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四川盆地二叠系永探1井火山岩气井完井测试井壁稳定性实验

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天然气工业 2022年第3期42卷 91-98页

作者：唐庚龚浩徐家年周朗张华礼张林中国石油西南油气田公司工程技术研究院重庆科技学院石油与天然气工程学院中国石油西南油气田公司工程技术处

四川盆地二叠系永探1井火山岩气井,在完井试油过程中地层垮塌,返出大量火山岩碎屑,堵塞井筒及地面流程,严重影响了完井测试。为进一步优选后续完井方式,高效开发此类气藏,在分析储层岩石矿物组分、微观孔隙结构、岩石力学参数的基础上,... 详细信息

四川盆地二叠系永探1井火山岩气井,在完井试油过程中地层垮塌,返出大量火山岩碎屑,堵塞井筒及地面流程,严重影响了完井测试。为进一步优选后续完井方式,高效开发此类气藏,在分析储层岩石矿物组分、微观孔隙结构、岩石力学参数的基础上,基于Von-Mises剪切破坏理论,进行了完井试油及生产过程中井壁稳定性的研究。研究结果表明:(1)工区火山岩下部储层黏土矿物含量高,裂缝、微裂缝发育,经工作液作用后,易发生黏土矿物膨胀、颗粒分散、运移,引起井壁失稳;(2)不同工作液影响了岩石力学参数,进而影响到井壁稳定性,经改性聚磺试油工作液作用后的储层,直井井壁上岩石最大剪切应力均方根存在大于井壁岩石剪切强度均方根的井壁不稳定点;(3)火山岩下部储层火山岩碎屑产出的临界日产量为1.13×10^(4)m^(3);(4)模拟气井日产量介于1.42×10^(4)~28.35×10^(4)m^(3)时,折算年碎屑产出量介于270.3~2183.2 kg,折算井筒沉砂高度介于12.7~102.5 m,易对生产造成影响。结论认为,实验室结果为此类火山岩气藏的高效开发奠定了基础,火山岩气井完井试油及生产过程中,应通过优化工作液配方、控制生产压差、优选完井方法等方式保障井壁稳定,充分发挥气井产能。

关键词：四川盆地火山岩气井井壁稳定火山碎屑完井试油增产临界压差临界产量

超临界CO_(2)吸附效应对页岩地层井壁稳定影响研究

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岩石力学与工程学报 2023年第S01期42卷 3508-3518页

作者：白冰陈勉金衍中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249

当利用超临界CO_(2)作为钻井液钻进页岩地层时,井壁稳定是重点关注问题。超临界CO_(2)与页岩相互作用复杂,而对于超临界CO_(2)吸附效应对超临界CO_(2)开发页岩油气资源过程中的井壁稳定性影响则研究较少。本文将超临界CO_(2)吸附效应对... 详细信息

当利用超临界CO_(2)作为钻井液钻进页岩地层时,井壁稳定是重点关注问题。超临界CO_(2)与页岩相互作用复杂,而对于超临界CO_(2)吸附效应对超临界CO_(2)开发页岩油气资源过程中的井壁稳定性影响则研究较少。本文将超临界CO_(2)吸附效应对页岩变形和力学性质影响纳入到超临界CO_(2)渗流的多物理场耦合过程中,在超临界CO_(2)运输特性和热力学特性的基础上,构建考虑吸附效应的超临界CO_(2)钻井多物理场耦合井壁稳定模型。基于有限元数值计算方法,分析超临界CO_(2)钻进过程中的地层温度、孔隙压力和地层应力的时空分布规律,研究超临界CO_(2)吸附效应对井壁稳定性的影响。结果表明:超临界CO_(2)吸附效应引起的固体变形对地层温度和流体渗流没有明显影响;吸附效应对应力分布具有显著影响,吸附应变会使应力值增大,而吸附对弹性模量的影响则会使应力值降低;忽略吸附应变会小幅度低估井壁失稳风险,而忽略吸附对页岩弹性模量的影响会较大程度地低估井壁垮塌风险;当井深超过1200 m时,坍塌压力超过井筒压力,超临界CO_(2)钻井将发生井壁垮塌。该文可为超临界CO_(2)钻井的井壁稳定性研究提供理论指导。

关键词：岩石力学超临界CO_(2)钻井多物理场耦合井壁稳定坍塌周期吸附效应

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硬脆性泥页岩斜井段井壁稳定力化耦合研究

石油勘探与开发 2014年第6期41卷 748-754页

作者：温航陈勉金衍王凯夏阳董京楠牛成成中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司中国石化集团股份有限公司石油工程技术研究院

建立了考虑结构特点和弱面水化的硬脆性泥页岩斜井段井壁稳定力化耦合模型,利用模型分析了坍塌压力分布的影响因素,并进行了现场实例分析。基于硬脆性泥页岩理化性能特点,根据钻井液活度-岩石膨胀率、岩石活度-吸水量等关系,给出了钻井... 详细信息

建立了考虑结构特点和弱面水化的硬脆性泥页岩斜井段井壁稳定力化耦合模型,利用模型分析了坍塌压力分布的影响因素,并进行了现场实例分析。基于硬脆性泥页岩理化性能特点,根据钻井液活度-岩石膨胀率、岩石活度-吸水量等关系,给出了钻井液活度窗口,进而确定岩石临界膨胀率及合理吸水量,并给出了坍塌压力的计算方法。分析发现:弱面倾角固定时,随着弱面倾向的变化,坍塌压力呈四分之一对称分布,且不存在坍塌压力单调递增或单调递减的井斜方位,危险区域和安全区域交替出现;与弱面黏聚力相比,弱面内摩擦角的水化程度对坍塌压力分布的影响更大。现场实例分析结果表明:利用提出的力化耦合模型可以准确地预测坍塌压力分布,只要将钻井液活度控制在活度窗口内,就能保证井壁稳定并降低钻井液密度。

关键词：硬脆性泥页岩钻井液活度井壁稳定力化耦合大斜度井坍塌压力

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基于非线性反演的井壁稳定随钻预测方法

岩土工程学报 2015年第10期37卷 1810-1817页

作者：吴超刘建华张东清王磊中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院北京100101

常规井壁稳定预测方法计算量大、操作繁琐、适用范围有限,严重影响其实钻应用效果。通过考察声波速度、地震记录及井壁稳定参数之间的定量关系,建立起利用地震资料直接反演孔隙压力、地应力、岩石强度的模型。根据反演模型的非线性特征... 详细信息

常规井壁稳定预测方法计算量大、操作繁琐、适用范围有限,严重影响其实钻应用效果。通过考察声波速度、地震记录及井壁稳定参数之间的定量关系,建立起利用地震资料直接反演孔隙压力、地应力、岩石强度的模型。根据反演模型的非线性特征,结合井壁稳定参数的地质统计特性,运用随机地震反演方法预测待钻地层的孔隙压力、地应力、岩石强度,并根据反演结果进一步预测井壁稳定性。在实钻过程中,利用录井资料的实时分析和井壁稳定参数的分层地质统计模型,对钻头前方地层的井壁稳定性进行随钻预测。在川东北元坝气田的应用情况表明,本方法的综合性能相比常规方法有明显提高,具有较强的随钻预测能力。

关键词：井壁稳定随钻预测地震资料非线性随机反演

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基于井壁稳定分析的井眼轨迹优化方法

天然气工业 2015年第10期35卷 84-92页

作者：陈平马天寿范翔宇 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学

井壁稳定问题是钻井工程关注的焦点之一，但目前基于井壁稳定分析优化井眼轨迹方面开展的工作还很少。为此，基于斜井井壁应力分布模型和井壁失稳破坏模式，分别采用Mohr-Coulomb准则、Drucker—Prager准则和拉张破坏准则导出了维持井... 详细信息

井壁稳定问题是钻井工程关注的焦点之一，但目前基于井壁稳定分析优化井眼轨迹方面开展的工作还很少。为此，基于斜井井壁应力分布模型和井壁失稳破坏模式，分别采用Mohr-Coulomb准则、Drucker—Prager准则和拉张破坏准则导出了维持井壁稳定的钻井液安全窗口上下限计算模型，利用数值计算方法建立了安全密度窗口、安全和危险井眼轨迹的求解方法，计算和分析了6种典型地应力状态下的井壁稳定性，并分析了相应地应力状态下安全和危险的井眼轨迹。结果表明：①Mohr—Coulomb准则计算结果高于Drucker—Prager准则，主要由于Mohr—Coulomb准则忽略了中间主应力的影响，低估了地层岩石的强度；②在σV≥σH〉σn情况下沿最小水平地应力钻进稳定性最好，σV≥σH〉σn情况下钻进稳定性最好的方向为偏离最大水平地应力30°～45°的方向上，σV≥σH〉σn情况下沿最大水平地应力钻进稳定性最好，σH=σV〉σh情况下直井稳定性最好；③数值计算方法得出的安全井眼轨迹与A＆Z模型吻合较好，验证了该方法的正确性和准确性。数值计算方法可以直观给出不同轨迹下的安全密度窗口，对于窄安全密度窗口地层，可采用该方法优化井眼轨迹改善井眼稳定性。

关键词：井壁稳定井眼轨迹优化方法安全窗口原地应力 Mohr Coulomb准则 Drucker-Prager准则

深海能源土流变和非稳态多场影响的井壁稳定分析

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岩石力学与工程学报 2020年第S01期39卷 3206-3216页

作者：胡韬王华宁郭振宇蒋明镜同济大学航空航天与力学学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 天津大学建筑工程学院土木工程系天津300350

针对深海能源土中钻井时井壁稳定问题,考虑储层中非稳态渗流场、温度场和土体流变特性,并结合屈服准则,建立井壁稳定解析模型。通过分离变量法求解渗流和温度场控制方程,得到与空间、时间相关的压力、温度分布的解析解;利用水合物相平... 详细信息

针对深海能源土中钻井时井壁稳定问题,考虑储层中非稳态渗流场、温度场和土体流变特性,并结合屈服准则,建立井壁稳定解析模型。通过分离变量法求解渗流和温度场控制方程,得到与空间、时间相关的压力、温度分布的解析解;利用水合物相平衡曲线确定水合物分解锋面,考虑分解对储层黏弹力学参数的影响,通过拉普拉斯变换求得考虑渗流影响的井周应力和位移。通过参数分析考察了渗流场及温度场分布的特点以及地层力学参数劣化对井壁稳定的影响。结果表明,渗流场和温度场的影响范围随时间向外推进,渗流场的传递速度更快;分解区与未分解区的剪切松弛模量之比为定值时,整个地层应力随时间单调变化;水合物分解导致分解区η_K劣化程度较低时,井壁处等效应力在稳态之前会达到极值,井壁失稳危险较高。

关键词：土力学深海能源土非稳态渗流黏弹性井壁稳定

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基于地震属性技术的井壁稳定随钻预测新方法

中国石油大学学报（自然科学版） 2007年第6期31卷 141-146页

作者：吴超陈勉金衍中国石油大学石油天然气工程学院北京102249

基于地震属性和测井数据之间存在非线性关系,提出一种综合利用地震和测井信息随钻预测井壁稳定性的新方法,即在钻前联合运用遗传算法和BP神经网络算法,从所提取的井旁原始地震属性中优选出对测井特征参数最敏感的地震属性组合,并利用已... 详细信息

基于地震属性和测井数据之间存在非线性关系,提出一种综合利用地震和测井信息随钻预测井壁稳定性的新方法,即在钻前联合运用遗传算法和BP神经网络算法,从所提取的井旁原始地震属性中优选出对测井特征参数最敏感的地震属性组合,并利用已钻井资料建立起反映所研究区块不同地层中地震属性与测井数据之间关系的一系列神经网络映射模型,实钻时通过分析岩屑录井资料选择适当的映射模型,随钻预测出待钻井段的声波和密度测井数据,进一步预测出钻头下方地层的井壁稳定性。该预测方法具有良好的精确度和时效性,在塔西南地区的实际应用中取得了良好效果。

关键词：井壁稳定随钻预测地震属性测井资料遗传算法神经网络

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井壁稳定多场耦合分析研究进展

西南石油大学学报（自然科学版） 2017年第2期39卷 81-92页

作者：何世明陈俞霖马德新周俊王维 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学四川成都610500 西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500 中海油田服务股份有限公司河北三河101149

井壁稳定问题是石油钻井过程中十分重要的问题,而地层流体、钻井液性能、温度等因素对井壁稳定有重要影响。通过对目前国内外井壁失稳分析的研究现状进行总结,将钻井过程中井壁失稳的影响因素分为岩石结构场、应力场、渗流场、温度场和... 详细信息

井壁稳定问题是石油钻井过程中十分重要的问题,而地层流体、钻井液性能、温度等因素对井壁稳定有重要影响。通过对目前国内外井壁失稳分析的研究现状进行总结,将钻井过程中井壁失稳的影响因素分为岩石结构场、应力场、渗流场、温度场和化学场等5类作用场,分析了这5类作用场的具体内容及产生原因,由此对井壁失稳多场耦合的作用场影响和发展现状进行了较为系统的分析。在进行井壁失稳多场耦合分析时,应力场和岩石结构场是研究的基础,在总结国内外井壁失稳研究方法的基础上,对岩石结构类型和岩石变形机制进行了分类;以岩石结构场和应力场为基础,结合其他3种作用场的影响,着重分析了包括三场、四场和五场耦合在内的井壁稳定多场耦合研究发展现状;对于四场和五场耦合分析而言,孔隙介质-热弹性理论和孔隙介质-化学-热弹性理论应用较为广泛。最后结合不同作用场的特点和现代钻井工艺的发展方向展望了其发展趋势。

关键词：井壁稳定作用场多场耦合岩石力学

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考虑深部岩体各向异性强度的井壁稳定分析

岩石力学与工程学报 2005年第16期24卷 2882-2888页

作者：陈新杨强何满潮李科峰中国矿业大学(北京校区)力学与建筑工程学院北京100083 清华大学水利水电工程系北京100084

目前在工程设计中,仍粗略地将节理岩体近似为各向同性体,在考虑节理对岩体强度的弱化作用时,均根据节理连通率对完整岩石的抗剪强度参数进行折减,因而未能反映岩体的各向异性特性。这对于浅部岩体工程来讲,也许是可以接受的,但随着建井... 详细信息

目前在工程设计中,仍粗略地将节理岩体近似为各向同性体,在考虑节理对岩体强度的弱化作用时,均根据节理连通率对完整岩石的抗剪强度参数进行折减,因而未能反映岩体的各向异性特性。这对于浅部岩体工程来讲,也许是可以接受的,但随着建井深度的增加,进入深部状态的岩体表现出更强的各向异性特征,岩体的各向异性将不能忽略。将节理各向异性几何分布特征对岩体力学性能的影响通过微面的节理连通率来反映,从莫尔–库仑抗剪条件出发,采用方向分布函数分析方法,曾提出了一个基于二阶连通率组构张量的节理岩体各向异性强度准则。简要论述该各向异性强度准则,根据该准则研究了井筒的弹性稳定问题。研究表明:考虑岩体的各向异性强度对井筒进行钻井灌浆分析时,在给定的泥浆压力下,沿最大地应力方向钻井的安全系数并不一定比沿其他方向钻井的安全系数高。

关键词：岩石力学节理岩体各向异性强度准则莫尔-库仑准则井壁稳定