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环氧树脂胶结人造砂岩单轴力学性质研究

石油科学通报 2023年第5期8卷 600-613页

作者：晏敏邓金根田得粮蔚宝华肖强忠陈卓中海油田服务股份有限公司天津300459 中国石油大学(北京)油气资源与工程国家重点实验室北京102249 中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459

人造砂岩以其易于获取和性质可控的特点,在石油、岩土工程等领域具有广泛的运用。然而,人造岩心的力学性质与天然岩心之间仍然存在一定的差异。为研究环氧树脂胶结人造砂岩的力学性质,分别使用3种不同的环氧固化体系进行人造岩心的制备... 详细信息

人造砂岩以其易于获取和性质可控的特点,在石油、岩土工程等领域具有广泛的运用。然而,人造岩心的力学性质与天然岩心之间仍然存在一定的差异。为研究环氧树脂胶结人造砂岩的力学性质,分别使用3种不同的环氧固化体系进行人造岩心的制备。通过对不同固化体系胶结岩心的单轴应力-应变曲线和破坏形式的对比,研究了固化体系对岩心力学性质的影响。通过改变固化剂比例、固化时间和促进剂含量,分析了影响脂环族环氧树脂胶结岩心脆性的主导因素。针对环氧树脂的老化问题,进行了岩心浸泡流体后的强度测试,研究了环氧树脂胶结人造岩心力学性质对流体的敏感性。结果表明:环氧固化物的力学性质与环氧树脂及固化剂的类型和结构有关,不同环氧固化体系胶结的人造岩心力学性质差异较大;使用脂环族环氧树脂胶结的人造岩心其脆性相对更好,岩心破坏后应变软化迅速,表面可见明显的破坏倾角;促进剂对脂环族环氧树脂胶结岩心的脆性和强度有较大影响,促进剂含量低会导致岩心塑性太强,含量过高则导致岩心强度下降,以DMP-30作促进剂时用量3%到5%较为合适;岩心强度对水和矿物油均有不同程度的敏感性,其中水对强度的弱化作用较为显著,泡水2 h可导致50%左右的强度损失;对于涉及流体饱和的人造岩心力学性质的相关研究,应考虑岩心强度对流体的敏感性。本文的结果对于降低人造岩心与天然岩心之间的力学性质差异以及人造岩心在岩石力学实验方面的运用具有一定的指导意义。

关键词：人造砂岩环氧树脂力学性质胶结剂岩心制备

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霍尔果斯背斜井壁稳定技术研究

石油勘探与开发 2007年第1期34卷 108-112页

作者：蔚宝华邓金根汪海阁中国石油大学(北京)石油天然气工程学院中国石油勘探开发研究院钻井工艺研究所

井壁失稳是制约霍尔果斯背斜钻井速度的重要因素之一。地质、工程资料的综合分析表明:霍尔果斯背斜由于受到构造运动的挤压,地应力高、地层破碎,特别是高陡地层层理发育、地层岩石水敏性强且存在多个压力层系,钻井过程中井下垮塌、漏失... 详细信息

井壁失稳是制约霍尔果斯背斜钻井速度的重要因素之一。地质、工程资料的综合分析表明:霍尔果斯背斜由于受到构造运动的挤压,地应力高、地层破碎,特别是高陡地层层理发育、地层岩石水敏性强且存在多个压力层系,钻井过程中井下垮塌、漏失等复杂事故频繁发生。研究发现:霍尔果斯井壁失稳多种失稳机理共存、互相作用,以高陡层理性泥页岩地层的井壁失稳为主。因此,合理选择钻井液密度是防止霍尔果斯背斜井壁失稳的关键。研究了霍尔果斯高陡层理性地层井壁失稳的力学机理,建立了合理钻井液密度的确定方法,研究结果在霍003井应用获得良好效果,卡钻等事故大大减少。同时探讨了利用定向井解决井壁稳定问题的可行性,结果表明,可通过避开层理弱面的不利角度降低坍塌压力、扩大安全钻井液密度窗口。

关键词：霍尔果斯高陡构造层理性地层井壁稳定地应力钻井速度

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盐层套管外载的有限元计算

岩石力学与工程学报 2005年第15期24卷 2741-2745页

作者：王炳印邓金根蔚宝华中国石油大学(北京)石油天然气工程学院北京102249

将盐层作为马克斯威尔体,建立了平面应变问题的粘弹性体力学模型。对均匀和非均匀的应力作用下盐岩蠕变对套管产生的岩压外载进行了分析,编制了相应的、具有友好用户界面的有限元程序,并详细给出有限元计算的步骤及公式推导,获得盐层套... 详细信息

将盐层作为马克斯威尔体,建立了平面应变问题的粘弹性体力学模型。对均匀和非均匀的应力作用下盐岩蠕变对套管产生的岩压外载进行了分析,编制了相应的、具有友好用户界面的有限元程序,并详细给出有限元计算的步骤及公式推导,获得盐层套管岩压外载的变化规律。最后给出塔里木油田英买力地区第三系盐层在均匀和非均匀地应力条件下盐岩蠕变引起的套管岩压外载实例。该程序能为工程实际应用提供定量的参考依据,具有很好的推广和应用价值。

关键词：岩石力学盐膏层蠕变套管岩压外载有限元计算

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WZ12-1油田流沙港组一段异常高压预测

特种油气藏 2013年第6期20卷 99-101,146页

作者：曹园邓金根蔚宝华中国石油大学北京102249

WZ12-1油田南部流沙港组一段地层存在的异常高压易导致钻井过程中的井喷发生。为确保施工安全,需对该区的地层压力特征做全面分析。对比Eaton法和Bowers法计算的该区地层压力值,优选Bowers法用于该区的孔隙压力预测;对声波时差与密度交... 详细信息

WZ12-1油田南部流沙港组一段地层存在的异常高压易导致钻井过程中的井喷发生。为确保施工安全,需对该区的地层压力特征做全面分析。对比Eaton法和Bowers法计算的该区地层压力值,优选Bowers法用于该区的孔隙压力预测;对声波时差与密度交会图研究后得出,流一段异常高压是由非欠压实原因导致;对流一段地质特征和岩性进行分析,判断出该段异常高压产生原因为生烃作用和泥岩矿物转化。该项研究结果对于WZ12-1油田安全钻井及顺利开发具有重要意义。

关键词： WZ12-1油田南部流沙港组一段异常高压压力预测 Bowers法生烃作用矿物转化

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页岩储层Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性评价方法研究

岩石力学与工程学报 2015年第6期34卷 1101-1105页

作者：陈建国邓金根袁俊亮闫伟蔚宝华谭强中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中海油研究总院北京100027

岩石断裂韧性对于定量评价页岩储层可压裂性具有重要意义。基于此,根据直缝切槽巴西圆盘实验(SNBD),测定了14块龙马溪组储层页岩的Ⅰ型(张开型)、Ⅱ型(划开型)断裂韧性。并利用上述实验结果,结合岩心所处深度处的测井数据,选择密度、声... 详细信息

岩石断裂韧性对于定量评价页岩储层可压裂性具有重要意义。基于此,根据直缝切槽巴西圆盘实验(SNBD),测定了14块龙马溪组储层页岩的Ⅰ型(张开型)、Ⅱ型(划开型)断裂韧性。并利用上述实验结果,结合岩心所处深度处的测井数据,选择密度、声波时差、GR测井数据回归了页岩的断裂韧性。与前人基于抗拉强度建立的断裂韧性预测模型相比,建立断裂韧性与地球物理测井数据的直接联系。由预测模型可以看出,富有机质页岩Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性均与岩石密度、声波时差成正比,与页岩泥质含量成反比。即页岩中有机质(TOC)含量或黏土矿物越多,页岩断裂韧性越小,页岩起裂后越容易向前延伸。结果表明,计算断裂韧性与实测断裂韧性相关性较好。模型的建立可以为工程设计过程中找出"甜点"提供重要理论依据。

关键词：岩石力学直缝切槽巴西圆盘 Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性地球物理测井水力压裂

修正剑桥模型在深水浅层石油钻井井壁稳定中的应用

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力学与实践 2019年第3期41卷 288-293页

作者：陈卓邓金根蔚宝华中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 油气资源与探测国家重点实验室北京102249

深水浅层的压实程度低、结构薄弱,其破坏规律是深水浅层相关问题研究中的关键点之一。目前修正的剑桥模型已经应用于深水浅层的各类研究中,但是在深水浅层的井壁稳定问题中,深水浅层往往仍然被认为是理想弹塑性材料。将井眼周围地层分为... 详细信息

深水浅层的压实程度低、结构薄弱,其破坏规律是深水浅层相关问题研究中的关键点之一。目前修正的剑桥模型已经应用于深水浅层的各类研究中,但是在深水浅层的井壁稳定问题中,深水浅层往往仍然被认为是理想弹塑性材料。将井眼周围地层分为3个区域:弹性区、流动区、塑性区。弹性区,地层为线弹性状态;流动区,地层服从修正的剑桥模型及小变形理论;塑性区,地层服从摩尔库伦准则。对各个区域的应力分布进行了求解,并在求解的基础上,结合超级孔隙压力建立了深水浅层的井壁稳定分析模型。通过实例运算,该井壁稳定模型的可靠性得到了验证。

关键词：深水沉积物剑桥模型稳定

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泥页岩地层区域三维地质力学建模与应用

钻采工艺 2023年第1期46卷 8-14页

作者：蔡文军邓金根冯永存蔚宝华汪衍刚候友林中国石油大学(北京)石油工程学院

印尼A油田在钻井过程中泥页岩地层井壁坍塌严重,为安全快速钻井,减少复杂事故,文章提出了一种多源地质力学建模方法,该方法综合利用岩心实验数据、已钻井测井数据、地震反演数据和泥页岩失稳机理,对印尼A油田的地质力学参数进行了精细刻... 详细信息

印尼A油田在钻井过程中泥页岩地层井壁坍塌严重,为安全快速钻井,减少复杂事故,文章提出了一种多源地质力学建模方法,该方法综合利用岩心实验数据、已钻井测井数据、地震反演数据和泥页岩失稳机理,对印尼A油田的地质力学参数进行了精细刻画,并建立了该油田三维孔隙压力空间分布、三维弹性模量空间分布、三维泊松比空间分布等三维属性体;利用有限元的方法,计算了该油田三维地应力分布,得到三维安全钻井液密度窗口。该模型有效耦合测井数据、岩心数据、地震数据等多源数据,可在钻井设计和钻井施工过程中根据目标井的坐标位置和井眼轨迹准确获取目标井的安全钻井液密度窗口,已在该油田B-8井中现场应用,模型所得到的安全钻井液密度窗口满足现场实际需要,实钻过程中无复杂,钻井周期相对油田前期平均钻井周期缩短40%。本模型为钻井设计及现场施工确定合理钻井液安全密度窗口提供了技术支撑,为解决泥页岩等易坍塌地层的井壁失稳提供一套地质工程一体化的解决方案。

关键词：泥页岩地质力学建模地震反演数据失稳机理安全钻井液密度窗口

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页岩气藏水平井井壁稳定性研究

天然气工业 2012年第9期32卷 66-70,133页

作者：袁俊亮邓金根蔚宝华谭强范白涛中国石油大学(北京)岩石力学研究室中海石油(中国)有限公司天津分公司

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... 详细信息

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。

关键词：页岩气藏水平井层理产状层理地层地应力计算模型井壁稳定性四川盆地

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基于多孔介质热弹性理论的井壁诱导缝成因

天然气工业 2017年第6期37卷 79-85页

作者：曹文科邓金根蔚宝华谭强刘伟李扬中国石油大学(北京)油气资源与工程国家重点实验室

常规纯弹性理论通常把钻井过程中直井井壁诱导缝的形成归结为钻井液密度过高或者水平主应力差值过大,然而该理论却并不能完全合理地解释深井井壁诱导缝的成因。为揭示井壁诱导拉伸缝形成机理,考虑钻井液循环期间低温钻井液与高温井壁围... 详细信息

常规纯弹性理论通常把钻井过程中直井井壁诱导缝的形成归结为钻井液密度过高或者水平主应力差值过大,然而该理论却并不能完全合理地解释深井井壁诱导缝的成因。为揭示井壁诱导拉伸缝形成机理,考虑钻井液循环期间低温钻井液与高温井壁围岩的热交换,基于多孔介质热弹性力学理论,建立了适于深部地层的井壁稳定分析模型,研究了流固热耦合作用下的井周周向有效应力、孔隙压力与温度分布计算模型。计算结果表明:(1)在最大水平地应力方位,井眼钻开初期多孔弹性作用居于主导,孔隙压力在近井壁地带出现谷值,对诱导缝的形成起到了抑制作用;(2)然而随着钻井液与地层热交换的进行,钻井液的冷却作用愈加重要,井周周向有效应力由挤压状态逐渐转变为拉伸状态,从而导致近井壁地带诱导缝的形成。结论认为,为避免诱导缝的形成,在工程上一方面需加强钻井液的封堵性,控制液柱压力向井周的扩散;另一方面也可以通过调整优化钻井液密度与流变性能,控制井底钻井液当量密度(ECD)。

关键词：诱导缝多孔介质温度耦合井壁稳定井周周向有效应力钻井液封堵性