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井研地区筇竹寺组页岩储层水平井钻井井壁稳定性评价
1
作者 智慧文 栗涵洁 权子涵 《中外能源》 CAS 2024年第3期62-66,共5页
川西南井研区块筇竹寺组页岩气具有良好的开发前景,但由于对其岩矿组分、力学性质、水化特征等认识程度较低,钻井井壁稳定性认识不清,导致出现掉块、阻卡等复杂情况。为了充分认识该区寒武系筇竹寺组地层的井壁稳定性,明确粉砂质页岩水... 川西南井研区块筇竹寺组页岩气具有良好的开发前景,但由于对其岩矿组分、力学性质、水化特征等认识程度较低,钻井井壁稳定性认识不清,导致出现掉块、阻卡等复杂情况。为了充分认识该区寒武系筇竹寺组地层的井壁稳定性,明确粉砂质页岩水化作用及其对坍塌压力的影响规律,在岩石力学实验的基础上,研究不同钻井液浸泡时间对岩石力学参数的影响规律,建立考虑水化作用的井壁稳定性预测模型,分析不同井斜方位下坍塌压力的差异。研究结果表明:筇竹寺组伊蒙混层含量高,具有一定膨胀性,水化作用后导致岩石强度降低,对井壁稳定性有较大影响;不同钻井液体系对井壁稳定性的影响有差异,总体上油基钻井液更有利于井壁稳定;考虑了水化作用的井壁稳定预测模型更加符合实际,以此为依据,通过优化钻井液设计可以有效降低井壁失稳风险,提高钻井时效。 展开更多
关键词 井壁稳定性 粉砂质页岩 水化作用 井斜方位 坍塌压力 油基钻井液
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丁山常压区井壁稳定性测井评价及钻井应用
2
作者 智慧文 《国外测井技术》 2024年第1期108-110,共3页
通过测井资料建立了丁山常压区地层井壁稳定性压力剖面。根据稳定性剖面特征,该区以地层坍塌压力分层特征明显,在龙潭组及龙马溪组坍塌压力相对较高,钻井中需要考虑井壁失稳风险,采用二开制井身结构有利于实现安全高效钻井。研究成果为... 通过测井资料建立了丁山常压区地层井壁稳定性压力剖面。根据稳定性剖面特征,该区以地层坍塌压力分层特征明显,在龙潭组及龙马溪组坍塌压力相对较高,钻井中需要考虑井壁失稳风险,采用二开制井身结构有利于实现安全高效钻井。研究成果为钻井井身结构优化和安钻井液密度设计提供依据,有效提高了钻井效率,应用效果良好。 展开更多
关键词 井壁稳定性 坍塌压力 井身结构 钻井液密度
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中国南海神狐海域水合物储层井壁稳定可靠度分析
3
作者 黄佳佳 蒋明镜 王华宁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1505-1516,共12页
天然气水合物具有巨大的潜在经济和环境价值,其开发利用对国家能源安全和实现国家碳达峰碳中和的“双碳目标”具有战略意义。我国天然气水合物资源主要分布于南海海域,海洋环境的复杂性和隐蔽性使工程测量数据具有较大不确定性,影响钻... 天然气水合物具有巨大的潜在经济和环境价值,其开发利用对国家能源安全和实现国家碳达峰碳中和的“双碳目标”具有战略意义。我国天然气水合物资源主要分布于南海海域,海洋环境的复杂性和隐蔽性使工程测量数据具有较大不确定性,影响钻井安全。目前未见有水合物储层井壁稳定可靠度研究。为定量评估在我国南海神狐海域水合物储层钻井风险,基于水合物储层钻井井壁稳定解析理论和南海神狐海域具体地质条件,结合可靠度分析方法中的改进一次二阶矩法和响应面法,研究南海神狐海域水合物储层钻井井壁失稳概率分布特征,分析该海域井壁失稳概率及安全钻井液压力窗口对主要参数均值和不确定性的敏感性,结果表明:(1)若测量数据足够精确,在我国南海神狐海域水合物储层进行钻井活动的安全性较高,安全钻井液压力窗口也较大。测量数据的不确定性增大将使井壁失稳概率显著升高,缩窄安全钻井液压力窗口。(2)较低的钻井液温度对降低井壁失稳概率略有帮助,且能明显地扩大安全钻井液压力窗口。(3)5个主要参数的均值和不确定性对井壁失稳概率的影响次序相同,均为初始地应力>初始内摩擦角>弹性模量比>初始黏聚力>初始弹性模量。实际工程中对初始地应力数据精确测量,能够显著提高水合物储层钻井井壁稳定性。 展开更多
关键词 天然气水合物 井壁稳定性 可靠度 南海神狐海域 响应面法 改进一次二阶矩法
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基于瞬态热流固耦合的钻井井壁稳定性分析 被引量：2
4
作者 王磊 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期331-336,共6页
钻井过程中,钻井液循环对井壁和地层岩石产生热交换作用,同时钻井液滤失对地层产生渗流作用,两者都会引起井周应力场的改变,影响钻井液密度参数设计,严重时会导致井壁坍塌等复杂情况。文中根据线性热弹性多孔介质理论计算了温度变化对... 钻井过程中,钻井液循环对井壁和地层岩石产生热交换作用,同时钻井液滤失对地层产生渗流作用,两者都会引起井周应力场的改变,影响钻井液密度参数设计,严重时会导致井壁坍塌等复杂情况。文中根据线性热弹性多孔介质理论计算了温度变化对井壁和井周地层产生的井周热应力,依据达西渗流模型和渗流控制方程计算了瞬态条件下的地层孔隙压力和井周渗流应力,依据线性叠加原理求得了瞬态热流固耦合模型的井周应力,并利用摩尔-库伦准则和抗拉强度准则分析了温度与渗流对井壁稳定性的影响。结果表明:钻井液循环对地层降温会降低地层坍塌压力和破裂压力,在井壁钻井液柱压力恒定的情况下,井周坍塌失稳区域减小,破裂失稳区域增大;钻井液向地层滤失渗流会增大地层坍塌压力和破裂压力,在井壁钻井液柱压力恒定的情况下,井周坍塌失稳区域增大,破裂失稳区域减小。计算结果对钻井过程中确定合理的钻井液密度和类型以维持井壁稳定具有指导意义。 展开更多
关键词 钻井 井壁稳定 热应力 渗流应力 热流固耦合
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长庆油田区块井眼尺寸效应与井壁稳定性分析
5
作者 王萍 樊佳勇 +5 位作者 韩成福 王亮 屈展 黄海 顾甜利 许愿 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2023年第1期91-96,共6页
为了研究长庆油田区块井眼尺寸与井壁稳定性的关系,对不同开孔直径的岩样进行单轴抗压强度试验,得到开孔直径与抗压强度的关系,并以此建立考虑井眼尺寸效应的井壁坍塌压力、破裂压力的数学模型,计算得到钻井液坍塌压力当量密度与破裂压... 为了研究长庆油田区块井眼尺寸与井壁稳定性的关系,对不同开孔直径的岩样进行单轴抗压强度试验,得到开孔直径与抗压强度的关系,并以此建立考虑井眼尺寸效应的井壁坍塌压力、破裂压力的数学模型,计算得到钻井液坍塌压力当量密度与破裂压力当量密度。结果表明:井眼尺寸减小,抗压强度随之增加,对应的坍塌压力减小且破裂压力增加,钻井液安全密度窗口范围随之扩大,井眼尺寸减小有利于井壁稳定。研究对小井眼现场安全钻井有一定的指导意义。 展开更多
关键词 单轴抗压强度 尺寸效应 坍塌压力 破裂压力 井壁稳定
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应力卸载-水化协同作用下页岩井壁稳定性模型
6
作者 丁乙 刘向君 +5 位作者 梁利喜 熊健 李玮 魏晓琛 段茜 侯连浪 《石油勘探与开发》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1289-1297,共9页
采用三轴实验与剪切实验,以横观各向同性理论与弱面准则为依据,融合钻井应力卸载与水化作用下的力学损伤,建立了应力卸载-水化协同作用下的页岩井壁稳定模型,开展了页岩地层井壁稳定性影响因素分析。研究表明:页岩钻开后发生应力卸载,... 采用三轴实验与剪切实验,以横观各向同性理论与弱面准则为依据,融合钻井应力卸载与水化作用下的力学损伤,建立了应力卸载-水化协同作用下的页岩井壁稳定模型,开展了页岩地层井壁稳定性影响因素分析。研究表明:页岩钻开后发生应力卸载,围压、轴向应力越大,应力卸载造成的页岩强度弱化越显著,应力卸载幅度与页岩力学强度弱化程度正相关。页岩层理越发育,越易沿层理破坏,应力卸载时,弱结构面与应力卸载协同作用,页岩强度弱化程度越高,力学稳定性越差,井壁失稳风险越大。外部流体易沿层理侵入,促进页岩水化,水化作用同样使页岩力学稳定性变差,降低井壁稳定性。应力卸载对页岩地层坍塌压力的影响主要发生在钻井前期,水化损伤对井壁失稳的影响主要发生在钻井后期。层理、应力卸载、水化作用共同影响页岩井壁稳定性,应力卸载-水化协同作用下页岩井壁稳定性模型综合考虑了三者的影响,经现场应用检验,预测结果符合钻井实际,可靠性较好。 展开更多
关键词 页岩 钻井 层理 应力卸载 水化作用 页岩强度 井壁稳定性
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冀东NP280 Es_(3)^(1)井壁稳定钻井液技术
7
作者 吴晓红 陈金霞 +3 位作者 王现博 阚艳娜 丁乙 罗平亚 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2023年第6期725-732,共8页
针对冀东油田南堡280区块多口井钻遇至沙三1亚段(Es_(3)^(1))时发生井壁失稳,研究表明区块内泥岩遇水易产生水化作用,其漏失段间裂缝发育,裂缝多为中高角度裂缝,原裂缝宽度(0.1~100μm)受压力等诱导因素后变大导致成为致漏性裂缝漏失频... 针对冀东油田南堡280区块多口井钻遇至沙三1亚段(Es_(3)^(1))时发生井壁失稳,研究表明区块内泥岩遇水易产生水化作用,其漏失段间裂缝发育,裂缝多为中高角度裂缝,原裂缝宽度(0.1~100μm)受压力等诱导因素后变大导致成为致漏性裂缝漏失频繁,同时也会诱发大规模的掉块从井壁上剥落进而导致了井下的坍塌卡钻等井下复杂问题。对南堡280区块破碎地层进行井壁稳定机理、评价方法的相关研究,以原三开抗高温抑制钻井液为基础,进行室内优化实验,构建了适合诱导性裂缝地层的强封堵性井壁稳定钻井液,现场应用表明该钻井液体系可有效防止Es_(3)^(1)地层的坍塌失稳问题,具有重大的推广应用意义。 展开更多
关键词 南堡280区块 Es_(3)^(1) 钻井液 封堵 井壁稳定
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考虑气水两相流固耦合下可燃冰降压分解对井壁稳定性影响
8
作者 张玉 李建威 +2 位作者 畅元江 李昊 李大勇 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期148-155,共8页
海域可燃冰常赋存于低温高压深水浅层松散沉积物中,起胶结和骨架支撑作用;可燃冰分解相变,引起储层渗透率改变,直接影响气水两相流体的渗流特征与热质传递,制约可燃冰的持续分解;同时可燃冰的分解会降低含可燃冰沉积物储层的抗剪强度和... 海域可燃冰常赋存于低温高压深水浅层松散沉积物中,起胶结和骨架支撑作用;可燃冰分解相变,引起储层渗透率改变,直接影响气水两相流体的渗流特征与热质传递,制约可燃冰的持续分解;同时可燃冰的分解会降低含可燃冰沉积物储层的抗剪强度和承载力,降低井壁稳定性。考虑可燃冰分解相变、传热传质和气水两相渗流过程,基于流固耦合渗流理论,建立描述含相态变化的可燃冰降压开采热-流-固(T-H-M)耦合模型,对可燃冰储层降压开采气水两相流动规律、孔隙度和渗透率等物性参数演化规律进行描述,并对井壁稳定性进行研究。结果表明:随着可燃冰的分解,甲烷气体饱和度较水饱和度明显增大,井周气体饱和度明显高于水饱和度;储层发生塑性屈服后,塑性区内渗透率和有效孔隙度显著增大,而弹性模量和黏聚力大幅度减小;开采时间越长,生产压差越大,储层塑性屈服区域越大,井壁稳定性越差。 展开更多
关键词 可燃冰 降压开采 气水两相流 物性参数 井壁稳定性
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基于岩屑录井图像的井壁稳定性智能预测方法
9
作者 夏文鹤 唐印东 +3 位作者 李皋 韩玉娇 林永学 吴雄军 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期71-83,共13页
钻井现场通常利用岩石力学的分析结果对井壁稳定性进行预测,但其时效性普遍较差。为此,利用实时的岩屑录井图像资料建立了包括16种掉块形状和岩性的图像样本库,并以深度学习网络的高效特征提取技术为基础,建立了一种基于掉块图像特征的... 钻井现场通常利用岩石力学的分析结果对井壁稳定性进行预测,但其时效性普遍较差。为此,利用实时的岩屑录井图像资料建立了包括16种掉块形状和岩性的图像样本库,并以深度学习网络的高效特征提取技术为基础,建立了一种基于掉块图像特征的井壁失稳类型分析模型,针对钻井返出砂样图像中的掉块图像进行形状和岩性识别,以判定钻进地层和井壁失稳的类型。研究结果表明:①使用ShuffleNetV2网络作为智能系统基础架构,在单元模块中引入了XConv卷积核并行分支和SimAM注意力机制模块,强化了网络对掉块图像标志性特征信息的关注度;②对ShuffleNetV2网络中的Stage 2、Stage 3和Stage 4进行了多通道特征融合算法的设计,保留了掉块轮廓关键特征,最终改进的ShuffleNetV2网络模型对掉块形状及岩性的识别准确率为90.56%。结论认为,现场应用的效果验证了该方法的可靠性,从砂样图像输入到结果输出用时低于1 s,识别结果与地质资料以及施工过程的工况基本吻合,该方法能满足现场对井壁稳定状况快速感知的现实需求。 展开更多
关键词 岩屑录井图像 轻量化网络 单元结构 SimAm注意力机制 多通道特征融合 井壁稳定性
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永川南区深层页岩气水平井小井眼井壁稳定性研究
10
作者 龙章亮 钟敬敏 +1 位作者 丁洁 曾贤薇 《天然气技术与经济》 2023年第4期22-29,共8页
四川盆地南部(以下简称川南)深层下志留统龙马溪组页岩地层受高应力和钻井液水化影响,部分水平井发生井壁失稳。为了探讨深层页岩气水平井6.5 in小井眼建井的可行性,以川南永川南区深层龙马溪组页岩地层为研究对象,开展了XRD、SEM以及... 四川盆地南部(以下简称川南)深层下志留统龙马溪组页岩地层受高应力和钻井液水化影响,部分水平井发生井壁失稳。为了探讨深层页岩气水平井6.5 in小井眼建井的可行性,以川南永川南区深层龙马溪组页岩地层为研究对象,开展了XRD、SEM以及不同工作液条件下的膨胀率、岩石力学参数等基础理化测试,并结合力学—化学耦合、流体—固体耦合作用的井壁失稳模型研究,明确了永川南区龙马溪组储层页岩在钻井液浸泡前后、不同井眼尺寸和不同岩石尺寸条件下的井壁稳定性变化规律。研究结果表明:①永川南区龙马溪组页岩整体致密,矿物定向分布,石英、方解石含量高,岩性硬而脆;②黏土含量较少,以伊利石、绿泥石为主,含少量伊蒙混层,且水基、油基钻井液条件下膨胀应变普遍低于5‰,吸水膨胀能力弱;③井下压力环境下页岩具有较高的力学强度,油基钻井液对页岩力学强度的影响变化总体在10%以内。结论认为:①钻井液浸泡前后,不同井眼尺寸对井壁稳定性影响不大;②6.5 in小井眼井壁稳定性较8.5 in井眼更优,能够满足小井眼建井井壁稳定性需求。 展开更多
关键词 永川南区 页岩地层 井壁稳定性 力学—化学耦合 流体—固体耦合 小井眼建井
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泥质粉砂储层欠平衡水平井井壁稳定性演化规律 被引量：2
11
作者 邱艺 马天寿 +2 位作者 陈颖杰 杨赟 邓昌松 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期967-983,共17页
以苏里格气田长7组泥质粉砂储层为对象,研究泥质粉砂储层欠平衡水平井井壁稳定演化规律。首先,开展泥质粉砂岩矿物组成、微观结构和力学性能实验,分析井壁失稳微观机理;其次,基于流固化多场耦合理论,考虑岩石吸水扩散引起的强度劣化特征... 以苏里格气田长7组泥质粉砂储层为对象,研究泥质粉砂储层欠平衡水平井井壁稳定演化规律。首先,开展泥质粉砂岩矿物组成、微观结构和力学性能实验,分析井壁失稳微观机理;其次,基于流固化多场耦合理论,考虑岩石吸水扩散引起的强度劣化特征,建立欠平衡水平井井壁稳定多场耦合有限元模型,并验证模型的正确性;最后,对比有限元模拟和电测井径,分析泥质粉砂储层欠平衡水平井井壁稳定演化规律。研究结果表明:考虑泥质水化模拟的井径与完井电测实际井径吻合程度高,证实了有限元模型的准确性;考虑泥质水化作用情况下,钻开地层50 h内,归一化屈服面积(AN)迅速增大,随后增速逐渐变缓,钻开地层240 h后归一化屈服面积增幅达98.72%,主要是泥质水化后岩石强度劣化所致,但AN<0.20能够满足欠平衡钻井井壁稳定的要求;随着时间推移,欠平衡与过平衡工况下的AN之比由2.73降至2.20,近平衡与过平衡工况下的AN之比由1.90降至1.50,说明井筒压力是影响井壁失稳的主导因素,但泥质水化作用的影响随着时间增加而增强;当钻井液溶质质量分数高于地层流体时,反射系数、化学膨胀系数、溶质传递系数和溶质质量分数越大,则AN越低、井壁越稳定;而岩石吸水扩散系数和渗透率越大,则AN越大、井壁越不稳定。 展开更多
关键词 致密气 泥质粉砂岩 水平井 欠平衡钻井 井壁稳定 演化规律
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基于井眼坍塌角度和坍塌深度预测模型的泥岩水平段井壁稳定性评价方法 被引量：1
12
作者 徐声驰 刘锐 +5 位作者 孟鑫 刘博文 孙志高 付基友 翟晓鹏 张军 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2023年第2期136-142,共7页
在水平井钻进过程中,泥岩水化会导致岩石强度逐渐降低。目前依据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,难以保持整个钻进过程中水平井井壁稳定。为此,根据线弹性岩石力学理论,结合Mohr-Coulomb准则,建立了泥岩水化后... 在水平井钻进过程中,泥岩水化会导致岩石强度逐渐降低。目前依据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,难以保持整个钻进过程中水平井井壁稳定。为此,根据线弹性岩石力学理论,结合Mohr-Coulomb准则,建立了泥岩水化后的井眼坍塌角度和坍塌深度模型,分析不同地应力作用下井眼的破坏程度和扩径率。结果表明,井眼坍塌深度随着岩石强度衰减而增大,总体坍塌面积增大;随着岩石浸泡时间增加,岩石强度和弹性模量逐渐减小,岩石泊松比和内摩擦角逐渐增大,适时调整钻井液密度才能减少岩石强度衰减造成的井眼坍塌。在一口水平井案例应用中,利用建立的岩石强度衰减井眼扩径率模型,设计了井眼扩径率与合理钻井液密度匹配图版,根据该图版适时定量调整钻井液密度,可有效改善井眼坍塌风险。该方法可为水平井地层强度衰减的井壁稳定评价及合理钻井液密度设计提供理论依据。 展开更多
关键词 水平井 水化作用 井壁稳定 坍塌深度 坍塌角度 坍塌压力
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基于流固耦合的含水合物地层井壁稳定非稳态解析模型 被引量：1
13
作者 黄佳佳 蒋明镜 王华宁 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1033-1043,1053,共12页
针对深海水合物地层钻井过程中的井壁稳定问题,考虑水合物分解、热传导、力场-渗流场全耦合作用,建立了过压和欠压钻井下渗流、温度、力场随时间和空间变化的非稳态解析模型。解析结果与相同条件下的数值结果吻合良好,且与力场-渗流半... 针对深海水合物地层钻井过程中的井壁稳定问题,考虑水合物分解、热传导、力场-渗流场全耦合作用,建立了过压和欠压钻井下渗流、温度、力场随时间和空间变化的非稳态解析模型。解析结果与相同条件下的数值结果吻合良好,且与力场-渗流半耦合解析结果进行了对比。基于解析模型对井壁稳定的关键参数如钻井液压力、水合物分解引起的地层弹性模量劣化程度等进行了分析,结果表明:(1)与半耦合分析结果相比,考虑体变对渗流的影响后,过(欠)压钻井时孔压减小(增大)、应力增大(减小),增量径向位移减小;(2)最危险位置在井壁处,过高或过低的钻井液压力均会导致井壁失稳,水合物分解引起的地层劣化将降低最安全钻井液压力;(3)水合物分解引起的地层刚度降低极易诱发井壁失稳。在通常条件下,过压钻井时分解域弹性模量降低50%即可导致井壁失稳。 展开更多
关键词 井壁稳定 流固耦合 水合物 非稳态分析 解析解
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顺北油气田辉绿岩地层井壁稳定钻井液技术 被引量：2
14
作者 李凡 李大奇 +3 位作者 金军斌 张杜杰 方俊伟 王伟吉 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期61-67,共7页
针对顺北油气田辉绿岩地层钻井过程中井壁坍塌失稳的技术难题,采用X射线衍射、扫描电镜、高压压汞、线性膨胀、滚动回收率、三轴岩石力学测试仪等方法,研究了辉绿岩组构特征、理化性能,分析了岩石力学性能及钻具振动对辉绿岩井壁稳定的... 针对顺北油气田辉绿岩地层钻井过程中井壁坍塌失稳的技术难题,采用X射线衍射、扫描电镜、高压压汞、线性膨胀、滚动回收率、三轴岩石力学测试仪等方法,研究了辉绿岩组构特征、理化性能,分析了岩石力学性能及钻具振动对辉绿岩井壁稳定的影响。分析结果表明,微裂缝的弱面效应易诱发辉绿岩岩体井壁垮塌失稳,钻具的扭转振动、横向振动会对辉绿岩井壁失稳产生较大影响。为此,对钻井液密度、封堵性能和携岩性能进行优化,形成了辉绿岩井壁稳定钻井液技术,并制定了配套的技术措施。辉绿岩井壁稳定钻井液技术在顺北X井三开应用后,顺利钻穿厚22 m的辉绿岩,钻进过程中钻井液性能良好,没有出现明显的复杂情况,起下钻正常,井段平均井径扩大率仅为6.0%。辉绿岩地层井壁稳定钻井液技术能够保证辉绿岩井段的安全顺利钻进,井眼规则,对解决辉绿岩井壁失稳复杂具有较好的效果。 展开更多
关键词 辉绿岩 井壁稳定 力学特性 钻具振动 钻井液性能 顺北油气田
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准噶尔南缘冲断带破碎地层井壁稳定性机理
15
作者 叶成 任涛 +2 位作者 尹泽斌 李成 白杨 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期95-103,共9页
准噶尔盆地南缘地质构造复杂、地层破碎、可钻性差,钻井过程中井漏、卡钻和垮塌频发。为实现南缘破碎地层安全钻井,研究了以吐谷鲁、呼图壁背斜为代表的地层岩性、水化和岩石力学特征,对比了不同地层的黏土矿物含量、水化强度和抗压强度... 准噶尔盆地南缘地质构造复杂、地层破碎、可钻性差,钻井过程中井漏、卡钻和垮塌频发。为实现南缘破碎地层安全钻井,研究了以吐谷鲁、呼图壁背斜为代表的地层岩性、水化和岩石力学特征,对比了不同地层的黏土矿物含量、水化强度和抗压强度,并结合地震解释剖面和抗压强度损失模型,分析了南缘破碎地层钻井过程中的井壁失稳机理和钻井液稳定井壁机理。结果表明,南缘地层岩性以泥岩和砂岩为主,全岩矿物以黏土矿物、斜长石和石英为主,黏土矿物以伊利石和伊蒙混层为主,水化特征非均质性强,包括极强较弱分散、强中等弱膨胀;黏土矿物水化膨胀分散和井周破碎地层发育微孔缝延伸拓宽增压剥裂作用叠加,造成地层抗压强度降低、坍塌压力增高、钻井液密度窗口降低,导致井壁失稳;合理的钻井液密度、良好的水化抑制性、全面的孔缝封堵性、严格的高温高压滤失性和高效的携岩性,是实现南缘破碎地层安全钻井和井壁稳定的必要措施。该研究成果可为南缘乃至准噶尔盆地深部复杂破碎地层钻井液关键参数设计提供参考。 展开更多
关键词 准噶尔盆地 南缘 破碎地层 井壁稳定性 钻井液
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天然气水合物储层仿生井壁稳定剂研制及其作用机理
16
作者 王星星 蒋官澄 +5 位作者 王国帅 盛科鸣 杨丽丽 董腾飞 贺垠博 陈昊哲 《石油科学通报》 CAS 2023年第6期797-810,共14页
针对南海天然气水合物弱胶结泥质疏松砂岩储层井壁坍塌、失稳难题,本文从模仿贻贝邻苯二酚基团水下粘附机理的思路出发,利用具有成膜性能的聚乙烯醇(PVA)和富含邻苯二酚和邻苯三酚基团的单宁酸(TA)复配,研制了一种能够在水下环境提高井... 针对南海天然气水合物弱胶结泥质疏松砂岩储层井壁坍塌、失稳难题,本文从模仿贻贝邻苯二酚基团水下粘附机理的思路出发,利用具有成膜性能的聚乙烯醇(PVA)和富含邻苯二酚和邻苯三酚基团的单宁酸(TA)复配,研制了一种能够在水下环境提高井壁稳定性的钻井液固壁剂—仿生强化井壁稳定剂(JBWDJ)。从主动提高粘土矿物颗粒间胶结强度、抑制粘土水化分散、膨胀和稳定水合物构型3个方面强化储层稳定。实验结果表明:JBWDJ浸泡16 h后的岩心土块保持形状完整且具有一定抗压强度,而被清水、聚丙烯酰胺、聚胺抑制剂等溶液处理后的岩心土块均呈散砂状;与未处理岩心相比,JBWDJ可将人造岩心抗压强度提高2.01倍;SiO2微球修饰的原子力探针与5%JBWDJ的粘附力达2314 nN;3%JBWDJ的水溶液处理后的页岩岩屑滚动回收率为80.85%,与清水(48.4%)、聚合物固壁剂(52.35%)和氯化钾(26.3%)溶液处理后的岩屑相比,可显著提高岩屑回收率;含3%JBWDJ的钻井液体系岩心膨胀高度仅为0.9 mm,与不含JBWDJ钻井液体系浸泡处理后岩心土块膨胀高度相比,可将膨胀高度降低50%。流变测试和储层保护实验评价表明,该JBWDJ具有较好的流变性和一定的储层保护能力。透射扫描电镜(TEM)、红外光谱、扫描电镜(SEM)和能谱元素(EDS)等微观机理分析表征阐述了JBWDJ固壁的作用机理。该JBWDJ通过氢键作用构建了网状结构,吸附在岩心颗粒表面,增强了粘土矿物颗粒间的胶结,并在表面形成致密的仿生膜。且具有较好的抑制粘土水化膨胀、分散的效果,从而实现提高岩心抗压强度,强化储层稳定的目的。同时原位拉曼光谱对比分析表明JBWDJ不改变I型甲烷水合物的结构。通过上述力学性能测试和微观机理表征可得出,JBWDJ可为保障水合物储层井壁稳定提供新材料。 展开更多
关键词 井壁稳定 钻井液 泥质细粉砂 粘附力 天然气水合物
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伊拉克Block9区块页岩井壁稳定钻井液技术
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作者 潘永强 张坤 +1 位作者 张丹阳 梁勇 《石油工业技术监督》 2023年第4期62-67,共6页
针对伊拉克Block9区块页岩地层复杂多变、易发生井壁失稳的问题,从地层物性及井壁失稳因素分析出发,开展了抑制材料、封堵材料、润滑材料的研选,研制出了抗高温聚胺抑制高效封堵盐水钻井液体系,并对其开展了室内评价。钻井液常规性能、... 针对伊拉克Block9区块页岩地层复杂多变、易发生井壁失稳的问题,从地层物性及井壁失稳因素分析出发,开展了抑制材料、封堵材料、润滑材料的研选,研制出了抗高温聚胺抑制高效封堵盐水钻井液体系,并对其开展了室内评价。钻井液常规性能、抑制性、封堵性评价实验结果表明,该钻井液体系抗温160℃,高温老化流变性变化率小于10%,API失水小于3.0 mL,滚动回收率95.32%,岩样16 h线性膨胀率4.22%,能够有效封堵0.2~30μm的裂缝,最高承压12 MPa,高温高压封堵滤失量11.23 mL,能够有效保证井壁稳定。该钻井液体系在F13井成功应用,全井施工过程性能稳定,无井壁失稳现象,井径规则,施工周期缩短54 d,表现出良好的稳定井壁能力,有效解决了伊拉克Block9区块井壁失稳的技术难题,应用效果显著。 展开更多
关键词 钻井液 抑制剂 封堵材料 井壁稳定 页岩
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井壁稳定的有效分析方法——以泥页岩为例
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作者 牟晓倩 李猛 《石油天然气学报》 2023年第3期260-271,共12页
井壁失稳是钻井工程中的一大难题,地层的岩性不同,其影响井壁稳定的因素也不大相同,但分析方法大体一致。基于此,以较为特殊的泥页岩储层为例,对岩石进行矿物组成试验,阳离子交换容量计算、比表面积计算、微观结构观察等理化性能试验以... 井壁失稳是钻井工程中的一大难题,地层的岩性不同,其影响井壁稳定的因素也不大相同,但分析方法大体一致。基于此,以较为特殊的泥页岩储层为例,对岩石进行矿物组成试验,阳离子交换容量计算、比表面积计算、微观结构观察等理化性能试验以及三轴压缩和史氏压入等力学特性试验,确定影响井壁稳定的因素,然后根据影响因素建立耦合数学模型,最后将耦合模型带入数值模拟软件演练井壁破坏过程,证明试验确定的影响因素的真实性,达到井壁稳定性分析的目的。通过以泥页岩为例的井壁稳定分析表明该分析方法是可行有效的。 展开更多
关键词 井壁稳定 泥页岩 分析方法
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基于井壁稳定的大位移井水基钻井液体系研究
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作者 张文彬 狄明利 马积贺 《化工管理》 2023年第2期155-158,共4页
针对南海东部区块大位移井低承压地层易井壁失稳、安全密度窗口窄易漏失等问题,设计开发了一种提高井壁稳定性的大位移井水基钻井液体系。该体系通过高效抑制剂HIB-3实现对地层泥页岩水化分散的有效抑制;利用化学固壁剂HXGB-1与岩石反应... 针对南海东部区块大位移井低承压地层易井壁失稳、安全密度窗口窄易漏失等问题,设计开发了一种提高井壁稳定性的大位移井水基钻井液体系。该体系通过高效抑制剂HIB-3实现对地层泥页岩水化分散的有效抑制;利用化学固壁剂HXGB-1与岩石反应,在井壁表面形成具有较强内聚力和黏附性的凝胶,提高低承压地层的抗压强度;使用复合封堵剂FHSEAL-4进行有效物理封堵裂缝,降低漏失风险和漏失影响程度,提高井壁稳定性。实验评价表明,该体系的流变性能、润滑性能、封堵滤失性能和造壁性能等满足钻井要求,抑制性能和封堵防塌能力强,泥页岩岩屑在该钻井液中的热滚回收率达92.6%,砂岩岩心在该钻井液中浸泡2天后,单轴抗压强度提高20.2%。 展开更多
关键词 大位移井 井壁稳定 高效抑制剂 化学固壁剂 复合堵漏剂
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超深大位移井井壁稳定及储层保护技术与应用
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作者 邢希金 王涛 +2 位作者 刘伟 崔应中 向兴国 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期154-163,共10页
随着中国海上油气田大位移井钻井作业越来越多,超深大位移井钻井作业面临井壁稳定和储层保护双重挑战。东海油气田超深大位移井垂深更深,存在大段泥岩、储层低孔渗、多压力系统并存、工况复杂等情况,因此井壁稳定和储层保护的难度大。... 随着中国海上油气田大位移井钻井作业越来越多,超深大位移井钻井作业面临井壁稳定和储层保护双重挑战。东海油气田超深大位移井垂深更深,存在大段泥岩、储层低孔渗、多压力系统并存、工况复杂等情况,因此井壁稳定和储层保护的难度大。以该区域超深大位移井T6-1井为例开展油基钻井液用封堵固壁剂研选,开展了钻井作业参数分析及储层保护效果评价,通过研究形成了井壁稳定、当量钻井液循环密度(ECD)控制及低渗储层保护为一体的超深大位移井钻井技术。东海6口大位移井作业实践表明,平均钻井周期仅34.5天,钻井周期短、作业顺利,降低了现场作业风险,提升了该区块的油气田开发综合经济效益。上述研究成果对东海其他超深大位移井的作业实施具有良好参考借鉴及指导意义。 展开更多
关键词 超深井 大位移井 高压差 油基钻井液 井壁稳定 储层保护
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