深层盐膏岩蠕变特性研究及其在钻井中的应用

由于盐膏层易发生蠕变，钻井过程中易发生井眼闭合、卡钻等井下事故和复杂情况。为此，通过盐膏岩蠕变试验研究，分析了深井盐膏层三维蠕变压力，建立了蠕动方程及钻井液密度图谱，结合对盐膏层溶解规律的研究，从力学和化学两方面提出了确定钻井液密度的方法，并优选出了适合塔河油田盐膏层钻井的聚磺硅酸盐欠饱和盐水钻井液体系。研究成果在30多口井盐膏层钻井中得到了成功应用。     

深层盐膏岩蠕动规律研究

盐层蠕动变形规律的分析是成功地进行盐膏层钻井设计和井下事故预防和治理的关键。用新疆塔里木盆地兰尕等构造的20多块岩心对盐膏层蠕动规律开展单轴、三轴、阶梯蠕变试验和循环卸载、加载蠕变试验等,并对蠕变试验结果进行了分析,提出了模拟蠕变应变从瞬态蠕变到稳态蠕变的方程式,较好地拟合了从瞬态到稳态对时间的不依赖性;得出了蠕变应变率不依赖于应力路径,仅是应力状态的函数,同时还得出了描述变形的本构方程,为分析盐膏层蠕动规律和计算蠕动压力提供了科学依据。     

相对湿度对盐膏岩蠕变规律影响的机理研究

为了弄清盐膏岩在井下环境下的蠕变规律,对盐膏岩蠕变规律影响机理进行了研究。采用调节盐溶液中含盐量的方法来控制岩样周围环境的相对湿度值,并在相对湿度为35%,65%,95%的条件下,进行围压分别为0,2,5 MPa的三轴短期压缩试验和单轴应力为10 MPa的蠕变试验。相对湿度从35%增加到95%,盐膏岩岩样强度由38.2 MPa降至35.2 MPa;弹性模量和泊松比变化量小。相对湿度为95%时,盐膏岩岩样产生负向的体积应变(膨胀);相对湿度为35%时,盐膏岩岩样产生正向体积应变(收缩)。研究结果表明,盐膏岩的强度对于相对湿度的变化不很敏感;结合Heard模型,利用蠕变激活能可以解释相对湿度对体应变速率的影响;晶体到毛细管空间的水分子相互运移的机械化学机制,可以解释相对湿度对体应变的影响。研究得到盐膏岩井下真实的蠕变规律,为盐膏层安全钻井提供了理论依据。      

川东北地区盐膏层钻井液技术

川东北地区盐膏层埋深达3000～4500m，总厚度超过400m，在高温高压下具有塑性流动的特性，易导致缩径、卡钻、井喷等工程事故，造成钻井液工作难度大。基于盐膏层地质情况。提出了钻井液技术的难点，从钻井液体系选择、现场维护处理措施等方面给出了对策，指出了川东北地区钻井液工作存在的问题和发展方向。     

钻井液密度对盐膏层蠕变影响的三维分析

井内钻井液密度设计和盐膏层蠕动变形规律的分析是成功地进行盐膏层钻井的关键。在研究盐岩力学特性基础上,对盐膏层特别是深部盐膏层钻井后因井内钻井液密度对地层蠕动造成井眼失稳进行了分析,并提出了盐膏层蠕动压力的计算模型。针对新疆塔里木盆地北部沙24井的盐膏岩蠕动压力进行了计算分析,结果表明,研究成果与实际观察到的现象相吻合。     

塔里木盆地A区深部盐层蠕变特性试验研究

钻井过程中钻遇盐层时,由于盐层本身所具有的蠕变特性,经常给井下施工带来极大的干扰和破坏,不同地区不同埋深的盐层具有不同的蠕变特性。正确地认识盐层的蠕变特性,找出其变化的规律,无疑对该地层的施工具有很好的指导意义。     

塔河油田膏盐岩地层录井技术

针对塔河油田钻遇超深、超厚膏盐层给钻井工程带来的施工风险及其复杂钻井工艺对录井资料的影响,总结分析了膏盐岩地层钻井对岩屑、钻时、气测等录井参数的影响以及该地层条件下的录井技术。为确保钻井施工安全,提高钻井时效,通过对S105井、S106井、S110井钻井方法及效果的分析,归纳提出了解决膏盐岩地层录井技术和钻井难点的诸多可行途径做好地层预测,卡准双峰灰岩,揭开双峰灰岩1~2m处进行钻井液体系转换;针对膏盐层的特殊钻井工艺和特殊钻井液体系,做好各种工程参数和钻井液参数的搜集和分析工作,结合岩屑情况,做好膏盐岩段的岩性剖面恢复工作;在揭开膏盐岩地层前,进行一次全面性钻具探伤,加强钻具检查及工程参数异常预报工作,及时排除工程隐患;控制钻井液密度为1.64~1.68g/cm3和Cl-含量为16.4×104~17.8×104mg/L。     

深部盐膏层蠕变关系研究

盐膏层蠕变有瞬态、稳态和加速度蠕变3个阶段。对于石油工程．盐膏层蠕变主要表现为瞬态蠕变和稳态蠕变。在大量现场盐膏层岩心力学试验的基础上，对盐膏层的蠕变进行了研究，分析了稳态蠕变规律，提出了稳态蠕变三维分析方程，为更准确地计算蠕变压力，合理设计套管程序和钻井液密度奠定了基础。     

盐膏层合理钻井液密度的确定

在阐述盐膏层蠕变规律的基础上,对某油田X区块盐膏层蠕变进行分析,利用有限差分模拟计算软件建立计算模型。通过数值模拟计算得出在不同钻井液密度下井眼缩径率随井深的变化规律,并绘制出盐膏层岩段不同缩径率下的钻井液密度图版,从而确定了顺利钻穿该区块盐膏层的合理钻井液密度。     

川东深井固井技术

川东地区地质情况复杂,上部地层为低压漏失层,裂缝、溶洞发育,下部为高压气层,气产量大、关井 压力高、硫化氢含量高,同一裸眼中气显示层段多、压力系统复杂、高低压力同存。针对川东复杂地质情况固井采 用正反注水泥技术、分级注水泥技术、平衡压力固井技术、抗盐水泥浆体系等固井工艺技术,确保了川东深井复杂 井固井质量,固井质量合格率100％。     

川西须家河深层岩石力学性质及可钻性研究

川西须家河深层岩性致密,石英含量高,研磨性强,硬度高,可钻性差,钻井机械钻速普遍很低,严重制约了川西地区深层油气勘探开发事业的发展。文章通过大量的室内试验研究,获得了岩石抗压强度、研磨性、硬度等岩石力学性质和可钻性参数,并通过对岩石的可钻性级值与测井资料之间的相关性分析,拟合出适用于这一层位的PDC钻头可钻性分析预测函数。并通过对岩石力学性质剖面曲线的分析研究,总结出了川西须家河深部地层对PDC钻头工作性能的几点要求,为深入开展PDC钻头个性化设计提供了重要的理论依据和指导思想。     

中原油田深层盐膏层安全钻进钻井液技术

为了保证中原油田深层盐膏层的安全钻进,推介了安全钻穿深层盐膏层的钻井工艺和钻井液工艺,给出了钻井液配方、钻井液的性能要求及常用的钻井液技术措施.施工过程安全顺利,盐层恶性卡钻事故大幅度降低,节约了大量的钻井成本.     

四川三迭系盐岩力学性质实验研究

利用已研制成功的能进行加温、加压的常规三轴压缩蠕变实验装置，对四川三迭系盐岩试样进行了各种温度、压力条件下的常规三轴压缩力学性质实验研究，得到不同温度和压力水平下的盐岩应力-应变曲线；通过进一步的数据处理，获得了四川三迭系盐岩力学性质。结合四川三迭系盐岩蠕变规律实验研究成果，对生产实践有重要的指导意义。     

基于声波测井资料的川西地区深层岩石单轴抗压强度预测

由于川西地区地层情况复杂、地层砂岩和泥页岩频繁交替出现,造成机械钻速低的钻井难题一直未得到解决,其主要原因之一是缺乏原始条件地层岩石的强度参数,缺乏钻头合理选型的科学依据.因此,对川西地区须家河组的24块岩心进行了单轴抗压强度试验,并应用试验结果对比分析了11种预测岩石单轴抗压强度的经验模型,认为2种基于声波时差的指数...     

川西深井固井技术措施评述

川西近年来部署深井较多,提高深井固井质量一直是人们关注的难点问题。为此,从固井方面存在的一些问题着手,分析了影响固井质量的因素--钻井液、套管居中度、前置液、水泥浆性能以及长裸眼段和易漏失等情况。 然后分别对各个影响因素进行了讨论,提出了提高深井固井质量的技术措施。通过试验,前置液达紊流顶替是可以实现的,而采用塞流顶替施工时间太长、采用水泥浆紊流顶替受设备限制和易冲垮井壁;通过调整钻井液性能, 降低粘度和动（静）切力,可有效地改善第二胶结面的质量;保证良好的套管居中度、设计优良性能的水泥浆体系、研究高温水泥浆体系,都能够在一定程度上提高深井固井质量,为后期开采打下良好基础。     

辽河东部凹陷火成岩地层测井响应特征研究

根据辽河东部凹陷火成岩岩心全岩分析及X衍射实验结果,利用岩石学中常用的CIPW方法计算出火成岩矿物组成,以此为基础重点分析了不同类型火成岩因矿物组成不同而具有不同的测井响应特征,其中粗面岩因富含钾长石而具有极高伽马值,凝灰岩因富含方沸石而具有低伽马值、高中子值特征,玄武岩和辉绿岩均具有低伽马值、高密度值和低时差值特征.结合岩心观察结果建立了利用常规测井资料识别划分4种主要类型火成岩岩性的方法模型.实际应用结果表明该方法具有很好的适用性.     

盐岩蠕变三维数值模拟计算方法及应用

盐岩层在蠕动、变形过程中,对套管产生非均匀外挤力,造成盐岩层套管损坏。中原油田盐岩层厚度为50~200m。统计结果表明,文13东块套损发生在盐岩层的井占油田套损井总数的37%。为从根本上解决盐岩层中套管损坏问题,必须对盐岩层的蠕变速度、位移量等进行定量研究。通过盐岩的三轴蠕变试验,建立了盐岩变形的本构关系,给出了在盐岩蠕变计算中所使用的具体的理论公式、数值计算方法。采用控制容积法,通过模拟实际地层情况,得出纵向油藏剖面盐岩层的蠕变速度、位移量、应力场及套管所承受的横向推挤力分布规律。文13东油藏计算结果表明,作用在套管柱上的横向推挤压力随着盐膏层蠕变速度的增加而增加,尤其表现在盐岩层边界部位,这些部位是剪切应力的集中区,是套管柱极易发生错断的部位。此项研究成果可用于钻遇盐岩层时调整钻井参数、套管柱的工程设计、套损井防治等多项油田开发工程中。     

川西深井地层压实趋势线的测井研究

地质勘探初期,在尚未取得原始地层压力实测资料之前,可以通过绘制地层压实趋势线辅助预测孔隙压力。其中建立工区地层的正常压实趋势线(方程)的关键是选取能反映地层压力实际情况的测井数据。川西地区须家河地层埋藏较深,对于该区深井砂泥岩地层压力的预测可采用等效深度法和Eaton法。利用等效深度法与Eaton法分别预测该工区的地层孔隙压力,结果表明,在该区运用等效深度法要优于Eaton法。