水化对泥页岩地层“安全”钻井的影响

泥页岩地层与其它“惰性”岩石不同,当其与水基钻井液接触时,岩体强度、内部应力都将随钻井液类型及地层与钻井液的接触时间变化而变化,因此,一个有效的力学本构方程应该能够体现出发生在泥页岩地层中的力学和物理化学动态过程,ＹｅｗＣＨ等在这一领域作了开创性工作;并引用ＹｅｗＣＨ等提出的水化应力模型,计算分析了水化对水敏性泥页岩地层井周应力分布状态,地层坍塌应力和破裂应力的影响。     

泥页岩水化对岩石力学强度的影响

泥页岩经过水溶液浸泡,会因水化作用而膨胀,造成抗压强度、黏聚力、岩石强度及井壁稳定性下降,进而引起井壁失稳问题。进行单轴抗压试验和单轴抗拉试验,在不同离子类型及浓度的水溶液条件下,研究泥页岩的弹性模量、泊松比、破裂时的最大载荷值以及部分岩心的抗拉强度的变化趋势。实验结果表明在相同的试验条件下,泥页岩水化程度与钻井液类型有关,氯化钾钻井液对泥页岩的抑制作用最好。     

吐哈油田玉果区块防塌钻井液技术研究

针对吐哈油田玉果区块深层复杂泥页岩地层,选取代表性泥页岩岩心,通过X射线衍射、扫描电镜、水化膨胀/分散、比表面积、比亲水量等测定,对该油田岩样进行了地层组构和理化性能分析,分析了该区块深部复杂地层井壁失稳的机理,提出了"物化封堵-抑制水化-有效应力支撑"的三元协同防塌钻井液技术对策。通过单剂优选和配方优化,研制出了适合玉果区块复杂地层的防塌钻井液体系。现场试验表明,该钻井液体系防塌、封堵能力强,钻井液维护处理简单,使用该钻井液可以显著提高机械钻速,节约成本。     

评价钻井液完井液对裂缝性地层封堵效果的新方法

泥页岩比表面积测定方法，泥页岩水化膨胀测定方法、钻井液泥饼压缩性评价方法等现有诸多评价方法，都是针对泥页岩地层垮塌进行的研究，而对如何稳定破碎性地层及裂缝发育地层，目前还没有一种可行性的评价的方法。探讨了利用38742型泥浆失水仪来评价钻井液、完井液的封堵效果，实验结果表明：该法是现场评价钻井液、完井液封堵的评价方法。     

几种有机盐溶液活度及抑制性实验研究

井壁失稳一般都发生在泥页岩、盐岩、弱胶结或未胶结的砂岩及其他破碎性岩石的地层,最常见且影响严重的是泥页岩地层,导致泥页岩地层失稳的最重要的原因是泥页岩的水化.针对泥页岩在水溶液中的水化程度取决予水溶液的活度,分析了活度与泥页岩水化膨胀的相互关系,认为对防止泥页岩井壁失稳非常重要.通过吸附等温线的方法测定了weigh2、weigh3、YJS-1、YJS-2、KCOOH、NaCOOH、NaCl、KCl、CaCl2的活度,测定了上述产品的抑制膨胀性和抑制分散性,对比分析了盐溶液活度和抑制性的关系.结果表明,根据盐溶液的活度和抑制性.可以通过调节钻井液中不同的盐及其浓度,控制泥页岩水化,达到井壁稳定的目的.     

泥页岩水化膨胀压的理论计算方法

泥页岩水化膨胀可诱发或加剧井壁岩石受力平衡，水化膨胀压是泥页岩井段井眼不稳定研究中必须研究的内容，而直接测定泥页岩水化膨胀压相当困难。泥页岩水化膨胀压是其中粘土颗粒间的排斥力。文中介绍了根据双电层理论，用矿物学参数计算水化膨胀压的方法。这些参数包括比表面积，表面电荷密度、膨胀后孔隙水中离子浓度，双电层中反离子价数及粘土颗粒间距。还具体说明了计算步骤和这些参数的获取方法并给出了算例。     

适用于深井钻井的KCI／聚磺水基钻井液体系研究

针对深井钻井,从优选处理剂人手,解决钻井液高温稳定性,泥页岩水化,储层保护等方面的问题,研制适用于深井钻井的KCI／聚磺水基钻井液体系。并对该体系的高温稳定性、抗污染性、防塌抑制性和储层保护效果进行室内评价。最终优选出的钻井液配方高温高压流变性合理,抗污染性和防塌抑制性强并成功应用于东部某油田的深井钻井。     

适用于深井钻井的KCl/聚磺水基钻井液体系研究

针对深井钻井,从优选处理剂入手,解决钻井液高温稳定性,泥页岩水化,储层保护等方面的问题,研制适用于深井钻井的KCl/聚磺水基钻井液体系。并对该体系的高温稳定性、抗污染性、防塌抑制性和储层保护效果进行室内评价。最终优选出的钻井液配方高温高压流变性合理,抗污染性和防塌抑制性强并成功应用于东部某油田的深井钻井。     

泥页岩三轴蠕变实验及结果应用

钻井工程中的井壁稳定问题大多发生在泥页岩井段.根据实验得出的岩石力学参数可以较好的进行井壁稳定及相关问题的力学性质分析.详细介绍了采用三轴岩石力学实验机进行的泥页岩三轴蠕变实验的原理,并根据实验结果按照非线性回归的方法得出了描述变形的本构方程及其蠕变系数,结合该泥页岩的粘土含量,为分析该泥页岩的蠕变规律和计算蠕变压力提供了科学依据.同时,根据不同缩径率所需安全钻井液密度下限的计算公式,得出了相应的钻井液密度下限.     

井壁稳定的力化耦合模型研究

以多孔介质弹性力学理论为基础,以渗流力学理论为纽带,建立泥页岩地层井壁稳定的力学与化学耦合分析模型. 利用该力化耦合模型,可以分析钻井液活度、膜效率等因素对坍塌压力的影响规律,因此可以优选钻井液体系. 为泥页岩井壁稳定研究提供一定的理论依据.     

Finite element analysis for inclined wellbore stability of transversely iso-tropic rock with HMCD coupling based on weak plane strength criterion

The finite element analysis (FEA) technology by hydraulic-mechanical-chemical-damage (HMCD) coupling is proposed in this paper for inclined wellbore stability analysis of water-sensitive and laminated rock, developed basing on the recently established FEA technology for transversely isotropic rock with hydraulic-mechanical-damage (HMD) coupling. The chemical activity of the drilling fluid is considered as phenomenological hydration behavior, the moisture content and parameters of rock considering hydration could be determined with time. The finite element (FE) solutions of numerical wellbore model considering the chemical activity of drilling fluid, damage tensor calculation and weak plane strength criterion for transversely isotropic rock are developed for researching the wellbore failure characteristics and computing the time-dependent collapse and fracture pressure of laminated rock as shale reservoirs. A three-dimensional FE model and elastic solid deformation and seepage flow coupled equations are developed, and the damage tensor calculation technology for transversely isotropic rock are realized by introducing effect of the hydration and the stress state under the current load. The proposed method utilizing weak plane strength criterion fully reflects the strength parameters in rock matrix and weak plane. To the end, an effective and reliable numerically three-step FEA strategy is well established for wellbore stability analysis. Numerical examples are given to show that the proposed method can establish efficient and applicable FE model and be suitable for analyzing the timedependent solutions of pore pressure and stresses, and the evolution region considering the hydration surrounding wellbore, furthermore to compute the collapse cycling time and the safe mud weight for collapse and fracture pressure of transversely isotropic rock.     

硅基防塌钻井液在苏丹油田的应用

根据苏丹油田某区块地层泥页岩的矿物组成、微观结构及理化性能资料,研究出适于该油田并能保护油气层的硅基钻井液体系的基本配方,评价了其防塌性能、抗钻屑污染能力及抗温能力,并解释其防塌机理。现场应用表明,该体系维护容易,防塌效果明显。     

大港滩海大位移井井壁稳定技术研究

大港油田主要采用大位移井开发滩海油气资源.在2008年埕海二区大位移井钻井中遭遇了严重的井壁坍塌,单井平均事故复杂时效达22％,严重影响大位移井的安全.通过对油页岩层理弱面强度测定、斜井井壁应力分析、井眼轨迹对坍塌压力和破裂压力的影响分析、井壁稳定的力学和化学对策的研究,指导井眼轨迹优化设计、安全泥浆密度窗口确定及钻井液性能改进,现场应用效果显著.     

地震敏感属性在GY凹陷泥页岩裂缝预测中的应用

国内外大量泥页岩裂缝油气藏的不断发现表明,泥页岩裂缝的研究尤为重要,地震数据中提取的地震属性可用来描述储层特征和探测地下异常体。为了确定苏北盆地高邮凹陷LWS次凹页岩储层的有利分布区,总结了高邮凹陷泥页岩裂缝地震响应特征,并利用地震敏感属性对泥页岩裂缝进行识别。首先通过分析过井地震剖面地震响应特征,建立泥页岩正演模拟,对正演结果进行分析并结合时频分析手段开展对比验证,井震结合,优选古近系阜宁组E1f2页1+页2裂缝敏感的地震属性。利用该方法,对古近系阜宁组E1f2页1+页2选择了低频能量属性进行裂缝预测,应用效果与实钻井吻合程度较好,该方法能在平面上较好地预测泥页岩的发育范围。     

气体钻水平井井壁稳定性分析新方法

与常规钻井液钻井相比,气体钻井技术在提高机械钻速、保护油气层等方面有着无可比拟的优势,其中井壁稳定是气体钻井过程中最为突出的问题.目前对于气体钻水平井没有一套合理的井壁稳定分析方法,给现场钻井带来很多困难.在直井井壁稳定分析理论模型的基础上,通过应力转换,确定水平井段围岩应力,结合测井数据去水化校正,建立气体钻水平井井壁稳定计算模型,形成了一套完整的气体钻水平井壁稳定分析方法.将该方法应用于川西地区气体钻水平井井壁稳定分析,理论分析与工程实际结果吻合,验证了该方法的可行性.     

水泥赤泥混凝土强度形成机理

用磨细赤泥代替部分水泥形成的水泥赤泥混凝土，具有良好的力学特性，并能降低水泥混凝土的成本，且对环境保护有利。本文通过分析水泥赤泥体系的水化过程、水化生成物、硬化水泥赤泥浆体的微观结构形态，探讨分析了水泥赤泥的相互作用及水泥赤泥混凝土的强度形成机理。