椭圆形井眼的井壁稳定分析

本文分析了由井眼崩落造成的椭圆形井眼的井壁稳定问题，推导出了椭圆形井眼的地层破坏压力和地层坝塌压力的计算式，结果表明椭圆形井眼的破裂压力和坝塌压力都比圆形井眼大，从而提高了钻井液密度的设计下限。     

谈谈定向井井壁稳定问题

从岩石力学、地球物理测井、工程录井、环空水力学和钻井液化学等方面分析定向井井眼稳定问题,建立地层孔隙压力剖面、地层坍塌压力剖面和地层破裂压力剖面,以实现对钻井液性能、井身结构及其它工程参数的优化设计。     

力学温度和化学耦合作用下泥页岩地层井壁失稳研究

为减少泥页岩地层,特别是高温-高压泥页岩地层的井眼失稳问题,将泥页岩地层视为孔隙介质,在综合考虑岩石特性、井眼周围三维地应力、化学及热效应等因素对泥页岩地层井眼稳定的影响的情况下建立了井眼周围有 效应力计算模式,通过有限差分法进行求解。结合地层失效准则,得到了温度、渗流以及岩石特性对坍塌压力和破裂压力的影响规律。研究的结果表明对低渗透率的泥页岩来说,热效应以及化学反应在确定钻井液密度窗口时起到重要作用。计算结果对实际钻井有理论上的指导意义。     

多分支井连接井段的井眼稳定性

采用分支井技术能更加有效地开采油气藏 ,这已引起石油工业界的高度关注。但同时该技术也面临着一些新的挑战 ,分支井的井眼连接井段失效是一个严重问题 ,会导致井眼报废。为了保证分支井钻井和完井作业的成功进行 ,必须保持井眼的稳定性。给出了评价分支井井眼稳定性的分析模型 ,该模型考虑了分支井井眼的几何形状因素。依据井眼不同的几何形状 ,将分支井的井眼连接井段分为圆形井眼、卵椭圆形井眼和双毗邻井眼。得到的一个主要结论是井眼的几何圆度越差 ,其井眼稳定性也越差。与井眼连接井段的上部和下部井段相比 ,该连接井段本身的井眼稳定性较差。还对地层破裂压力和地层坍塌压力进行了分析 ,最后通过一个油田示例介绍了这些模型的具体应用。     

地层坍塌压力预测技术在钟市地区的应用

地层坍塌压力剖面的准确确定,对于井眼稳定和安全钻井至关重要,本文建立了地层坍塌压力的计算模型,并利用江汉油田钟市地区的测井资料连续地计算了该地区的地层坍塌压力,与已钻井井径扩大率的对比分析表明,计算模型正确,能应用于江汉油田钟市地区的实际钻井中。     

地层倾角对地层坍塌压力的影响

从分析井壁围岩的应力出发，建立了地层倾角对地层坍塌压力影响的力学模型和坍塌准则，江苏油田桥7井地层坍塌压力计算实例表明，地层倾角对地层坍塌压力有较大影响，因此在研究地层坍塌压力过程中应充分考虑地层倾角。     

考虑岩石强度尺寸效应的脆性地层井壁坍塌压力统计模型

在钻井过程中，不同尺寸的井眼揭开地层时，井壁上揭露的裂隙、节理等缺陷不同，实践表明同样地层井眼越小，井壁一般越稳定，这种直观认识缺乏理论支撑，由于井壁裂隙、节理等缺陷不能被精确地刻画，井眼尺寸对井壁稳定的影响也很少用在坍塌压力计算中。针对这一问题，建立了基于Weibull 统计强度尺寸效应理论的脆性地层井壁稳定模型，并对不均匀性、井眼尺寸等主要影响因素进行了讨论。结果表明:随着井周围岩均匀性的增加，井眼尺寸对井壁稳定的影响减小；相对于参考标尺的6″井眼，井眼尺寸增加，坍塌压力增加。对实际施工而言，在满足其他工程要求的前提下，对易垮塌地层应尽量采用小的井眼。     

井眼稳定性技术在冀东油田的应用

探讨了运用岩石力学和地应力理论解决井眼稳定问题的原理和方法。开发了井眼稳定性分析软件。利用冀东油田测井及实钻资料，求取了本地区的岩石力学参数，建立了两个区块地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力的三个连续剖面，推荐了合理的钻井液密度值，在钻井设计与施工中应用，取得显著效果     

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地层坍塌压力剖面的准确确定,对于井眼稳定和安全钻井至关重要。文章在建立了地层坍塌压力计算模型之后,着重研究了如何从测井信息中准确提取模型中所涉及的岩石力学参数。将该法应用到罗家寨构造LJ2井等多口井的测井资料精细解释处理中,计算出该井不同井深与不同层位地层坍塌压力及保持井壁稳定的泥浆密度。此结果应用到实际钻井中,效果良好,且实用性强,为该地区科学钻井提供了合理的泥浆密度设计依据。     

姬塬地区延长组地层坍塌压力的测井预测研究

坍塌压力剖面的准确确定,对井眼稳定及安全钻井至关重要。文章首先建立了地层坍塌压力预测模型,利用测井资料连续计算了姬塬地区延长组地层坍塌压力及其当量泥浆密度。同时结合岩石力学实验,用有限元方法预测其井壁稳定性,与已钻井扩径率的对比分析表明,计算结果与工区实钻情况相吻合且能够用于指导工区的安全钻井。通过多口井地层坍塌压力的测井计算,发现长2～长4+5段的地层坍塌压力当量密度为0.890～1.098g/cm3,个别井段坍塌严重,宜使用1.1g/cm3泥浆钻进;长6～长9段地层坍塌压力当量密度为0.890～1.079g/cm3,井壁总体比较稳定,宜使用1.08g/cm3泥浆钻进,这为工区新井的钻井设计与施工提供了理论依据。     

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。     

温度对超深裂缝性地层井壁稳定性的影响

温度效应对钻井井壁围岩稳定性的影响不可忽略,特别是超深（>6000 m）裂缝性地层。传统考虑温度效应的坍塌压力预测模型主要适用于连续性地层,温度对裂缝性地层坍塌压力影响的文献研究较少。针对上述问题,首先通过杜哈梅原理确定温度变化产生的诱导应力场,然后利用坐标转换,考虑裂缝渗流场和温度场耦合,获得裂缝面上应力分布特征,最后,将裂缝面应力场代入岩石破坏准则,建立了考虑温度效应的裂缝性地层井壁失稳预测力学模型,研究了温度和裂缝特征对井壁稳定性的影响。研究表明,相同应力和裂缝产状条件下,钻井液循环引起的井壁温度降低增大了井壁垮塌的程度,这与传统模型认为循环引起的温度降低有助于井壁稳定的结论相反;井筒液柱压力一定的条件下,井壁稳定性随裂缝产状发生变化,存在裂缝产状敏感区。对于超深裂缝性地层,随着钻井液循环导致井壁围岩温度降低,增大了井壁失稳风险和程度,在防止井壁失稳的坍塌压力当量密度设计方面应考虑温度和裂缝特征的影响。     

控压钻井井筒压力控制技术初探

常规钻井技术钻遇压力衰竭或复杂地层时,经常遇到钻井液安全密度窗口窄,并引起漏、喷、卡、塌等井下复杂问题。控压钻井(MPD)通过控制井筒环空循环流体介质的流量与流态、井口施加压力等因素,结合环空压降模型计算,使环空压力保持在一定的范围,就可以降低甚至避免这些钻井问题,减少非钻井作业时间,提高钻井效率,降低作业成本。     

破碎性地层坍塌压力计算模型

破碎性地层裂缝、微裂缝及层理十分发育,地层各向异性明显,地层坍塌压力高,安全钻井液密度窗口窄,在低井筒液柱压力下井壁易垮塌,在高井筒液柱压力下又容易发生井漏。不同于均质各向同性地层,这类地层的井壁围岩力学稳定性主要取决于这些单元体结构面的强度(抗滑能力)。当单元体所受应力超过了其结构面抗滑能力时,井壁围岩即出现滑动失稳。由均质各向同性地层井壁力学稳定性分析理论出发,引入地层岩石破碎程度指数Bd来定量的描述地层岩石破碎程度对井壁围岩等效应力状态的影响,并根据Mohr-Coulomb准则建立了破碎性地层坍塌压力计算式,Bd值越大,井壁坍塌压力越大,井壁越易失稳,实例计算表明所建立的模型计算结果与工程实际吻合较好。     

超低压水平井井壁稳定性研究与应用——以崖城13-1气田为例

在气田开发中后期的调整井钻井中,由于储层压力衰竭,会产生与常压或异常高压地层中不同的井壁稳定问题,主要体现在钻进中容易漏失,导致井下复杂情况或钻井事故。崖城13-1气田在开发10余年后,主力储层压力系数衰减为0.47左右,是典型的超低压力气藏。针对该气田储层压力衰竭情况,建立了调整井井壁稳定力学分析方法,对崖城13-1气田某大位移调整井压力衰竭后的坍塌压力、破裂压力和漏失压力情况进行了分析。计算结果表明,地层压力降低导致坍塌压力和破裂压力均有不同程度下降,使钻井中坍塌风险降低,漏失风险增加。因此,在压力衰竭储层段钻井液密度设计中需要以压力衰竭后的坍塌压力、破裂压力及漏失压力为参考。实际钻井情况表明,考虑压力衰竭条件下的井壁稳定性分析在崖城13-1气田水平井的应用取得了良好效果。     

一种井底压力实时采集传输系统的研制

井底压力是钻井介质作用于环空井底所产生的压力,其大小直接影响着井筒压力系统的平衡与否。井底压力的设计需要考虑地层坍塌压力、地层孔隙压力、地层破裂压力以及地面处理设备的能力和井控设备的控制能力,是关系着整个钻井过程安全的一项重要参数。以往钻进过程中的井底压力都是通过实测立管压力与计算模型和相关公式、软件计算得出的,由于井筒流体流动（特别是存在多相流流态时）的复杂性,理论模型的建立时往往会简化“边界条件”,其计算结果与实际存在一定偏差,往往导致现场控制失误。文章介绍一种可以动态、精确采集井底压力、温度等参数,并实时传输至地面的系统,以实现对井底压力精确控制。     

控压钻井过程中泥页岩井壁破坏分析

控压钻井过程中,控制井底压力与地层压力相当,可以减少井壁由于井底压力过小或过大引起的井壁坍塌或破裂问题。对于水敏性泥页岩地层,即使在压力平衡的情况下,由于水基钻井液和泥页岩之间的水化渗透作用,泥页岩井壁也有可能不稳定。为此,建立了控压钻井条件下泥页岩井壁稳定非线性流-固-化耦合新模型,考虑了离子扩散与岩石变形的全耦合以及流体流动和离子扩散过程的非线性;通过有限元分析泥页岩井壁周围孔隙压力场和应力场的变化,计算井壁周围地层破坏系数,检查井壁是否破坏。研究结果表明：①控制压力钻井与常规钻井相比,水化渗透引起的孔隙压力剖面变化较小,有利于泥页岩井壁稳定;②泥页岩井壁失稳主要有井壁破坏、井壁附近地层破坏两种方式且后者是有时间效应的;③现有模型与非线性全耦合模型相比,过大地预计了井周孔隙压力和总应力且其压力峰值传播较慢;④泥页岩井壁失稳后,新的泥页岩表面暴露在钻井液中继续进行水和溶质交换,井眼扩大到一定值后,发生进一步失稳的可能性较小。     

ZH凹陷硬脆性裂缝油页岩地层坍塌压力研究

硬脆性裂缝油页岩地层钻进易发生井壁坍塌,严重制约页岩油气有效开发.考虑化学势差、水力压差和裂缝渗流对近井带地层压力的影响,建立页岩井周应力分布模型,基于页岩地层裂缝面产状,构建了任一裂缝面产状下剪应力与正应力计算模型,并以裂缝面上剪应力大于摩擦力为含裂缝面页岩地层的破坏准则,形成了含裂缝面页岩地层的流-固-化-热井壁稳...     

延长气田石千峰组与石盒子组井壁失稳机理的研讨

延长气田钻进石千峰组与石盒子组过程中经常发生严重井塌。通过对该气田地应力、坍塌地层岩石力学性能、矿物组分、理化性能的测定,地层3个压力的计算,钻井液抑制性、封堵性、浸泡时间对岩石强度及坍塌压力的影响实验研究,以及对测井资料和已钻井资料的综合研究分析,揭示了该气田钻井过程井壁失稳的机理,为解决该气田井壁失稳技术难题提供理论依据。分析得出井壁失温的潜在因素有:地层属于强硬脆性地层,具有在远低于峰值应力的状态下进入扩容状态的特征,压力波动易导致井周微裂缝扩展、交汇,形成不稳定的高渗带;该气田不存在强构造应力,但存在扭转,地层裂缝发育;地层属于晚成岩期,泥岩泥质含量高,弱分散,中强膨胀,需加强钻井液的抑制水化膨胀作用。井壁失稳的主要原因为:钻井液密度低于地层坍塌压力的当量密度,空井时间过长时会造成坍塌压力增高,进一步加剧井塌;现场所使用的钻井液的封堵性不良,在井壁与微裂缝相交的界面上不能形成有效的封堵。     

用早期试井资料计算低渗裂缝井地层压力的一种方法

低渗透油田的压力恢复试井资料一般不能测出径向流直线段,称为早期试井资料。但是低渗透油田往往裂缝比较发育,并且油井都须压裂投产。本文针对这种情况分析了裂缝井压力恢复测试早期的井底渗流特征,井底的早期渗流属于裂缝单向流动,并依据长关井压力恢复资料建立了利用早期试井资料计算地层压力的实用方法。