考虑岩层各向异性性质的井眼稳定性分析

地壳中许多含油气储层是由层状结构的沉积岩层所组成.根据岩层的沉积的特点,将其假设为横观各向同性体.推导了横观各向同性岩层的地应力与岩层的各向异性、地层倾斜角之间的关系式.进行了横观各向同性地层井眼稳定性分析.本文的分析对在横观各向同性岩层进行钻井设计和施工具有一定的指导意义.     

射孔后套管的稳定性理论与数值分析

本文主要从射孔后影响套管稳定性的机理研究和影响规律出发。分析了射孔后套管屈曲的几个影响因素。并应用解析方法和数值分析方法。对比分析了几个相关因素的影响规律。最后。阐述了射孔后套管稳定性的工程算法和理论方法的不足点。给出了射孔后套管稳定性的变化趋势。为工程应用提供设计和施工的基础数据。     

射孔后套管的稳定性理论与数值分析

从射孔后影响套管稳定性的机理和特征出发,分析了射孔后套管屈曲的影响因素。在建立射孔套管数值模型的基础上,采用ABAQUS软件数值分析得到φ177.8和215.9 mm 2种套管射孔后的前三阶失稳模态,并进一步给出这2种套管射孔孔密与临界载荷的关系。计算分析结果表明,套管失稳存在多阶模态,一阶失稳模态临界载荷最低,随着模态阶数的增加,临界载荷也会增加;临界载荷与套管的直径、壁厚有关,随着套管直径的增加,套管的临界载荷减小。     

考虑岩层各向异性性质的井壁位移分析

井眼钻成后,由于岩石的蠕变而常发生井眼缩径,使钻具、套管和测井仪器难以下到井底,本文应用粘弱性理论,对横观各向同性岩层井眼的位移进行了分析,推导出井眼径向位移与原地应力、岩层的各向异性特性、稳定周期及钻井液密度的关系式,本文的分析和给出的计算公式对在横观各向同性岩层钻井设计和施工具有一定的指导意义。     

射孔后套管的稳定性理论与数值分析

从射孔后影响套管稳定性的机理研究和影响规律出发,分析了射孔后套管屈曲强度的3个影响因素:孔眼缺陷、结构完整性与塑性变形、材料加工硬化;对比分析了这些因素的影响规律.应用解析方法和数值分析方法,确定套管的多阶失稳模态临界载荷,分析了临界载荷与孔眼密度及套管直径的关系.阐述了射孔后套管稳定性的工程算法和理论方法的不足,给出了射孔后套管稳定性的变化趋势,为工程应用提供设计和施工的基础数据.     

三维感应测井数值计算与理论分析

研究了三维感应测井仪器在均匀、无限大、横向各向同性(TI)导电地层中的响应,分析了井眼倾角、水平电导率、垂直电导率、工作频率等因素对接收线圈系感应电动势的影响。趋肤效应对XX/YY方向感应电动势的影响比ZZ方向显著;垂直井时,水平方向电导率可通过ZZ感应电动势求解;垂直电导率可通过XX/YY方向感应电动势和求得的联合计算求解。倾斜角可通过交叉耦合电动势计算。在低频近似条件下,计算证明了可由三维感应测井响应提取地层各向异性电导率以及井眼倾角等信息,为三维感应测井资料解释奠定了基础。     

深海球阀屈曲稳定性影响因素数值模拟分析

为保证深海球阀在压差和其他外载荷存在时不发生局部屈曲失稳或整体屈曲失稳现象,对深海球阀阀体屈曲稳定性影响因素进行了研究。利用ABAQUS有限元数值模拟软件,基于屈曲理论和稳定性理论,分析内压、阀杆孔洞和壁厚等因素对深海球阀阀体的屈曲稳定性影响。模拟结果表明:内压的存在使阀体可承受更大的外压载荷;阀杆对阀体孔洞具有补强作用,带阀杆阀体的临界载荷大于无阀杆阀体的临界载荷且小于完整圆柱壳的临界载荷;随着壁厚的增大,临界载荷值也增大。研究结果可为其他深海类阀门屈曲稳定性分析提供参考。     

层状地层中自升式钻井平台桩脚稳定性分析

影响自升式钻井平台桩脚在层状地层中的稳定性主要是穿刺。穿刺主要发生于上部为硬土层但下部为软弱层的层状地层体系中。文章重点介绍了用于穿刺分析的两种方法,推导了计算公式,并在实例中作了应用,得到了较为一致的结果。实例中两种计算方法得到的桩脚稳定性系数为0.3~0.5,插桩深度约7.1m,与实际插桩深度较为吻合。考虑了下卧软弱层影响下的上覆硬土层的承载力计算方法既可判断穿刺可能性又能得到插桩深度,是一种简便易行的方法。同时对影响桩脚在地层中稳定性的冲刷作用和动荷载作了提示,以便在进行平台桩脚的稳定性评价时予以综合分析。     

井孔附近垂直裂缝对纵波的反射

利用有限元素法计算了井孔附近存在垂直裂缝时井孔中的声波全波波列。数值计算结果表明,在接收的声波全波列波形中,即存在折射的纵波,又存在来自井孔附近垂直裂缝的反射纵波。数值计算结果与实验结果具有很好的一致性。结果表明,有限元素法是研究复杂地层充液井孔中声场的有效工具     

基于数值模拟的储层岩石力学参数预测模型分析及应用

由于储层钻孔采样所获取的实际岩心数量有限,导致室内物理力学试验结果具有较大离散性,难以准确地标定储层岩石力学参数。为此,应用数值模拟方法,根据某油田取心样品的物理力学试验结果以及测井资料中不同埋深储层岩石的孔隙度,利用有限元分析软件RFPA2D建立相应的数值模拟岩心,进而对不同孔隙度数值模拟岩心的弹性模量、应力峰值强度、残余应力强度及泊松比等岩石力学参数进行数值分析。将物理力学试验结果与数值模拟结果进行整体回归分析,得到以孔隙度为主变量的岩石力学参数预测模型。基于该预测模型,建立某油田储层三维水力压裂模型,探讨三维水力压裂裂缝的扩展形态,并将数值模拟试验与现场施工的压裂曲线进行对比,发现二者的压裂压力在变化趋势上基本一致,且压裂段的起裂压力与延伸压力相差也较小,验证了研究成果及方法的合理性和适用性。     

横向各向同性介质纵波非双曲线时差速度分析

在各向异性介质中，纵波反射旅行时具有非双曲线时差特性，随排列长度的增大非双曲线现象更加明显。显然，常规双曲线时距曲线方程已经不能满足描述地震勘探中日益复杂的地球介质模型的需求。为此，在时距关系中增加含炮检距的四次项，并采用分式展开法表示该四次项，同时引入远偏移距收敛因子。改进后的时距关系表达式在形式上接近于常规地震波双曲线型时距关系，清楚地描述了横向各向同性介质中速度随炮检距的变化。实例表明，该算法提高了各向异性介质速度分析精度，改善了剖面叠加效果。     

横向各向同性介质纵波非双曲时差速度分析

在各向异性介质中,P波反射具有非双曲时差特性,地震波走时亦随排列长度的加大呈现非双曲现象。因此,常规双曲时距曲线方程已经不能满足描述地震勘探中日益复杂的地球介质模型的需求。为此,我们对双曲时距曲线进行了改进——在走时公式中加入了含炮检距的四次项,并采用分式展开法表示。改进后的表达式在形式上接近于常规地震波双曲型时距关系,清楚地描述了横向各向同性介质中速度随炮检距的变化。实例中可见其提高了复杂介质速度分析精度、改善了剖面叠加效果。     

天然气水合物分解对地层和管道稳定性影响的数值模拟

利用ABAQUS有限元程序,对海底管道及其附近地层的应力和位移场随着水合物分解范围逐渐扩大的变化情况进行了数值模拟计算。结果表明,水合物分解对管道、地层的变形和应力分布的影响显著,随着水合物分解范围的扩大,管道和地层的变形显著扩大,管道由小变形逐渐变化为整体倾倒变形,即失稳。在工程设计中,为保证地层中管道的安全,应严格控制管道附近水合物的分解范围。     

井壁化学稳定性综合评价模型及其应用

利用考核井壁化学稳定性的膨胀量、分散率、CST值、CEC值、电位，比表面积、页岩稳定指数、胶体率、比吸水量和粒度等指标。在对多个岩样进行稳定性评价的基础上。分析了不同评价方法之闻的相关性，对目前井壁稳定性多指标综合评价存在的问题进行了分析。为克服井壁稳定性多指标综合评价方法的不足．介绍了一种新的分析法——主成分分析法．并编制了用该方法确定井壁稳定性的计算机软件。使井壁稳定性评价科学化、合理化。评价结果证明，新的井壁化学稳定性评判模型——主成分分析法是可行的，只要搜集的岩样层位准确，选择的测试方法合理，测试数据无误，可对不同深度井壁的相对化学稳定性作出评判；该方法运算简便，结果可靠。适用于评价井壁的化学稳定性．     

苏里格气田定向井井壁稳定性分析研究

通过坐标转换关系,建立了定向井井壁围岩的应力分布函数,分析了定向井井壁周围应力的分布情况.依据库伦-摩尔强度准则和最大拉应力破裂准则,建立定向井井壁坍塌压力和破裂压力计算模型,并据此编制了定向井井壁稳定计算分析软件.利用苏里格气田某井的实际数据资料,计算出了定向井井壁坍塌压力和破裂压力,绘制出坍塌压力和地层破裂压力随井...     

井壁稳定性实时预测方法

为有效解决钻井过程中的井壁失稳问题,根据地震和测井信息之问的密切联系,建立了基于地震属性的实时井壁稳定性预测模型.该模型综合利用地震、测井和地质资料,从待钻目标井和已完钻邻井的井旁地震记录中分别提取最优地震属性组合,运用小波神经网络建立已钻井地震属性与测井数据之间的分层映射关系模型,利用当前待钻地层的地震属性并选取相应的映射模型实时预测钻头以下地层的声波和密度测井曲线.基于预测结果结合井壁稳定力学模型计算待钻层段的孔隙压力、坍塌压力和破裂压力,进而预测安全钻井液密度范围.塔里木油田的实际应用表明,该预测模型具有良好的实时操作性能,测井曲线、地应力、孔隙压力、破裂压力和安全钻井液密度范围的预测精度均较高.图5表1参21     

页岩气储层井周孔隙压力传递数值分析方法

由于页岩基质致密、层理和裂隙发育、富含黏土矿物,使得页岩具有超低渗透、各向异性和水敏等特性,钻井液与页岩接触产生的水化作用引起自由水在页岩中传输,从而导致井周孔隙压力不断变化,但现有方法并未考虑页岩物性特征的影响。为此,基于非平衡热动力学理论,建立了各向异性页岩的井周压力传递数学模型及有限差分求解方法,分析了井周压力分布特征、传递规律及影响因素。结果表明,各向异性页岩井周压力分布与井周角有关,并以主方向呈对称分布;钻井液化学作用对井周压力传递的影响显著,低浓度钻井液情况下井壁附近孔隙压力显著增加,而高浓度钻井液情况下却显著降低,井周压力传递集中在1倍井径范围内;井周孔隙压力的增加不利于井壁稳定,而孔隙压力的降低有利于井壁稳定;溶质扩散系数越小、膜效率系数越大、水力扩散系数越小,则井壁附近孔隙压力变化幅度越大;反之,孔隙压力变化幅度越小。该方法比常规方法更符合实际,且更加实用。     

高陡层理性地层井壁稳定性模拟试验研究

为了分析在钻进高陡层理性地层过程中井壁失稳问题的影响因素,进行了地面模拟试验研究。通过在水泥模拟试件中预置不同倾角的层理面,利用真三轴模拟试验系统测定了不同倾角层理性地层直井井眼模拟试件的承载能力,确定了地层倾角与井壁稳定性之间的关系,同时也测定了试件在不同井眼液柱压力下的稳定时间。研究表明:在地层倾角较低的情况下 提高钻井液液柱压力,井壁稳定时间延长;但在高陡条件下,提高钻井液液柱压力,井壁稳定时间不一定同比延长,可能出现井 壁稳定时间缩短的现象。     

利用地震记录钻前预测井壁稳定性研究

根据地震波动力学,建立了地震记录和测井数据间的合理的非线性映射关系,通过获取地震记录的自回归系数、分形维数、最大Lyapunov指数和突变参数,得到了声波时差和地层密度测井曲线,建立了地层弹性参数、强度参数的获取方法.在利用非线性函数曲线拟合预测钻前井壁稳定模型的基础上,提出了利用地震记录钻前预测维持井壁稳定的安全泥浆密度窗口理论与方法,克服了层速度井壁稳定性预测精度低且不能预测薄夹层的缺陷.该方法主要解决以第一口探井二开有测井数据为前提,预测二开下部待钻地层的井壁稳定性.