定向井阶梯式钻井液密度调整法及其在井壁稳定中的应用

作     者：翟晓鹏 柯澳香 许雪梅 马龙 郑强 楼一珊 

作者机构：长江大学石油工程学院 油气钻采工程湖北省重点实验室 中国石油东部井控应急救援响应中心 

出 版 物：《长江大学学报(自然科学版)》 (Journal of Yangtze University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2024年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：中石油科技创新基金项目“排量作用下裂缝转向扩展力学机理研究”(2019D-5007-0206) 中海油项目“水平段钻遇泥岩对完井及产能的影响规律研究”(CCL2020SZPS0421) 

主　　题：井壁稳定 定向井筒 钻井液密度 坍塌体积 阶梯式 

摘      要：目前临界坍塌压力确定的钻井液密度只能维持初始阶段井眼平衡,难以保持整个钻进阶段定向井井壁稳定,并且存在宽密度窗口时钻井液密度选取困难的问题。为了分析坍塌量与钻井液密度之间的动态关系,本文在线弹性岩石力学理论与Mogi-Coulomb破坏准则的基础上,引入蒙特卡洛统计模拟方法,建立了任意井筒的坍塌量计算模型,通过该模型分析不同井斜角以及不同钻井液密度条件下的井眼破坏情况,以此作为依据来实现对钻井液密度的阶梯式调整。结果表明:定向井井斜角在75°左右时坍塌风险最大,井壁坍塌量要高出直井段的50%,此时在密度窗口内阶梯式增大钻井液密度后,可使整体的坍塌量均控制在稳定井眼要求的范围内。南海某区块的实例表明,根据工程需求利用该模型的计算结果动态调整钻井液密度至1.46 g/cm3时,能够使高风险井段的扩径率控制在10%以下,满足该地区钻井作业中对稳定井眼的要求。