页岩气藏水平井井壁稳定性研究

页岩气藏开发采用的井型一般为水平井,在层理发育的页岩地层中钻井一般都存在严重的井壁失稳问题。为此,根据有效应力理论改进了层理地层水平地应力计算模型,并结合川南地区所取岩心进行室内强度实验,选取适当的破坏准则,对比2个地层水平地应力计算模型和水平井眼井周应力状态,得出了页岩气藏水平井坍塌压力随层理面产状的变化规律。研究结果发现：对于页岩地层而言,采用常规的均质地层水平地应力预测模型研究井壁稳定性,低估了水平井的地层坍塌压力;采用改进的水平地应力预测模型计算得出的坍塌压力与实际情况吻合较好;沿最小水平地应力方向钻进的水平井,地层坍塌压力在某一地层倾角处存在极大值,更高的倾角反而有利于井壁稳定。研究结论可以为页岩气井钻井设计提供参考。     

一种新型地层裂缝分布规律模型及其应用

地层中的裂缝垂向分布在石油工程中有重要的作用。然而,对地层裂缝分布可以较为准确反映的成像测井因为其高昂的费用并不能成为研究地层裂缝分布的主要手段。因此建立起基于常规测井数据分析裂缝垂向分布的模型有很大的实际意义。利用模糊数学理论并综合考虑了多种对地层裂缝有响应的测井参数,建立了一种新型裂缝指数分布规律的计算模型。该模型的计算结果和地层的成像测井比较,发现该模型能较为准确地反映地层裂缝的分布情况。现场应用证明该模型是一个简单但是非常有效的分析地层裂缝分布的模型。     

油藏开发对井壁稳定性的影响研究

许多油气田在开发中后期都会面临储层压力衰竭问题,孔隙压力的降低将导致水平地应力大小和方位均发生变化,进而会影响定向井的井壁稳定性。利用某油田储层的岩石力学参数,计算了压力衰竭前后水平地应力大小和方位的变化,分析了定向井钻井过程中井壁失稳风险分布规律。结果表明,就定向井安全钻井方位而言,考虑孔隙压力衰竭对地应力方位的影响,与过去未考虑该因素时得出的结论相比有较大差异。研究结果可以为压力衰竭油气田的定向井钻井设计提供参考。     

定向井坍塌压力上限对钻井安全密度窗口的影响

一般钻井安全密度窗口通过计算坍塌压力与破裂压力确定,钻井液密度过低会引起井壁坍塌。实际钻井情况反映,钻井液密度超过坍塌压力上限也会造成井壁坍塌。结合井壁成像测井,分析了高密度钻井液下的井周应力状态,建立了σ_z'＞σ_r'＞σ_θ'模式的坍塌压力上限计算模型,推导得出了直井的解析表达式与定向井的数值计算方法。结果显示:不论直井或定向井,对于强度低于某一临界值的地层,以传统的破裂压力作为安全密度窗口的上限将会低估井壁失稳风险;地层强度临界值的大小取决于主地应力、孔隙压力、有效应力系数。对定向井而言,坍塌压力上限随井斜角和方位角变化的敏感性较高,沿水平最小地应力方向钻进的井眼坍塌压力上限较高;随井斜角增大,坍塌压力上限与破裂压力值逐渐趋于接近。研究结果可防范高密度钻井液引起的井壁损伤和井塌现象。     

基于朴素贝叶斯算法的钻井溢流实时预警研究

高温高压井钻井过程中溢流未及时发现将引起严重后果,现有溢流监测手段依赖井下或地面工具,存在一定的时间滞后性,为此创建了基于朴素贝叶斯算法和钻井大数据的溢流实时预警方法。在具备一定已钻井规模的区域内,分析历史井溢流发生与地质资料、随钻测录井数据的概率联系,分别建立溢流的先验概率计算模型和包含了区域、地层、岩性、扭矩、泵压、机械钻速共6项属性的条件概率计算模型,基于贝叶斯理论计算溢流的后验概率,实现实时预警功能。研究表明,基于朴素贝叶斯的溢流预警方法在可靠性、传输时效性、资料可获得性等方面存在较大优势,结合实际算例,验证了方法的可行性。     

深水高温高压气田窄压力窗口地层钻井安全概率区间

为了在钻前阶段对待钻井的风险概率进行定量评估,以南海西部莺琼盆地某高温高压气田古近系黄流组实测地层孔隙压力和破裂压力为样本,基于Mode-C模型建立地层孔隙压力、破裂压力当量密度的概率密度函数,进而确定不同方位、井斜角的定向井在窄窗口地层的钻井安全概率。研究结果表明：①该气田黄流组储层段地层孔隙压力、破裂压力当量密度频率分布形态均为左偏态,地层孔隙压力当量密度低于2.28 g/cm3的概率约为85%,破裂压力当量密度低于2.30 g/cm3的概率约为15%;②对于直井而言,采用常规钻井手段维持井底压力当量密度为2.25～2.35 g/cm3、波动幅度为0.1 g/cm3,有60%的概率能够实现安全钻井,若采用控压钻井技术将波动幅度控制在0.02 g/cm3以内,则有85%的概率能够实现安全钻井;③对于井斜角为45°的开发井,维持井底压力当量密度为2.23～2.33 g/cm3、波动幅度为0.1 g/cm3,则有45%的概率能够实现安全钻井,若采用控压钻井技术将波动幅度控制在0.02 g/cm3以内,则有75%的概率能实现安全钻井;④对于井斜角为90°的水平井,维持井底压力当量密度为2.18～2.28 g/cm3、波动幅度为0.1 g/cm3,则有30%的概率能够实现安全钻井,若采用控压钻井技术将波动幅度控制在0.02 g/cm3以内,则有55%的概率能够实现安全钻井;⑤所提出的方法仅适用于区域上的整体预测,并不适用于具体待钻单井的风险预测;⑥对具体单井而言,需要根据钻前地震、地质资料、邻井的钻井/测井/录井资料、目标井随钻测井/录井数据,采用中途VSP地层层速度反演技术及随钻前视技术,动态预测下部关键层深度和压力窗口,实时优化井身结构,调整套管下入深度,以实现钻井安全概率的大幅度提升。     

深水高温高压气田窄压力窗口地层钻井安全概率区间

为了在钻前阶段对待钻井的风险概率进行定量评估,以南海西部莺琼盆地某高温高压气田古近系黄流组实测地层孔隙压力和破裂压力为样本,基于Mode-C模型建立地层孔隙压力、破裂压力当量密度的概率密度函数,进而确定不同方位、井斜角的定向井在窄窗口地层的钻井安全概率。研究结果表明:①该气田黄流组储层段地层孔隙压力、破裂压力当量密度频率分布形态均为左偏态,地层孔隙压力当量密度低于2.28 g/cm³的概率约为85%,破裂压力当量密度低于2.30 g/cm³的概率约为15%;②对于直井而言,采用常规钻井手段维持井底压力当量密度为2.25～2.35 g/cm³、波动幅度为0.1 g/cm³,有60%的概率能够实现安全钻井,若采用控压钻井技术将波动幅度控制在0.02 g/cm³以内,则有85%的概率能够实现安全钻井;③对于井斜角为45°的开发井,维持井底压力当量密度为2.23～2.33 g/cm³、波动幅度为0.1 g/cm³,则有45%的概率能够实现安全...     

油套管钢长周期CO2腐蚀速率的测试及准确计算方法

目前油气井CO2腐蚀研究中按国际标准NACE RP0775-2005计算金属平均腐蚀速率的方法,一般不考虑测试时间长短对测试结果的影响,将短期内的单次测试结果按照线性规律外推至1年时,对腐蚀速率有较明显的放大作用。所得短期测试结果可以用于对比不同材料间的耐均匀腐蚀特性,但不宜作为材料寿命预测及防腐蚀选材设计的依据。由于受工程项目设计时间和腐蚀测试设备性能的制约,难以实现长周期(半年以上)的模拟试验测试。为此,对长至1年的金属平均腐蚀速率的计算方法进行了改进,给出了考虑腐蚀测试时间效应的建议算法,并结合设计实例验证了其可靠性。     

普通油井管钢在CO2和H2S共存环境中的腐蚀实验研究

采用高温高压腐蚀仪对普通油井管钢N80进行了CO2、CO2和H2S共存条件下的腐蚀实验,测量了平均腐蚀速率,结果表明:90℃时,CO2腐蚀环境中加入不同含量的H2S后,试样表面腐蚀状况有较大改善,腐蚀速率均有所降低;保持CO2分压恒定,随着CO2和H2S分压比增加,腐蚀速率在分压比为100时出现峰值;保持H2S分压恒定...