基于套变数据的盐岩地层非均匀地应力反演

非均匀地应力是直接造成套管承受非均匀载荷和间接造成套管挤毁损坏的主要原因之一,而套管变形数据与地应力变化密切相关。基于套管变形数据,利用最小二乘法建立非均匀地应力优化反演模型。将套管内壁观测点实际变形量与计算变形量差值的平方作为目标优化函数,非均匀地应力作为设计变量,采用零阶函数最小二乘逼进优化方法,对满足套管内径变形量条件下的非均匀地应力进行有限元数值优化反演分析。并基于全井段测井资料的岩石力学参数解释,对川东北某气田HY1井不同套损段的非均匀地应力进行反演计算。计算结果为该区块后续钻井设计、套管强度设计及修井作业等提供依据,该方法为盐岩地层非均匀地应力的获取提供了新途径。     

江汉拖市低渗透油田压裂工艺及机理研究

利用室内岩石力学试验，获取了压裂设计必须的拖市油田产层、隔层的物性参数基础资料，并用Kaiser效应测量了对应地层的地应力大小，结合测井解释资料，计算了地应力剖面，为压裂设计提供了‘基础数据。同时，利用现场小型压裂的试验数据，计算了受地应力影响的进井摩阻。计算结果与实验结果表明，拖市油田的水力裂缝在近井地带发生偏转，此时裂缝的动态缝宽较小，携砂液的吸收能力差。在此计算结果的基础上，提出了符合拖市油田压裂施工设计的基本原则。     

成像测井资料在安棚油田地应力研究中的应用

地应力的大小和方向是石油勘探与开发中的重要参数。成像测井系列中的偶极子声波测井和微电阻率扫描成像测井为地应力研究提供了丰富的基础数据。根据安棚油田的地质特征和收集到的测井及测试资料,优选出合适的地应力计算模型,在此基础上,给出了用成像测井资料确定模型中各参数的方法,进而计算地应力。另外,也给出了利用成像测井资料处理结果确定地应力方向的方法。根据确定的方法对安棚油田的地应力进行研究,取得了良好的效果,能够满足现场生产的需要。     

电测井地应力分析及评价

地应力（包括古代与现代构造运动中的构造应力）与储集层的性质和油气运移，聚集都有着密切的关系，尤其是在我国西部现代地应力极强的压扭性山前盆地，测量现今地应力的方法目前主要有震源机制法，水压致裂法，井眼崩落法等，但这些方法都是对局部点进行测量，而且受工程与经济条件等限制，很难取得大量地应力资料。     

普光气田套管变形规律与强度评价方法

为了研究普光气田P110SS套管的变形规律及剩余强度评价方法,采用材料非线性和几何非线性模型,基于塑性失效准则,建立了套管-水泥环-地层有限元模型,同时通过现场测井数据对模型进行了验证。分析结果表明:普光气田套管变形主要是地震引发地应力的变化导致,套管变形呈椭圆状;水平地应力偏差越大,套管变形量及最大等效应力越大,且在水平地应力方向上套管的变形量达到最大;当地应力分布一定时,随着套管壁厚的增加,套管缩径量及最大等效应力先急剧减小,然后套管缩径量逐渐减小,套管等效应力基本不变,最后套管等效应力再次下降;套管变形量与套管最大等效应力间的关系同地应力组合形式无关,而是呈现出一定的规律性;采用多项式曲线拟合的方法建立了套管椭圆度与最大等效应力的数学方程,给出了变形套管剩余强度评价方法。所得结论可为普光气田套管变形井剩余强度评价提供理论依据。     

定向井套管应力随地应力条件的变化规律研究

基于坐标变换方法建立了适用于任意井眼轨迹的定向井套管应力三维有限元计算模型.以室内岩心试验结果和现场常用套管尺寸为基础,研究了三种不同地应力条件下软、硬地层内套管最大有效应力随井斜角、方位角的变化规律.地应力条件包括:上覆岩层压力为最大主应力且水平地应力均匀、上覆岩层压力为最大主应力且水平地应力非均匀,上覆岩层压力为中间主应力.计算结果表明,复杂的原地应力场、井眼轨迹及地层性质对定向井套管的受力状态有重要影响,各种组合条件下均存在井眼轨迹优选值.在油井设计时,应充分考虑这些特点,合理确定井眼轨迹.     

区域油田地应力及井壁稳定性综合预测方法

基于地质统计原理,提出一种综合利用地震和测井资料预测区域油田地应力和待钻井井壁稳定性的方法:首先利用测井和测试资料,精确计算已钻井处的地应力;同时,从三维地震记录中提取并优化地震属性,将油田地应力作为区域化.变量,根据地震和测井信息之间良好的空间相关性,通过贝叶斯克里金方法,计算所研究区块的三维地应力数据体.在此基础上...     

XMAC地应力测井资料在油田注水开发中的应用初探

XMAC测井是利用声波原理测得地层或岩石各向异性的一种测井方法。通过南一区地应力测井资料测量出该区最大、最小水平主应力方向与油井动态反映特点，得出最大水平地应力方向往往是地下岩石中裂缝和微裂缝最容易发育的方位，即裂缝及微裂缝的走向主要趋向最大水平地应力方位。最大水平地应力方位是油田注水受效的优势方位。     

地应力在营11断块开发中的应用

地应力在油田的勘探开发中，特别是低渗透油藏的开发过程中有着重要的作用。利用双井径及声波等测井资料可对地应力大小、方向等进行定量计算，并可以利用这些资料研究油气运移规律。在东辛油田营11断块沙三段低渗透油藏的开发中，地应力资料得到了广泛的应用，见到了明显的效果。随着地应力计算方法的不断发展和完善，它将成为油田开发工程中不可缺少的技术。     

渤南油田五区沙三段现今地应力场数值模拟及影响因素分析

渤南油田发育大型低渗透油藏,由于其储层物性差、部署井网时未考虑现今地应力影响,导致压裂改造后发生严重水淹水窜。随着开发的不断深入,须对研究区现今地应力的分布进行系统研究。以渤南油田五区沙三段为例,利用差应变法、声发射法和波速各向异性法等岩心室内实验方法以及测井资料计算,确定渤南油田五区沙三段现今地应力的大小和方向;通过测井资料计算,建立岩石的动、静态力学参数转化关系,求取准确的岩石力学参数并建立地质模型,进而利用有限元数值模拟方法分析现今地应力的分布特征及影响因素。研究结果表明,渤南油田五区现今地应力方向具有明显的分区特征,东部水平最大主应力方向平均为北东61.4°,西部平均为南东58°;水平最大主应力表现为中部低、四周高、环带状分布的特征;水平最小主应力整体具有北高南低的特征,且在研究区中心的局部区域应力值较大。造成现今地应力方向异常主要是研究区东西两侧呈"V"字形分布的断裂系统在近东西向挤压应力作用下派生出对称侧向剪切应力所导致,而剖面应力展布则主要受埋深和岩石力学参数的影响。     

套管水泥环组合应力计算边界条件分析

合理的套管应力计算是套管柱强度设计和套管损坏判别的依据。目前常用计算套管应力的方法是将非均匀地应力作用于已经形成的套管水泥环组合体之上,再根据计算结果进行套管应力及变形分析,而实际上非均匀地应力所引起的应力集中效应在固井之前已经在井壁岩石处释放,并不能作用到套管水泥环组合体之上。在非均匀地应力作用下一般形成椭圆形井眼,水泥凝固之前井壁岩石在非均匀地应力和井内液柱压力的作用下已经达到平衡,套管与水泥环组合不需要承担由非均匀地应力所产生的载荷,短期内套管水泥环组合承受均匀的液柱压力;油田长期开发过程中由于地层岩石具有流变性,逐渐将部分甚至全部垂向地应力转嫁到套管水泥环组合体之上,使其承受均匀地应力的作用,从而造成套管被挤扁和缩径。非均匀地应力形成的椭圆形水泥环改变了套管柱周向应力分布,但并不能将非均匀地应力作为套管水泥环应力计算的边界条件。      

超深井非均匀地应力场中射孔套管强度分析

针对非均匀地应力、内压、射孔耦合作用下超深油气井试油和生产过程中经常出现的射孔套管损坏问题,采用有限差分软件建立了射孔套管-水泥环-地层三维地质模型,分析了射孔、内压以及非均匀地应力对超深井射孔后套管强度的影响。研究表明,射孔套管的剩余强度低于未射孔套管的剩余强度;射孔改变了套管应力的分布状态,射孔后套管最大应力发生在射孔处,孔眼处局部应力增大;射孔套管等效应力随内压的增加先降低后增加,存在一个临界值;当套管受非均匀地应力作用时,套管等效应力和变形量增大,且随着应力比的增加,套管等效应力和变形量随之增加,套管更容易发生损坏。该研究为套管的设计和应用提供了理论依据。     

复合盐层套管外挤压力动态变化规律研究

盐岩地层套管外挤压力通常按上覆岩层压力进行设计。现场资料表明，以此为依据所设计的套管有时仍然不能满足盐层套管抗外挤强度的要求。利用研究区块复合盐岩地层上、下泥岩的岩石力学参数及地应力值，运用数值模拟方法，反演得到盐层地应力，在试验获得盐岩蠕变特性参数基础上，对套管支护的盐层井壁围岩进行蠕变分析，得到盐岩地层套管外挤压力动态变化规律。在构造应力的作用下，盐层的地应力场是非均匀的，盐岩蠕变导致套管受到的外挤压力是动态变化的。对于复合盐岩地层的套管柱设计，应该充分考虑构造应力场的非均匀性、盐岩的蠕变特性以及套管的设计寿命。     

局部载荷对页岩气井套管变形的影响

对四川盆地长宁区块页岩气水平井固井质量的分析结果认为:压裂过程的温度应力及由套管内压周期性变化导致的局部载荷是页岩气井套管变形的主要因素。为此建立了套管在局部载荷作用下应力计算模型,借助有限元数值方法分析了该区块目前使用的套管在局部载荷作用下的受力与变形情况,并讨论了在局部载荷线性增加时,局部载荷范围、套管壁厚、套管外径对现场使用的P110套管受力与变形的影响。结果表明:①载荷范围为45°时的套管变形最大,增加套管壁厚及减小套管外径有利于减小套管变形;②局部等效载荷为40 MPa时的套管径向变形量为4.8 mm,且套管壁厚应大于13 mm才能保证套管不发生屈服变形。通过对现场页岩气井数据的分析,考虑局部载荷作用,认为该区块目前使用的套管壁厚不能满足要求,需要增加壁厚。结论认为,为防止局部载荷的产生、减小套管变形,需要优化井眼轨道设计以合理钻遇天然裂缝发育的岩层,提高固井质量。该研究成果对于页岩气水平井套管设计具有参考价值。     

油井管强度计算方法新ISO标准讨论

对ISO/TR 10400 :2007 和API Bul 5C3 :1994 标准的油井管强度计算方法进行了对比分析,认为ISO/TR 10400 : 2007 对油井管的强度计算方法的分类更符合油井管受力和强度性能的实际情况。新方法将可靠性工程方法引入了油井管的 强度性能计算,在方法上有大的进步,且新公式将管子的制造公差、管子矫直方式、热处理方式、探伤门槛值等因素考虑在内,建 模更加合理,计算结果更加精确。新方法分别给出了油井管的极限挤毁强度公式和设计挤毁强度公式,能满足不同情况下的使 用需要。对比分析结果表明,新方法油井管内压韧性破裂强度公式比旧标准计算值大,对径厚比小于20 的套管,新挤毁强度公 式计算结果比旧标准值小,对径厚比大于20 的套管,新挤毁强度公式计算结果比旧标准值大。ISO/TR 10400 :2007 对油井强度认识的变化必然会影响现有的管柱强度设计方法。     

基于测井资料的TIV地层水平地应力计算方法

低孔低渗地层常具有TIV各向异性特征,准确计算水平地应力对该类储层的射孔和压裂设计至关重要。为了更加准确地计算TIV地层的水平地应力,针对该类地层的低压特征,优选Bowers法求取地层孔隙压力,然后利用阵列声波测井资料求取TIV地层的岩石力学参数（垂直与水平方向上的杨氏弹性模量和泊松比）;同时考虑层理面产状对水平地应力的影响,改进了传统的Sn模型,建立了TIV地层水平地应力新计算模型。用新模型计算了鄂尔多斯盆地合水地区长6、长7和长8段TIV地层的水平地应力,计算结果与实测最大、最小水平地应力的最大相对误差分别为8.70%和7.86%,低于Sn模型的相对误差。研究结果表明,新模型计算的水平地应力更符合实际地应力纵横向分布的变化规律,可为致密油储层的水力压裂设计提供更可靠的参考依据。      

油气井工程中地应力场反演研究的发展

在石油勘探开发中,地应力研究区块较大,而测量的已知参数信息量少,直接用有限元数值模拟所得的结果往往与实际情况有较大的偏差,这些问题成为地应力理论分析和数值模拟的“瓶颈”。为此提出将反演理论引入油气勘探开发的“深部”复杂地层地应力研究,并详细论述了地应力场反演研究在油气井工程中的应用和发展。将岩土工程反演理论和有限元数值模拟相结合,引入油气井工程深部地层中地应力分布与勘探井、开发井准确定井位以及生产井中套管损坏机理的研究中,将在该领域突破理论和方法上的研究“瓶颈”。最后对于推动地应力场反演理论在油气井工程深部地层中的应用与发展,提出了研究中应解决的关键技术问题。     

非均匀地应力条件下磨损位置对套管应力的影响研究

深井、超深井、大斜度井、大位移井等高难度井逐渐普及，其钻柱工作时间的延长以及井眼轨迹的变化使得套管磨损问题日益突出，而磨损位置的不同会对套管强度降低的程度产生重要影响。为此，文章在充分考虑地应力非均匀性的基础上，建立了磨损后套管应力计算的有限元模型。计算结果表明，当磨损位置处于最小地应力方位时，磨损带来的套管应力增加和地应力非均匀性导致的套管应力非均匀分布得到了叠加，是最危险的情况。由于套管磨损位置带有一定的随机性，因此在设计套管强度时，应以磨损位置处于最小地应力方位为基准才是安全的。     

蠕变地层水泥环特性对套管应力的影响

蠕变地层套管应力计算是采取套损预防措施的依据,目前采用非均匀地应力作为套管水泥环力学模型边界条件的套管应力计算方法与实际情况不符。提出了蠕变地层套管应力计算应将均匀地应力作为其边界条件的有限元力学模型,并分析了水泥环椭圆度和弹性模量对套管应力的影响:当水泥环弹性模量小于等于地层弹性模量时,套管最大应力出现在最小水平地应力方向,反之则出现在最大水平地应力方向;套管峰值应力随着水泥环椭圆度的增大而增加,套管由缩颈损坏转变为挤扁损坏;蠕变地层水泥环弹性模量与地层弹性模量和井眼椭圆度之间存在合理的匹配关系,改变水泥环弹性模量是降低蠕变地层套管应力的最有效方法。该规律的得出有助于加深套损机理的认识和套损预防措施的实施。（）