塌的关键区域;径向井方位角、弹性模量和泊松比对径向井井壁稳定性的影响较小,在一定范围内径向井井壁处于力学稳定状态。     

塔河油田三开井段井壁稳定分析及实践

在对塔河油田已钻井资料分析的基础上，分析了井壁失稳的主要原因。利用井壁稳定分析技术，通过对孔隙压力、地应力、地层强度特性的分析，结合测井资料处理确定了该油田安全钻井液密度窗口，并成功应用于该油田TK431井的钻井作业中。现场应用表明，该技术有效避免和减少了井下复杂情况的发生，提高了钻井效率，为钻井工程设计、现场钻井液密度的合理调整和实现安全快速钻进提供了科学的依据。     

海洋大位移井井壁力学稳定性研究

大位移井的井壁稳定对海洋油气开发过程中的正常钻井十分重要。文章从大位移井井壁稳定的岩石力学机理出发,分析大位移井井壁围岩的应力状态,根据地壳岩石的特性建立了海洋大位移井井壁稳定的各向同性线弹性力学模型,并根据库仑—摩尔强度准则和最大拉应力破裂准则给出了大位移井井壁坍塌、井壁破裂的条件。利用VisualBasic语言编制了Windows环境下的大位移井井壁稳定分析计算软件,利用该软件分析了影响大位移井井壁稳定性的因素,并定量计算大位移井的井壁坍塌压力。对东海某气田的实际资料进行计算处理表明,大位移井井壁坍塌压力与井斜度和井斜方位角有着直接的关系。大位移井井壁坍塌压力随井斜角与井斜方位角的变化规律主要由地层的原地应力状态决定。     

气体钻井井壁热应力及井壁稳定性分析

目前进行气体钻井井筒流动参数计算时,环空气体温度常用地温代替,但是由于气体可压缩,气体温度受压力和流速影响显著。同时钻井过程中气体经过钻头喷嘴后产生焦耳-汤姆逊冷却效应,导致井筒中的气体温度与地温之间存在较大差异。采用压力-温度耦合计算整个井筒温度和压力分布,考虑井筒与地层之间的传热计算出井壁的径向和切向热应力,求解共同作用下的井壁坍塌压力,分析热应力条件下的井壁稳定性。由地应力和热应力计算结果表明,井底低温在井壁周围产生拉热应力,使近井壁有效应力减小,降低岩石剪切应力,有利于井壁稳定。     

油田开发中后期调整井储层井壁稳定性研究

目前井壁稳定研究集中在静态阶段,没有考虑油田开发中后期地层孔隙压力变化因素。根据渗流力学理论和油藏工程方法,建立储层区域地层压力动态预测模型,预测地层孔隙压力变化规律,以此为基础建立储层坍塌压力、破裂压力变化模型。研究结果表明,地层压力降低引起地层坍塌压力和地层破裂压力同时下降、油井附近的调整井、加密井储层容易漏失;注水井附近的调整井、加密井储层井壁容易坍塌。     

南海西江大位移井井壁稳定性评估研究

利用井壁稳定性分析的集成技术,对南海西江24-1油田钻成的超大位移井的井壁稳定性进行了评估研究,通过对孔隙压力、地应力、地层强度特性的系统分析,结合测井资料处理确定了该油田安全钻井液密度窗口,并成功地应用于指导该井合理钻井液密度的确定及井身结构优化设计。对西江24-1油田井壁稳定性的评估结果,否定了国际权威研究机构得出的"在西江24-1油田井斜角大于45°将不能保持井壁稳定"的结论,为成功地钻成南海西江大位移井发挥了重要的指导作用。     

大斜度井水平井井壁力学稳定性技术现状

井壁不稳定是大斜度井和水平井钻井中必须考虑的问题，文中从力学方面对井壁稳定性技术现状进行了回顾，主要包括岩石破坏形式、井壁周围应力状态方程、岩石强度准则、岩石破坏模式和方法等几个方面。介绍了井壁力学稳定理论的现场应用方法和应用情况。     

渤海油田科学探索井井壁稳定性预测技术

渤海油田科学探索井设计井深5355m。是目前渤海湾最深的一口预探井。地质油藏部门预测该井井底温度将超过160℃,地层压力系数最高可迭1．65。该井是目前渤海地区最深的一口真正意义上的高温高压井,钻前对井壁稳定性的预测能够保证该井成功钻达目的层。通过分析邻近区块已钻井资料,得出该井在钻井过程中不同层位可能出现的复杂情况;由地应力和构造地质运动的关系,确定了3个主应力的相对大小关系,通过对邻近区块地应力方向的研究,确定了该井最大水平主应力的方向。将取自邻近区块上部井段的岩心经钻井液浸泡后进行力学性能测试。分析了钻井液失水对井眼稳定性产生的影响。研究结果对于该井现场作业具有一定的指导意义。     

超深井井壁稳定性分析

超深井钻井过程中存在多套地层压力体系，井壁稳定性条件复杂，高温、高压、深部地层岩石可钻性差等难点。随着井深的增加，地层压力梯度急剧增加，需要较高密度的钻井液来平衡地层压力。超深井的裸眼井段较长，钻井液浸泡时间长，容易导致岩石抗压强度软化，尤其一些泥岩层段，一旦被钻井液浸泡过后，井壁极易发生失稳。在超深井钻井过程中，不同的温度差异必然导致近井壁岩石应力分布发生改变，影响井壁稳定性。为此，提出分别利用地震、测井数据得到的坍塌破裂密度曲线来预测超深井井壁稳定性，所建立的计算模型应用于莫深1井的井壁稳定性分析，结果表明：预测情况与工程实际吻合。     

井壁稳定性评价准则分析

井壁坍塌失稳大多由于井周岩石的剪切破坏造成,而剪切破坏准则的选择是井壁稳定性预测的关键因素。通常使用的Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则都存在明显的缺点,致使井壁稳定性预测结果不准确。于是,引进了一种新的破坏准则——Mogi-Coulomb准则。该准则较为合理地考虑了中间主应力对岩石强度的影响,使强度预测结果更加准确。为验证其优势,利用岩石真三轴试验数据对3种准则的强度预测结果进行了对比分析。结果表明:在真三轴应力状态下,Mogi-Coulomb准则预测岩石强度的精度要高于Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则,且具有表达简单、使用方便、预测结果准确等优点。因此,建议推广使用Mogi-Coulomb准则预测井壁稳定性。     

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。     

考虑温度效应的高温高压直井井壁稳定性规律

海外A区块探井的高温高压井段因频繁发生井漏、卡钻等井下复杂情况,井壁不稳定,导致原井眼报废。根据经典的坍塌压力和破裂压力计算模型,钻井液安全密度窗口为0.2 g/cm3,但实际作业过程中发现在高温高压井段安全密度窗口更窄。由于温度变化产生的温变应力会对井壁稳定性造成影响,因此考虑井壁温度效应,探索了温度变化对高温高压直井井壁稳定性的影响。通过分析井壁附加温变应力场,建立了考虑温度效应的坍塌压力和破裂压力计算模型,发现了温度变化对井壁稳定性的影响规律。低温钻井液在高温地层循环产生的附加温变应力,使地层坍塌压力和破裂压力减小。该方法为该区块后续生产井的顺利实施提供了技术支撑,相比探井,钻井周期大幅缩短。考虑温度效应的地层坍塌压力和破裂压力计算模型,对今后窄安全密度窗口高温高压直井的井壁稳定性研究具有参考价值。     

盐岩层钻大斜度井的井壁稳定性研究

针对盐岩井段易发生蠕变缩径,引起卡钻、固井后又易发生挤毁套管等事故的现象,应用有限元方法,建立了描述盐岩层中斜井井眼蠕变缩径的空间力学模型,从岩石力学角度分析了塔里木油田羊塔克地区盐岩层钻大斜度井的井壁稳定性,论述了一定地应力状态下井斜角和方位角对井眼缩径的影响规律.该研究成果为盐层段定向井井眼轨迹设计、合理确定泥浆密度和盐岩层钻井施工提供了理论参考,已成功应用于塔里木地区钻遇盐岩层时钻井工程的设计和施工.     

井壁化学稳定性评价方法分析

介绍了目前常用的井壁化学稳定性评价方法.在对多组岩样进行多指标测定的基础上,对目前泥页岩稳定性评价中存在的问题及不同方法之间的相关性进行了分析.利用变量聚类法对评价指标进行了分类,聚类结果证明,膨胀率、分散率、CEC及电动电位间具有较好的相关性,CST和胶体率与其他评价指标的相关性较差.提出井壁稳定性评价及试验数据如何处理,仍需进一步研究和探讨.     

破裂岩体中井壁稳定性分析

为了弄清破裂地层井壁失稳的力学原因和确定维持该地层井壁稳定所需的合理钻井液密度,本文将碎裂岩体在受力上假设为拟连续岩体,应用碎裂介质岩体力学理论和结构面莫尔-库仑强度准则,分析了井壁碎裂岩块的失稳机理。并根据井壁面岩块的极限稳定条件,建立了防止井壁岩块失稳的极限及井内钻井液柱压力模型。同时还计算分析了岩块的井壁切割面与径向交角以及结构面内摩擦角对岩块失稳深度和极限钻井液压力的影响,得出了一些具有参考价值的结论。