基于力——化耦合的泥页岩井壁稳定性研究

针对泥页岩井壁失稳问题,将钻井液对泥、页岩水化所产生的力学效应与纯力学效应结合起来建立力化耦合模型,从而得到安全钻井液的密度窗口。     

泥页岩井壁失稳机理研究

泥页岩井壁失稳问题是钻井工程中经常遇到的难题,针对这一问题的研究从20世纪40年代起就开始进行,20世纪90年代进入了泥页岩井壁稳定的多场耦合研究阶段,出现了多种理论。这些理论不同程度的促进了泥页岩井壁稳定研究的发展。但是,由于泥页岩多场耦合的复杂性,许多参数很难进行实验室测定,使得很多理论都具有局限性和片面性。本文主要研究了影响水进入泥页岩的主要因素：水力压差传递,化学势作用下的扩散;以及泥页岩井壁稳定的对策。     

泥页岩地层井壁失稳问题研究

由于泥页岩中含有水敏性黏土矿物,当与钻井液接触时,泥页岩与钻井液相互作用,产生水化膨胀,不仅改变了井眼周围的应力分布,而且由于吸水使得泥页岩的强度降低,导致泥页岩地层的井壁失稳问题非常严重。对泥页岩地层的井壁失稳的实验和理论研究进行了概述,并指出了相关研究所存在的问题,对国内进行相关研究有一定指导和借鉴意义。     

泥页岩地层井壁失稳问题研究

由于泥页岩中含有水敏性黏土矿物,当与钻井液接触时,泥页岩与钻井液相互作用,产生水化膨胀,不仅改变了井眼周围的应力分布,而且由于吸水使得泥页岩的强度降低,导致泥页岩地层的井壁失稳问题非常严重。对泥页岩地层的井壁失稳的实验和理论研究进行了概述,并指出了相关研究所存在的问题,对国内进行相关研究有一定指导和借鉴意义。     

页岩层钻井井壁稳定问题分析

近几年来,页岩气在给人们带来巨大的后备能源的同时,也暴露出了许多勘探开发的技术难点,如钻井井壁失稳问题。通过分析影响钻井井壁稳定性的各种因素,如钻井液的各类性质、钻井液与页岩的化学反应、传递作用、接触时间等,以及在一般条件下和结构性地层环境下钻井方向对井壁稳定所施加的不同影响,比较全面地对井壁失稳的机理进行了分析和研究。在此基础上,从钻井液和钻井方向的角度提出了一些解决井壁失稳问题的思路,对于理解实际生产中井壁失稳问题有一定的帮助。     

层理性页岩各向异性井壁失稳机理研究

松辽盆地北部陆相页岩层理发育、岩性复杂、质地硬脆,该区块页岩油水平井井壁失稳事故频繁发生,严重制约了页岩油的高效开发进程。为此,以松辽盆地北部陆相页岩为研究对象,通过XRD衍射实验分析其属于硬脆性页岩,单轴和三轴抗压强度实验测定了页岩各向异性弹性参数和强度参数,页岩基质内聚力和内摩擦角为10.0 MPa、33.0°,弱面内聚力和内摩擦角为3.0 MPa、27°;基于孔隙弹性力学,建立层理性页岩各向异性井壁稳定模型,以松辽盆地页岩油水平井G1井进行实例分析。结果表明：G1井实钻情况与预测结果基本一致,证实了模型的准确性,可用于指导层理性页岩油水平井钻井工程设计。     

泥页岩地层井壁失稳的一种新机理

在泥页岩地层井壁稳定分析中,将泥页岩视为孔隙介质,研究了孔隙压力变化规律及井周有效应力状态,根据多孔热弹性理论,给出泥页岩地层耦合温压影响下直井周有效应力计算模式,结合地层破坏准则分析了泥页岩地层井壁失稳机理。     

井壁稳定性分析研究进展

泥页岩井壁失稳一直是钻井工程中还未得到彻底解决的世界难题,井壁失稳不仅会延长钻井周期,而且还会提高钻井成本,因此对井壁坍塌机理的研究具有重要意义。泥页岩井壁稳定性可以从化学和力学两个方面进行研究,化学方面可以通过分析岩石的组构和理化性能,为防塌钻井液的抑制性设计提供依据;而力学方面通过测井资料计算岩石的力学性能,例如弹性模量、泊松比、内摩擦角、抗拉强度等,进而确定钻井液的安全密度窗口。     

泥页岩井壁坍塌周期实验研究简介

针对泥页岩地层在钻进过层中容易发生坍塌,介绍了坍塌周期的实验研究方法,对实际钻井过程中及时应对井壁垮塌具有十分重要的意义。     

新型聚合物钾盐抑制泥页岩水化的性能与机理

泥页岩水化膨胀是井壁失稳的重要原因。本文通过膨润土压片浸泡与线性膨胀实验、页岩钻屑滚动回收实验以及流变性、滤失性测试,评价了一种新型聚合物钾盐抑制剂聚阴离子纤维素钾（K-PAC）的抑制性能及其对水基钻井液流变性和滤失性的影响。评价结果表明,0.5% K-PAC的抑制泥页岩水化膨胀的性能明显优于5% KCl、2%聚醚胺-D230（PEA-D230）,与0.5%聚丙烯酰胺钾盐（K-PAM）相近;0.5% K-PAC的增黏提切、降滤失性能要优于0.5% K-PAM。通过扫描电镜和X射线衍射分析了K-PAC的抑制机理,结果表明,K-PAC的阳离子部分（K⁺）能够进入膨润土晶层中并置换出水化钠离子,从而起到抑制黏土晶层膨胀的作用;K-PAC的阴离子部分吸附在黏土颗粒上起到护胶、降滤失的作用,二者协同增效,从而起到强抑制作用。由于K-PAC由聚阴离子纤维素和K⁺构成,对环境友好、成本低廉。因此,K-PAC具有成为低成本、环保型、强抑制性的水基钻井液抑制剂的巨大潜力。     

泥页岩压力传递测试方法研究

泥页岩井壁稳定性研究一直是国内外钻井界是十分关注而未能很好解决的工程难题,也是目前制约我国油气田勘探开发速度的重要因素之一,因此研究泥页岩压力传递有助于认识泥页岩井壁失稳的机理,也有助于设计新的防塌钻井液体系以及顺利的完成泥浆到气体钻井和空气钻井到泥浆钻井的转换,从而更好地解决泥页岩井段井壁失稳问题。本论文的主要目的是对泥页岩井壁稳定性进行分析研究;了解气体钻井泥浆转换过程的井壁失稳原因;实验和分析工作液在泥页岩中传递规律。     

页岩气藏开发井壁稳定性研究进展

目前,页岩气藏的开发已经成为全球能源开发的热点,而中国页岩气藏开发还处于初期阶段,其多元化的发展面临着严峻的挑战。井壁失稳问题经常会出现在钻井作业中,而页岩气藏开发中井壁稳定问题显得更为突出。井壁失稳会导致卡钻、井眼报废等一系列问题,给钻井工程带来巨大损失,因此全面了解页岩气藏井壁稳定性研究进展十分重要。本文从力学、化学及力化耦合三方面出发,综合国内外研究进展,比较全面地对井壁稳定性研究进行了整理和归纳,以便更好的了解页岩气藏井壁稳定性的研究进展,为实际生产和工程应用提供参考。     

伊朗某油田石膏盐、泥页岩井壁不稳定对策研究

根据伊朗某油田在钻进过程中,三开井段施工时存在石膏层、岩盐层和高压盐水层,发生地层造浆严重,钙侵严重,导致坍塌划眼等井下恶劣情况的发生,为了保证钻进正常进行,采用提高钻井液的抑制性和适当的钻井液密度方法来有效解决膏盐、泥页岩井壁不稳定问题。     

氧化石墨烯封堵龙马溪组泥页岩机理研究

孔隙压力传递是泥页岩井壁失稳的重要原因之一,纳微米尺度氧化石墨烯的应用为泥页岩孔隙封堵提供了新的途径。针对四川龙马溪组泥页岩,采用扫描电镜(SEM)、氮气吸附等方法表征了其孔隙结构;以改性Hummers法制备了平均片层尺寸分布范围为197.0～969.9 nm的氧化石墨烯(GO),并通过压力传递实验评价了其封堵性能;对封堵后泥页岩进行了SEM及X射线能量色散谱(EDS)表征,探讨了GO封堵泥页岩岩心的主要机理。结果表明,片层尺寸为969.9 nm、质量分数为0.1%的GO水溶液阻缓压力传递效果最明显,其1 MPa压差传递时间为1000 s,而蒸馏水传递时间为30 s;GO呈半透明絮状膜堆叠、覆盖在岩心表面,对岩心纳微米孔隙进行了充填与封堵。     

氧化石墨烯的制备及其封堵龙马溪组泥页岩机理研究

孔隙压力传递是泥页岩井壁失稳的重要机理之一，纳微米尺度氧化石墨烯的研究为泥页岩孔隙封堵提供了新的途径。针对四川龙马溪组泥页岩，基于扫描电镜（SEM）、氮气吸附等方法表征了其孔隙结构；以改性Hummers法制备了厚度约为1.2 nm，平均片层尺寸分布范围为197 nm - 969.9 nm的氧化石墨烯（GO），并通过压力传递实验评价了其封堵性能；基于封堵后泥页岩的 SEM 及 X 射线能量色散谱（EDS）测试，探讨了GO封堵泥页岩岩心的主要机理。结果表明，片层尺寸为969.9 nm、质量分数为0.1%的GO阻缓压力传递效果最明显，其1 MPa压差传递时间为1000 s，而蒸馏水传递时间为30 s；GO呈半透明絮状膜堆叠、覆盖在岩心表面，对岩心纳微米孔隙进行了充填与封堵。     

用于泥页岩隔离液悬浮稳定剂的优选

测定了不同浓度的外加悬浮稳定剂的其流变性及悬浮稳定性,对比其各项性能的优劣,对常用的悬浮稳定剂进行复配,考虑其流变性、沉降稳定、API失水等综合评价确定最佳复配比。所得的最佳复配比的悬浮稳定剂可以较好的与泥页岩地层所用的常规钻井液和水泥浆体系相匹配、节省资金的同时保证施工安全环保。     

井壁稳定性对气藏水平井完井方式选择的影响研究

本文采用限元工具建立实际水平井眼弹塑性模型,结合有效塑性应变准则,在某气田原地地应力及岩石强度参数的基础之上,研究了酸化前后井壁稳定性的变化情况,地层压力衰竭后井壁稳定性情况及它们对完井方式选择的影响,研究表明酸化措施对完井方式的选择有较大影响,酸化前可采用裸眼完井,在酸化后需采用支撑井壁类的完井方式,地层压力衰竭也对完井方式选择有一定影响。     

延长气田井壁失稳机理研究

通过对延长气田地层岩心进行矿物组份和理化性能以及声波时差、密度、电阻率等测井数据分析得出,延长气田地层属于属硬脆性泥页岩地层,内部微裂缝比较发育,结合安全钻井液密度窗口计算结果得出,适当的提高钻井液的密度和封堵性,可减缓了钻井液沿微裂缝向地层的侵入,钻井液液柱压力可以长时间的保持对井壁的有效支撑,防止井壁坍塌。     

塔南区块井壁稳定性研究

海塔盆地塔南区块地质条件复杂,钻井难度大,钻井过程中经常发生井壁失稳现象。针对塔南区块井壁易坍塌的问题,进行了泥页岩理化性能实验,分析预测了塔南区块井壁稳定性状况,探讨了该地区井壁失稳机理,并制定了相应的防塌对策,为进一步研究适合塔南区块的钻井工艺关键技术和提高钻速奠定了良好的基础。     

皖南地区二叠系泥页岩有机地球化学特征

运用有机地球化学手段对其进行系统的特征描述并进行了评价。从有机质丰度、有机质类型及成熟度三个方面评价了皖南地区二叠系泥页岩生烃潜力,以期为后期该区页岩气的勘探和评价提供参考。