青西油田地层压力预测技术的研究与应用

地层压力预测对提高钻井速度、保护油层、合理设计井身结构和钻井液密度有着重要的意义。通过对完成井岩心和测井资料的分析处理，建立了青西油田地层压力预测数学模型，十多口井的现场应用表明，该模型压力预测结果误差小于10％；完井试油发现，储层污染明显减小，产量与邻井相比大幅度提高，取得了较好的经济效益。同时，也为青西油田提高钻井速度、缩短钻井周期、提高勘探开发效益奠定了坚实的基础。     

地层压力预测技术在准噶尔盆地钻井中的应用

准噶尔盆地东部地区存在多套不同的压力层系,给钻井工程带来了很多困难。地层压力的准确计算对于合理、经济地选用钻井液性能,防止井喷、井漏、井塌等复杂钻井情况的发生具有重要意义。为此,分析了准噶尔盆地东部地区异常压力成因机理,认为水热增压、烃类生成和黏土矿物转化不是该地区异常压力主要成因,欠压实作用才是造成该地区异常压力的主要机理。以现场测井资料和实际施工数据为基础,应用测井资料解释方法对该地区的A1井等6口井进行了地层压力预测。结果表明：奇古组以下地层存在异常高压,钻井时应提高钻井液密度来实现平衡钻井;地层压力预测值与实测值相对误差最高为4.3%,预测精度高,达到了指导现场安全钻井和井控的目的。     

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基于压力控制在油气井钻井中的重要位置，章结合四川地区天然气井钻井压力控制中的实践，从4个方面谈自己的认识与建议。即：压力控制是油气井钻井工程的核心技术；压力控制的前提是搞好地层压力预报与监测；气井比油井压力控制难度大；四川在压力控制上的几个具体作法。     

冀东油田地层压力评价技术研究

根据测井、井史、试油及地层测试等资料的分析结果，利用声波时差法、ｄｃ指数法和页岩电阻率法，综合评价了冀东油田柳赞地区和高尚堡地区地层孔隙压力情况。对比分析表明，在该地区利用声波时差法和伊顿公式法检测地层孔隙压力具有较高的精度。给出了以上两地区的地层孔隙压力剖面以及近平衡压力钻井泥浆密度推荐值。     

钻井过程从地面测定地层孔隙压力

钻井过程中需要了解地层孔隙压力。钻井常常使地层孔隙压力失去平衡，以防止地层流体进入井筒，避免失控情况。然而，太多的过平衡压力会降低钻井速度，造成井漏。体文将介绍一种在钻井过程中预测井底过平衡压力（或欠平衡压力）的方法，即钻井过程中从地面测定孔隙压力。该方法主要取决于两个因素：①泥浆录井仪的气体单位曲线下成的面积与钻井液中的气体体积成正比；②若钻具下放速度不变，则抽汲压力与冲击压力相同。     

井下压力温度测试技术在徐深5井的应用

针对深层欠平衡钻井存储式随钻井下压力温度测试工具和配套软件存在的问题，进行了改进与完善，解决了井下仪器的振动问题，延长了钻井过程中的有效工作时间，改进后的工具在徐深5井进行了应用，该井是大庆油田深层加快勘探的一口重要的欠平衡预探井。通过应用，实测出该井第三次开钻井段钻井过程中不同情况下的井底压力、温度。利用关井求压时的井底压力变化能够准确地计算出地层压力、井底负压值的大小，对比设计井底压力值，为科学指导下步钻井，精确控制井底负压值提供依据。利用井底压力的实测值与理论值之间的误差分析表明，由于岩屑的影响造成井底压力增加，导致井下出现过平衡，影响欠平衡钻井的效果。同时，还介绍了实测井底压力温度数据在环空岩屑携带的情况、实际钻头压降大小和井下流体温度变化等方面的应用。     

欠平衡钻井随钻预测储层压力的理论与实用方法研究

欠平衡钻井过程中，真实地了解所钻地层的多种信息对于安全钻进、钻井液密度控制、井口回压控制及复杂事故处理都非常重要，但凭借钻前邻井资料预测和随钻录井分析获得的储层压力往往与实际相差较大，造成了欠平衡压力控制的误差和滞后。为求得较准确的储层压力，在原为压力恢复试井理论基础上，推导出了欠平衡钻井随钻储层压力恢复试井数学模型．并提出了相应的简化的实用方法随钻储层压力恢复试井法，同时．结合2口井的欠平衡钻井实例数据．利用该方法进行了分析．结果与实际储层压力的误差较小，从而验证了该方法的可行性。     

中江地区井壁力学稳定性研究

中江地区沙溪庙组地层在钻井过程中一直存在比较严重的垮塌现象，给该区钻井施工带来较大的技术难题和经济上造成较大损失。为弄清井壁稳定性机理，为该区钻井工程的设计与施工提供科学依据，文章从井壁应力状态角度出发，根据岩石力学理论分析和实验，利用钻井、录井、测井、测试、压裂等资料建立了计算中江地区沙溪庙组地层井壁力学系统合理的物理模型和计算方法，建立了该区地层孔隙压力、地应力、井壁破裂压力和井壁坍塌压力剖面，并在此基础上对井壁力学方面的稳定性进行了分析，发现在1600～1840m井段地层坍塌压力较高，与地层压力相当，出现了井壁扩大现象，井壁稳定性差，建议改进钻井液性能，降低地层坍塌压力。     

塔北地区碳酸岩储层欠平衡压力的钻井技术

塔北地区碳酸盐储层地层压力低,钻井中易发生钻井液漏失,对产层造成污染,甚至导致提前完钻,近两年该地区应用了欠平衡压力钻井技术后,较好地解决了上述难题,为增储上产,扩大勘探区域起了积极的作用,本文介绍了欠平衡压力钻井应考虑的问题,钻井参数设计方法以及该技术应用效果。     

提高川西地区中深井及深井钻井效率探讨

川西地区中深井及深井钻井过程中，存在机械钻速低、钻井周期长、井身质量差、储层污染严重等问题，影响了该地区的天然气开发步伐。在分析影响川西地区钻井效率的主要因素的基础上，给出了提高钻井效率的主要对策，包括准确描述钻井地质环境因素，优化钻井设计和应用钻井新技术等。现场试验应用表明，川西地区的深井、中深井钻井效率明显提高，并初步形成了一套安全快速钻井工艺技术措施。     

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在负压钻井过程中，地层流体不断流入井内。如果负压钻井的钻井液密度过低，造成过大的井底负压，大量的地层流体会流入井内。这不仅会给涌出地层流体的地面处理带来困难，还会造成储层垮塌，导致储层的毁灭性伤害。因此，必须确定合理的钻井液密度以避免地层坍塌。井眼形成后井筒周围的应力将伴随地层流体的流入而重新分布，由于地层岩石的力学特性不同，井筒周围应力的重新分布可能是弹性的，也可能是弹塑性的，并且与地层流体的流速密切相关。从分析井筒周围的应力分布入手，以地层不发生坍塌为条件，导出了负压钻井所需的最小钻井液密度；对影响最小钻井液密度的主要因素进行了分析，指出地层的胶结强度和原始地层压力是影响最小钻井液密度的主要因素。     

利用测井资料预测孔隙压力、破裂压力和坍塌压力

钻井液漏失、井喷、井壁坍塌和油气层受污染等异常情况,主要受地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力（以下简称“三压力”）控制,是钻井技术人员经常面临的问题。钻前建立“三压力”剖面,就可以设计出钻井液安全密度窗口,保证油田勘探开发生产中的钻井施工安全。电缆地层测试直接获取较为精确的地层孔隙压力,利用偶极声波测井方法能预测出破裂压力和坍塌压力,建立其连续剖面。最终建立了准噶尔盆地“三压力”成果数据库和网上查询系统。     

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欠平衡钻井是开发低压低渗透储层和枯竭油气藏非常有效的钻井技术。它不但可将地层损害减小到最低程度，而且在钻井过程中有机会对储层进行评价和描述，在钻遇复杂地层中可防止漏失和地层压差卡钻，并能大幅度提高钻速。欠平衡钻井循环系统是一个多相流体流动的非稳定压力系统，它受注入流体气液比，储层流体二次充入，地面回压等因素控制。为此，分析了这个多相流循环系统设计中应考虑的一些主要问题。并通过井底压力模拟计算表明：循环系统在静压控制区工作时，气相注入速率的微小变化，将引起井底压力突变，该区为循环系统不稳定区，欠平衡钻井操作应避免在该区工作而引起井眼失稳和过平衡压力。循环系统在摩阻控制区工作时，对气相注入速率和地层流体进入系统，井底压力变化平缓，因此该区为循环系统稳定区，欠平衡钻井作业在该区能保证设计负压差值。但随着气相注入速率的增加，井底压力增加，此时应控制氮气注入速率，节约钻井成本。     

基于测井资料的地层压力分析技术

准确的地层压力剖面是合理钻井工程设计的基础,是钻井液及井身结构设计不可缺少的关键数据。而测井资料是有效确定地层压力的基础性资料。为此,通过地层压力分析的基本理论和方法研究,结合DrillWorks2005软件中压力预测分析系统的应用,提出了利用自然伽马、电阻率、声波时差等测井资料进行综合分析,进而预测地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力的模式。经吉林油田部分井次的实际验证,预测精度可满足工程要求,为钻井工程技术路线的确定和钻井施工提供重要依据。     

BZ13-1油田井壁稳定性研究及应用

位于渤海中部海域的BZ13-1油田在前期钻井中存在溢流、井漏、阻卡等较多复杂问题,制约了钻井速度。井壁稳定的力学分析方法主要利用钻井资料、测井资料、录井资料等,分析地层压力、地应力、地层强度参数的分布规律,结合岩体强度准则计算坍塌压力与破裂压力,得出钻井安全密度窗口。通过对BZ13-1油田井壁稳定性进行分析,得出了高压层、易漏失层、易坍塌层位置,并据此对开发井进行井身结构设计,分析结果在开发井钻井中取得了良好的应用效果,有效减少了钻井复杂问题。     

泥浆盖帽强钻技术在威远页岩地层的应用

钻井作业中发生漏、喷或塌时,对治理难度大、耗时长的复杂井可采用泥浆盖帽强钻,通常采用清水作强钻液,这就要求待钻井段地层必须稳定。威201-H3井已钻井段的龙潭组为区域垮塌层,而待钻的龙马溪地层为该区域易塌层,该井钻至1044.24m发生有进无出的恶性井漏、堵漏效果差,同时井漏液面下降造成严重的溢流显示。使用泥浆盖帽并采取吊灌方式保持一定液面高度、平衡漏层上部井段的气层和稳定垮塌层,进入待钻易塌层使用复合盐高分子防塌强钻液快速钻至固井井深,从而实现了安全、快速、低成本的钻井施工,泥浆盖帽强钻技术进一步扩大了使用领域,并探索出了适宜威远地区页岩气井快速处理喷、漏、塌复杂井的工艺,实现页岩气低成本钻井目标。     

川东复杂地层防塌技术初探

分析了川东地区复杂地质条件下钻井作业中发生井塌的主要原因及几种常见井塌类型,即高角度地层井壁垮塌、易永化地层井壁垮塌、地应力引起的井壁垮塌以及工程因素引起的井壁垮塌等。介绍了川东地区防止井塌的方法:使用防塌钻井液,确定合理的钻井液密度,在地应力强烈的区域钻井应寻找应力差较小的区块钻井或改变井眼轨迹以及利用工程技术处理井塌等。提出了该地区预防和处理井塌中存在的问题知今后的研究方向。     

缅甸D区块井壁稳定性周期浅析

缅甸D区块属于山前高陡构造,地质情况极为复杂。在已完钻井中遇到了严重漏失、井壁坍塌、地层高压且钻遇多套压力系统等问题,给钻井作业带来了很大的挑战。文章结合已钻井的具体情况,对采集到的岩屑、岩心进行了室内实验分析,并利用岩石力学相关理论,对泥页岩吸水量随时间变化以及岩石强度在钻井液浸泡下的变化规律进行了分析,建立了渗流压力和附加应力场模型,得出了井壁稳定性周期的估算值,为今后该地区钻井作业过程中优化钻井设计和安全钻井提供了理论依据。     

地层压力计算模型及其现场应用

利用岩石力学分析理论,并结合库仑-摩尔准则和拉伸破坏准则建立了地层三项压力(地层孔隙压力、地层破裂压力和地层坍塌压力)的计算模型,并利用大庆油田英台地区的常规测井资料连续地计算了该地区的地层三项压力.通过地层三项压力剖面分析,针对不同井段地质复杂的实际情况,采取了相应的预防技术措施.经现场应用,有效地避免或减少了井下复杂情况的发生,提高了开发效果和钻井效率,为该区安全快速钻井提供了科学依据.     

考虑有效膜压力的坍塌压力计算模型

川渝气区风险探井欠平衡井段的井眼扩径率普遍较高,井眼扩径率介于20%~30%,最高可达140%,增加了风险探井的钻探风险,而且欠平衡钻井井壁稳定的问题也尚未得到有效解决。为此,针对欠平衡井段井壁失稳机理开展了研究,提出了计算欠平衡钻井井壁坍塌压力的方法:通过引入有效膜压力系数,结合达西定律、地层流体状态方程、连续性方程,求解出井周压力分布解析解;依据叠加原理得到了井周应力分布模型,并采用Mohr-Coulomb准则推导出维持井壁稳定的最低钻井液密度计算模型;研究了欠平衡、过平衡、欠平衡转过平衡3种典型工况下的井周压力演化规律,并总结了欠平衡钻井井壁失稳的规律。结论认为:该模型反映了泥饼对井壁稳定的影响,由其计算得到的坍塌压力比常规模型计算所得的结果要高,说明有效膜压力系数对井壁坍塌的影响显著,而岩石强度(内聚力、内摩擦角)、地应力、岩石孔隙度等参数对井壁坍塌的影响则相对较小,采用该模型计算的结果更加符合现场实际。