层理性页岩各向异性井壁失稳机理研究

松辽盆地北部陆相页岩层理发育、岩性复杂、质地硬脆,该区块页岩油水平井井壁失稳事故频繁发生,严重制约了页岩油的高效开发进程。为此,以松辽盆地北部陆相页岩为研究对象,通过XRD衍射实验分析其属于硬脆性页岩,单轴和三轴抗压强度实验测定了页岩各向异性弹性参数和强度参数,页岩基质内聚力和内摩擦角为10.0 MPa、33.0°,弱面内聚力和内摩擦角为3.0 MPa、27°;基于孔隙弹性力学,建立层理性页岩各向异性井壁稳定模型,以松辽盆地页岩油水平井G1井进行实例分析。结果表明：G1井实钻情况与预测结果基本一致,证实了模型的准确性,可用于指导层理性页岩油水平井钻井工程设计。     

修正机械比能模型的研究

提高机械比能模型的适用性,可以大大降低钻探周期。通过力学分析在R.Teale提出的机械比能模型基础上进行修正,分别对直井、斜井的钻压及扭矩进行修正,获得功交汇模型。研究表明,相同深度下垂向功恒大于切向功,当垂向功与切向功交汇时,“放空”现象体现该层的地质物性良好;利用功交汇模型可以较好的反映井底的工况,机械比能更加适合录井的物性评价,规避了非客观因素对机械比能比值模型基准线的影响,增强了现场物理性质评价的准确性。     

重复压裂裂缝转向机理及储层评价方法

储层的力学特性对重复压裂的裂缝发育有一定的影响.为提高重复压裂的生产效果,利用Comsol有限元分析软件模拟计算,结合流固耦合理论,对地应力偏差等参数进行分析,确定各因素对裂缝转向的影响规律.利用正交试验法,进行多因素分析,确定各因素的影响权重,得到重复压裂裂缝转向距离的预测模型.结合具体区块的岩石力学参数和油层物性参数建立的转向距离与各因素的关系模型和评价图版,对目标区域重复压裂的可行性有着一定的指导意义.     

冀东油田深部难钻地层PDC钻头优化设计

冀东油田深部地层岩性复杂,具有硬度高、研磨性强,极不均质等特点,导致PDC钻头的平均进尺和使用寿命均较短,严重制约着钻井效率。文章针对此问题,开展该地区岩石的XRD实验,获取了岩石矿物组分,结合地展硬度、塑性系数和PDC钻头的可钻性测试结果,建立了深部地层抗钻特性剖面;建立岩石破碎条件下的地层—PDC钻头系统力学模型,分析单齿复合片破岩时的受力状态：随着后倾角的增大,轴向力先增大后平稳,侧向力则出现拐点。综合室内抗钻特性测试和数值模拟结果得到最优后倾角为15°、最优喷嘴组合为两个直径16 mm的中心喷嘴+5个直径14 mm的外围喷嘴时钻头有利于破碎致密泥岩、硬夹层,机械钻速提高明显,这对冀东油田持续提速降本具有重要意义。