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横观各向同性水敏性地层斜井眼坍塌压力确定 总被引：1，自引：0，他引：1
在以泥页岩为目标储层的非常规油气藏水平井开发中, 钻遇井壁的稳定性问题突出, 一方面是由于在设计钻井液密度时简单采用各向同性介质模型和Mohr-Coulomb强度准则, 另一方面则是由于选用的钻井液性能欠佳, 难以保证建井全过程的井壁稳定。为此, 将地层视为横观各向同性介质, 采用Mogi-Coulomb强度准则判别岩石基体和层理面的稳定性, 同时考虑泥页岩水化作用对岩石力学强度参数的影响, 建立了水敏性地层井壁稳定分析模型, 分析了坍塌压力随井斜、方位、钻井液性能、钻井时间等因素的变化规律。研究结果表明:对于具有显著层理面结构的泥页岩地层, 采用横观各向同性模型比各向同性介质模型更能描述强度的各向异性;采用Mogi-Coulomb准则比Mohr-Coulomb强度准则得到的坍塌压力值与实际吻合程度更高, 在保证井壁稳定的前提下有利于降低钻井液密度, 实现钻井提速;提高钻井液封堵能力、减小泥页岩吸水扩散能力, 有利于延长坍塌周期。利用东濮、威远、焦石坝等工区多口页岩气水平井的实钻资料对本文方法进行了验证, 证实本文方法确定的钻井液密度窗口下值更能满足安全钻井需求。 相似文献
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《地质科技情报》2016,(1)
为了实现东濮凹陷深层断块低渗油气资源的低成本开发,采用水平井开发和简化井身结构成为必然的选择。但是作为开发中后期的老油田,地层压力系统紊乱,简化井身结构后,同一裸眼段内高低压共存,易导致滑动钻进压差卡钻和井壁失稳;同时沙一至沙三段泥页岩发育,长裸眼段内井壁坍塌、掉块问题突出。为此,应用横观各向同性模型,考虑水化时间对强度的影响,兼顾井下安全和钻井投资,确定出技术套管的合理下深;优选聚胺抑制剂和梳形聚合物降滤失剂,应用油基钻井液,提高泥页岩地层井壁稳定能力;引入无土相烷基糖苷钻井液,提高润滑性,降低钻进摩阻;应用降压耗钻具组合,解决小井眼清除岩屑问题;设计小弯角螺杆配合欠尺寸稳定器的水平段提速钻具组合,提高机械钻速,降低钻井周期,规避坍塌周期风险,提高复合钻进比例,降低定向滑动压差卡钻风险。7口井的现场应用效果表明,钻井周期缩短了30.95%、卡钻事故降至0次,实现了东濮凹陷大压差泥页岩长裸眼斜井段安全钻井。 相似文献
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北部湾盆地涠西南油田群是南海西部重要的原油产区，同时油田群紧邻众多国家级自然保护区，属于环境敏感区域。针对北部湾盆地涠西南地区环保要求，以及涠洲组和流沙港组钻井过程经常出现井壁失稳导致的憋卡、起下钻阻卡等问题，开展了涠西南地区地层泥页岩特性及环保钻井液技术研究。通过地层岩石黏土矿物分析、孔喉结构分析以及理化性能评价，明确了涠西南地区泥页岩井壁失稳的机理；提出以类油基的水溶性复合基基液为核心，构建了一套具有油基钻井液工程特性和水基钻井液环保特性的新型环保防塌钻井液技术，并进行了相关的现场应用。现场应用显示：应用井与邻井相比，12-1/4″井段阻卡划眼时间减少，井径扩大率大幅度降低，并且在128 h的长时间浸泡过程中没有复杂情况产生，有效地解决了涠洲组、流沙港组易失稳地层的井壁稳定问题；同时，钻井液环保性能达到一级海域环保要求，可以替代目前应用的油基钻井液体系，解决了海上使用油基钻井液存在配制成本高、含油钻屑需全回收及环境危害隐患大等技术难题。该研究对于涠西南油田环保、井壁失稳和钻井液技术发展具有较高的理论价值和借鉴意义。 相似文献
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深层油气资源开发已成为国家油气发展的重要战略，泥页岩井段井壁失稳是制约深层油气资源安全高效开采的技术“瓶颈”。本文在分析深层泥页岩井壁失稳的力学机理和化学机理基础上，着重论述考虑泥页岩水化作用、弱结构面、各向异性和多场耦合的井壁稳定性预测模型的研究进展和发展趋势。钻井液密度不合理是井壁力学失稳的主要原因，泥页岩水化作用是井壁化学失稳的主要原因；在井壁流-固-化-热四场耦合作用下，考虑弱结构面、各向异性对泥浆安全密度窗口的影响，是目前研究深层泥页岩井壁稳定性的主要趋势和方法。 相似文献
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基于三维快速拉格朗日有限差分法多孔介质流固耦合理论及弹塑性极限平衡理论,根据羌塘盆地天然气水合物钻探试验井工程QK-2井实钻资料,分析在渗流条件下井壁失稳机理,并对失稳段井壁稳定性进行了数值模拟分析,研究在不同钻井液密度下井径周围围岩应力分布和井眼坍塌或拉裂变形规律,为羌塘盆地天然气水合物钻探试验井工程确定地层不坍塌（不缩径）、不压漏的钻井液安全密度窗口,以便为钻井井身结构设计及合理钻井液密度的确定提供依据。 相似文献
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中江19H井是川西中江地区的一口长水平段水平井,设计井深3830 m,水平段长990 m。目的层为下沙溪庙组,是开发中江地区该层位的首口水平井,邻井参考资料少。中江地区地层裂缝发育,普遍存在井壁失稳现象,极易产生掉块,同时,该井设计二开裸眼段长,更恶化了井壁失稳,施工中产生大量掉块,掉块在井眼局部堆积形成砂桥造成该井水平段卡钻。仔细分析了该井卡钻原因,提出了优化钻井液性能、优选钻井工具、优化水平段钻具组合、加强井眼净化等相应预防技术措施,顺利完成了该井的后期侧钻施工。为川西中江地区下沙溪庙目的层的开发提供了宝贵施工经验。 相似文献
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随着世界石油工业的不断发展,勘探开发领域的持续拓宽,勘探开发方向逐渐转变为“攻深找盲”,高风险井、深井、超深井占比的增加,对钻井技术和钻井液技术提出了更高的要求。特别是自2014年起东胜气田的钻井环境有了显著变化,钻井液不落地技术的应用推广引起大量旧钻井液经过简单处理之后又参与循环,钻井液中大量亚微离子参与循环导致钻井液维护、处理困难。还有部分老区块加密布井,特别是在已经开采的老区块布井施工,由于前期钻井过程中钻井液渗透作用使地层岩石的力学强度降低和岩石的应力分布改变,使原有地质资料无法精确预测地层压力,井壁失稳问题更加凸显。因此钻井施工也需要向科学管理、精细管理靠拢,更需要通过模拟分析,精确钻井液性能范围来稳定井壁。本文对近两年东胜气田水平井施工中出现的井壁失稳现象进行了探讨,结合钻井液与工程两方面措施形成一套井壁稳定技术,来应对日益复杂的井内情况。 相似文献
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自201井区是中石油部署在自贡市荣县地区的重点页岩气勘探开发区域,根据该井区的钻井工程实践,水平段工程难点主要有坍塌掉块严重、井壁稳定性差、轨迹控制困难、优质储层钻遇率低、起下钻阻卡频繁等高风险井下故障,严重制约了安全高效施工。针对上述难题,研选无扶螺杆优化钻具组合,降低下部钻具组合的刚性和摩阻;同时,研制了可塑性变形粒子和刚性封堵材料的封堵剂复配配方,在提高密度的基础上,强化了油基钻井液对井壁的支撑性及封堵性,确保了水平段安全高效钻进。实现了自201井区页岩气水平井正常完钻,并且与前期完钻井相比,本轮施工节约钻井周期34.12%,优质储层钻遇率100%,为该区块安全高效作业提供了参考,为增储上产奠定了基础。 相似文献
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页岩气主要以吸附和游离状态贮藏在海相、陆相和海陆过渡相泥页岩中,这些岩石的沉积过程、时间和类型不同,表现出了地层或岩石的物理化学性质各向异性的特点。页岩气钻探所遇地层主要是不同时代的泥岩、砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩等,这些岩石对钻井液中水分子具有极强的敏感性。所以,在钻探过程中常遇到起下钻遇阻、孔内沉渣多、重复破碎、卡钻等问题,由此花费大量的时间处理,从而减少了纯钻时间。这些问题的根本原因则是由于岩石膨胀缩径、孔壁崩塌超径所造成的。本文首先对河南中牟页岩气区块地层特征进行了描述,并就牟页1井钻探问题从钻孔缩径和超径2个方面进行了理论研究和分析,最后从钻井液和钻探工艺选择方面提出了原则性的建议。 相似文献
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中国页岩气资源开发潜力巨大,近年来页岩气勘探开发力度不断加大,对钻探工艺和技术的要求不断提高。页岩气地层岩性主要为泥岩、砂岩、页岩、碳质板岩、灰岩,该类地层胶结性差、破碎、井壁强度低,钻进中易出现孔壁失稳,发生坍塌、卡钻、埋钻等孔内事故,需要研制具有强抑制性、低成本、绿色环保的冲洗液体系来保证施工安全。本文通过对页岩气井壁稳定机理的探究,优选出一种适用于页岩地层双聚防塌和成膜防塌低固相冲洗液体系,该体系由抑制剂、防塌剂、降失水剂、润滑剂、封堵剂、流型调节剂等处理剂组成,具有良好的抑制性和胶结性。现场应用取得了良好的效果,保证了项目的顺利施工。 相似文献
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Jun-Liang Yuan Jin-Gen Deng Qiang Tan Bao-Hua Yu Xiao-Chun Jin 《Rock Mechanics and Rock Engineering》2013,46(5):1157-1164
Serious wellbore instability occurs frequently during horizontal drilling in shale gas reservoirs. The conventional forecast model of in situ stresses is not suitable for wellbore stability analysis in laminated shale gas formations because of the inhomogeneous mechanical properties of shale. In this study, a new prediction method is developed to calculate the in situ stresses in shale formations. The pore pressure near the borehole is heterogeneous along both the radial and tangential directions due to the inhomogeneity in the mechanical properties and permeability. Therefore, the stress state around the wellbore will vary with time after the formation is drained. Besides, based on the experimental results, a failure criterion is verified and applied to determine the strength of Silurian shale in the Sichuan Basin, including the long-term strength of gas shale. Based on this work, horizontal well borehole stability is analyzed by the new in situ stress prediction model. Finally, the results show that the collapse pressure will be underestimated if the conventional model is used in shale gas reservoirs improperly. The collapse pressure of a horizontal well is maximum at dip angle of 45°. The critical mud weight should be increased constantly to prevent borehole collapse if the borehole is exposed for some time. 相似文献
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页岩气是指开采自富烃页岩层的非常规天然气资源,资源储量的调查评价主要依托钻探技术。页岩具有较强的水敏性,在页岩气勘察钻进施工中,井内易发生坍塌、剥落造成超径或缩径等井壁失稳现象。盐津1-2井完井井深1554.06 m,是目前云南省页岩气资源勘察施工中最深的一口井。针对页岩气井钻井技术要求,从钻井设备、井身结构、钻进参数、钻具组合、钻井液、井斜控制、事故预防等方面进行选择、设计、优化,成功地完成了盐津1-2井的钻井施工。总结了该井施工中的经验和存在的问题,可为以后同类工程施工提供参考。 相似文献
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涪陵地区页岩层蕴含着丰富的天然气资源,具有较大的开采前景。区块主要目的层为上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组下部页岩气层。上部泥页岩地层井壁稳定性差,地层承压能力低,溶洞发育、易坍塌、易漏失;海相沉积地层流体分布复杂,部分地层岩性变化大,可钻性差,机械钻速较低;采用丛式布井,水平井井眼轨迹复杂,靶前位移大,大井眼定向扭方位困难、托压严重。现场试验使用了旋转导向、扭力冲击器、旋冲马达、水力振荡器等新技术、新工具,大幅度提高机械钻速,缩短钻井周期,取得一定的经济效益。阐述了几种新技术和新工具的工作原理、现场应用情况,并对其经济效果进行了评价。 相似文献
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重庆涪陵焦石坝地区上部地层岩性致密、研磨性强、可钻性差,长兴组浅层气活跃且含硫,三开水平段长、摩阻大、泥质页岩层易垮塌。钻井面临的突出问题是机械钻速低、井控难度大、钻井周期长。针对上述气藏钻井难点,重点从钻井工艺、维持井壁稳定以及钻井液方面进行分析,优化钻具结构、优选钻头选型、抑制井壁失稳以加快焦石坝区块钻井速度。“油基螺杆＋高效PDC钻头”配合优质钻井液,经过焦页12平台4口井的实践应用,大大缩短了钻井周期,焦页12-4 HF井创下了中石化集团公司非常规页岩气水平井最长水平段记录,提速效果显著。 相似文献
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《Geomechanics and Geoengineering》2013,8(3):167-178
Wellbore instability, particularly in shale formations, is regarded as a major challenge in drilling operations. Many factors, such as rock properties, in-situ stresses, chemical interactions between shale and drilling fluids, and thermal effects, should be considered in well trajectory designs and drilling fluid formulations in order to mitigate wellbore instability-related problems. A comprehensive study of wellbore stability in shale formations that takes into account the three-dimensional earth stresses around the wellbore as well as chemical and thermal effects is presented in this work. The effects of borehole configuration (e.g. inclination and azimuth), rock properties (e.g. strength, Young's modulus, membrane efficiency and permeability), temperature and drilling fluid properties (e.g. mud density and chemical concentrations) on wellbore stability in shale formations have been investigated. Results from this study indicate that for low-permeability shales, chemical interactions between the shale and water-based fluids play an important role. Not only is the activity of the water important but the diffusion of ions is also a significant factor for saline fluids. The cooling of drilling fluids is found to be beneficial in preventing compressive failure. However, decreasing the mud temperature can be detrimental since it reduces the fracturing pressure of the formation, which can result in lost-circulation problems. The magnitude of thermal effects depends on shale properties, earth stresses and wellbore orientation and deviation. Conditions are identified when chemical and thermal effects play a significant role in determining the mud-weight window when designing drilling programmes for horizontal and deviated wells. The results presented in this paper will help in reducing the risks associated with wellbore instability and thereby lowering the overall non-productive times and drilling costs. 相似文献
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页岩气开发以水平井为主,由于页岩地层裂缝与层理发育,在长水平段钻井过程中极易发生垮塌等井眼稳定问题,同时还有携岩、摩阻等一系列问题;大量的研究工作表明,硅酸盐钻井液的抑制性是较为接近油基钻井液体系的,但其能否用于页岩气水平井的钻井过程中是值得探讨的。本文在对硅酸盐钻井液体系及页岩稳定分析的基础上,建立了一套硅酸钾钻井液体系,该钻井液体系除了具有良好的抑制性能以外,更具有较低的滤失量(高温高压滤失量＜6 mL),并且流变性易于控制,润滑性好,分析认为该体系能够满足页岩气水平井钻井的要求。 相似文献
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桂北地区罗地1井钻探施工实践 总被引：1，自引：1，他引：0
页岩具有较强的水敏性,在页岩气勘查钻进施工中,井内易发生坍塌、剥落造成超径或缩径等井壁失稳现象。罗地1井采用金刚石绳索取心工艺进行钻进,完井井深1501.06 m,岩心采取率、井斜等各项指标均符合地质设计要求。本文主要从罗地1井的钻井设备、井身结构、施工难点等方面进行总结,可为今后页岩气调查井的施工提供参考。 相似文献
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柴家沟钼矿地层破碎、裂隙发育、蚀变多样、涌水、完整岩石坚硬,而且地质设计要求大部分为斜孔,钻探施工中遇钻孔漏水、坍塌掉块、进尺缓慢、跑斜严重等技术难题。从钻孔结构、冲洗液配置、护壁堵漏、硬岩钻进、涌水地层加重泥浆的使用、立轴式钻机斜孔施工注意事项等方面总结了钻探施工经验。 相似文献