泥页岩水化时效评价方法研究

目前钻井过程中的一大技术难题是泥页碉与钻井液接触后,钻井液中滤液和微细颗粒可能进入泥页岩,引起泥页岩力学性质发生变化,强度下降,从而引发一系列井下复杂情况和事故,妨碍油气勘探开发的过程。在研究该问题时,需要了解页岩的水化特性,了解泥页岩水化过程中强度变化等。这些都需要适合的试验方法来测试和分析。针对泥页岩水化后强度降低的特点,研制出泥页岩水化时效评价仪器。该仪器结构紧,操作方便,能自动采集处理数据并打印出结果,具有较高的测量精度。测试数据和曲线对于分析不同泥页岩的水化特征和优选抑制性钻井液处理剂及防塌钻井液配方具有重要作用。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

泥页岩地层水井套管载荷、临界注水时间确定

为研究泥页岩地层注水井套管损坏问题,建立了考虑地层蠕变载荷和地层膨胀应力影响的力学模型,在理论分析和数值计算的基础上得到了膨胀地层套管载荷规律.随地层膨胀系数不同,泥页岩地层中膨胀应力可达远场载荷的数倍至数十倍.提出了套管损坏的临界注水时间确定模型,发现极限注水时间与注入速度为反比例关系;极限注水时间与套管的极限载荷为线性关系.可为油田膨胀地层套管损坏的预测和控制提供切实的工程手段.     

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.     

泥浆滤液防塌性能矿场评价方法研究

活度平衡理论很早就被提出并应用在泥浆滤液防塌性能的研究和设计中，但长期以来由于无法取得泥页岩地层水样，致使泥页岩地层水的离子活度难以通过室内实验测定，也阻碍了该理论在泥浆设计中的应用。本文对地球物理测井在这一领域的应用进行了理论研究，结果表明充分认识和利用现有测井资料，结合泥质砂岩地层的“双水模型”，可以确定泥浆滤液与地层水溶液的离子活度比及地层水溶液的离子活度，从而可对泥浆滤液防塌性能（或抑制泥页岩水化的能力）进行调整。     

泥页岩井壁稳定性的化学与力学耦合研究现状

泥页岩井壁失稳的化学力学耦合作用是近年来井壁稳定性研究中较为关注的问题。本文就这一问题的国内外研究现状作了较为详细的资料调研，从理论和实验两个方面就这一问题的研究思想、方法、技术路线以及技术难点作了归纳和总结。     

泥页岩比表面积测定方法实验研究

粘土或泥页岩的比表面积与其膨胀压或水化趋势有函数关系，是表征泥页岩水化特性或粘土膨胀量的指标。目前，测定粘土或泥页岩比表面积的方法较多，本文选择了两种方法进行对比实验研究。结果表明，ＣＳＴ法是一种简便、省时且较为精确的方法。     

涪陵页岩气田二期钻井提速难点分析及对策

为了加快涪陵页岩气田二期产能建设提供有力的钻井提速技术支撑,对因地层、井眼轨迹和钻井液等引起的技术难题进行分析研究,提出了针对地层岩性特征优选钻头,创新井身剖面设计,采用低密度钻井液,强化钻井液体系封堵性、配套射流冲击器等应对策略。现场应用表明:涪陵二期钻井提速效果显著,钻井周期大幅缩短,其中二开龙潭、茅口组地层优选牙轮钻头,钻头进尺相较于初期提高了90.9%,机械钻速提高了69.63%。     

复兴地区陆相页岩油气井地层三压力特征分析

复兴地区自流井组东岳庙段发育一套湖湘页岩,具有广阔的勘探开发前景。前期钻井实践表明,该区地层孔隙压力、坍塌压力与地层破裂压力特征不明,钻井液密度选取不合理,导致钻井过程中气侵、溢流、井垮等井下故障复杂多发。基于岩石力学原理,利用测井资料建立一维岩石力学模型,并以钻、测、录、试等资料对模型参数进行校正,建立区域地层三压力剖面,明确泥浆密度安全窗口,可有效防范和减少井下复杂,助力钻井提速降本。     

硅酸盐钻井液稳定井壁机理分析

以硅酸钾或硅酸钠为主要处理剂的硅酸盐钻井液体系近年来应用较多,该类体系具有很强的稳定井壁能力和环境相容性,其稳定井壁机理不同于其它常用水基泥浆体系。文中在介绍该类泥浆体系及应用情况基础上详细分析了其稳定井壁机理,认为有四个方面：①快速在近井壁堵塞孔隙和微缝,阻止滤液进入地层,减少压力穿透;②抑制页岩中粘土矿物水化;③硅酸盐和粘土矿物发生反应;④其它无机盐的协同稳定作用。     

裂缝面及井眼附近的应力分析

从力学角度出发,建立了川西致密气层井眼,裂缝面及地层的有限元模型,应用ANSYS软件仿真模拟了裂缝面与水平面面夹角的变化引起裂缝面上及井眼附近的应力变化,重点研究了水平裂缝面上及井眼附近的主应力和等效应力的应力等值线变化规律,随着地层裂缝倾角的增加,裂缝面上井眼附近的最大等效应力逐渐转移到井眼椭圆截在的短轴两端附近,研究结果对进一步研究井眼稳定,井壁崩落方向或裂缝面上的应力敏感性具有指导意义。     

有机硅醇在吐哈侏罗系探井中的研究与应用

吐哈盆地侏罗系探井上部地层粘土矿物含量高,下部地层泥页岩水敏性强、微裂隙和煤层发育,钻井过程中易发生起下钻遇阻、大段划眼等井下复杂。针对地层特点和钻井施工难点,在常规钻井液体系中引入有机硅醇后,钻井液润滑性和抑制性提高,井壁稳定能力增强。在温吉桑构造和红旗坎构造实施2口井,井下复杂减少,应用效果明显。     

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。     

玉北地区钻井液技术

针对玉北地区古近系膏岩层易蠕变缩径、二叠系火成岩地层易垮塌掉块、奥陶系灰岩地层易漏,导致的钻井周期长、机械钻速低、复杂情况多等问题,优选了适合各开次的钻井液体系。一开选用膨润土聚合物体系,利用其高膨润土含量解决地表流沙层的井壁稳定与井眼清洁问题;二开选用KCl聚磺钻井液,通过强化钻井液的抑制封堵能力与抗污染能力解决了因泥岩段水化膨胀、砂岩段形成虚泥饼造成的阻卡问题,实现了井壁稳定;三开选用KCl聚磺防塌钻井液,解决了高密度钻井液的抗污染问题,实现了深部地层的快速钻进;四开选用低固相聚磺钻井液,大幅度提高了深部地层的钻进速度。     

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。