椭圆形井眼的井壁稳定分析

本文分析了由井眼崩落造成的椭圆形井眼的井壁稳定问题,推导出了椭圆形井眼的地层破坏压力和地层坍塌压力的计算式,结果表明椭圆形井眼的破裂压力和坍塌压力都比圆形井眼大,从而提高了钻井液密度的设计下限。     

防塌与保护气层的钻井液技术

利用X-射线衍射、电镜扫描、岩心流动、表面张力测定等试验，对胜利油田孤北区块中生界及上古生界易塌地层的矿物组构、理化性能以及气层损害主要机理进行了分析。在分析易塌地层井眼失稳与气层损害机理的基础上，依据化学力学耦合井眼稳定理论，针对易塌地层特点，确定了“强化封固井壁-强化抑制降高温高压滤失-合理密度力学支撑井壁合理的钻井水力参数”钻井液协同防塌技术。利用优选的高效防塌剂和新研制的气层专用保护剂，开发出了一套防塌与保护气层的钻井完井液体系，并进行了2口井的现场试验。2口试验井均未发生井下复杂情况，与邻井相比，井眼稳定性明显提高，气层保护效果较好，钻井液维护处理较简单，基本形成了一套与地层匹配、防塌、气层保护效果较好的钻井完井液技术。     

失稳地层分析归类及泥浆对策

本文分析了钻井井眼失稳的几方面原因，井眼失稳包括井壁坍塌和井漏两方面，在此着重对井壁失稳与泥浆防塌进行了阐述，并根据国外对不稳定地层的分类方法，结合不同区域地层井壁失稳情况的分析判断，将塔里木的轮南地区，英买力地区，塔中，牙哈地区以准噶尔南缘地区的易塌地层归纳成四类，利用已钻井和邻井井塌情况，综合分析井下易出现的各种复杂情况，在现场中概率回归的方法，确定了失稳层位，深度，性质，并针对四类失稳地层采     

椭圆形井眼及其稳定性的研究

在圆形井眼周围岩石应力分布及井壁岩石变形的计算中,得到了椭圆形井眼的曲线方程。从理论上解释了椭圆形井眼的成因。提出了用椭圆形井眼长短轴半径和地层的力学参数来计算地层应力的新方法;进而通过对椭圆形井眼周围岩石应力分布的分析,对不同岩性的地层确定了不同的井眼稳定性条件。(?)此基础上,提出了在保持井壁稳定的条件下实行近平衡钻井的原则以及为此所需的泥浆密度使用范围。这对于保护油气层、降低钻井成本及提高钻井质量都具有指导意义。     

百色盆地那读组地层防塌钻井液技术研究与应用

百色盆地那读组地层在钻进过程中经常发生垮塌、卡钻等复杂事故，甚至造成井眼报废。经过对百色盆地几套防塌钻井液体系的综合分析研究，选择出了防塌性能强、配伍性好的大小阳离子聚磺防塌钻井液。现场应用结果表明，该钻井液性能稳定，润滑性能好，携砂能力强，保证了井眼的清洁，有效地防止了地层的垮塌，避免了复杂事故的发生。该钻井液有较强的抑制性和抗污染能力，流动性好，转化工艺简单，维护方便，较好地满足了该地层的钻进需要。     

脆性泥页岩椭圆形井眼坍塌规律分析

脆性泥页岩在钻井过程中受到钻头机械碰撞等容易造成井壁部分崩落,井眼形状偏离理想的圆形,按照圆形井眼研究地层坍塌规律会带来一定误差。为此,将真实井眼近似为椭圆形状,分析得到井壁应力分布模型,利用"弹性-应变软化-塑性"模型预测井壁坍塌压力,对影响脆性泥页岩直井井壁坍塌失稳因素进行敏感性分析,并利用有限元软件建模分析椭圆形井眼的塑性损伤破坏特性。研究结果表明:与常规圆形井眼相比,椭圆形井眼坍塌压力较高,且由于椭圆长轴端点处周向应力集中程度随椭圆度增加而增大,椭圆形井眼坍塌压力也随椭圆度的增大而进一步提高;脆性泥页岩塑性损伤破坏表现为局域化的破坏断裂带形式,而不是相对均匀的塑性区。研究结果对更好地认识脆性泥页岩的坍塌失稳机理有一定的指导意义。     

多分支井连接井段的井眼稳定性

采用分支井技术能更加有效地开采油气藏 ,这已引起石油工业界的高度关注。但同时该技术也面临着一些新的挑战 ,分支井的井眼连接井段失效是一个严重问题 ,会导致井眼报废。为了保证分支井钻井和完井作业的成功进行 ,必须保持井眼的稳定性。给出了评价分支井井眼稳定性的分析模型 ,该模型考虑了分支井井眼的几何形状因素。依据井眼不同的几何形状 ,将分支井的井眼连接井段分为圆形井眼、卵椭圆形井眼和双毗邻井眼。得到的一个主要结论是井眼的几何圆度越差 ,其井眼稳定性也越差。与井眼连接井段的上部和下部井段相比 ,该连接井段本身的井眼稳定性较差。还对地层破裂压力和地层坍塌压力进行了分析 ,最后通过一个油田示例介绍了这些模型的具体应用。     

长垣东部深井井壁失稳及技术对策

大庆油田在长垣东部深层油气田勘探开发过程中存在井眼不稳定问题。在对深层失稳井段资料调研的基础上，开展了易塌地层泥页岩水化膨胀及分散特性评价以及比亲水量研究。通过泥页岩--试液模拟作用的化学位差反渗透实验以及压力传递实验等，探讨了不同条件下泥页岩水化应力变化规律。利用井壁稳定性模拟实验装置（SHM仪），评价了不同钻井液防塌效果。理论分析和实验表明，当使用水基钻井液在复杂泥页岩地层钻进时，如何控制泥页岩压力传递和流体侵入是解决泥页岩井壁不稳的技术关键。使用长垣东部深层泥页岩与硅酸盐钻井液作用的实验表明，硅酸盐钻井液能显著降低泥岩渗透率，阻止钻井液滤液与孔隙压力的传递，改善膜效率，有助于充分发挥化学位差诱导的反渗透防塌作用效果。     

江汉盆地地应力分布探讨

根据井眼周边水平地应力集中原理，论述井眼变形的地应力因素，指出地应力形成椭圆形井眼的识别方法，并根据对江汉盆地申九口井地层倾角测量讯息的分析，给出了该地区地应力最大水平主应力方向及其分布。     

胜利油田沙河街组及以下地层井壁稳定技术

胜利油田沙河街组及以下地层泥质含量高，如莱1-检3井在2300～2400m和2500～2600m井段粘土矿物总含量分别为47％和59％，其中伊／蒙混层含量分别为71％和39％，伊利石含量分别为18％和46％。在钻井施工中经常出现井眼坍塌、划眼等复杂情况，严重时卡钻，甚至井眼报废。近年来，通过对各种井塌、处理情况以及地层岩性特点的分析研究，了解到了该类地层发生井塌的原因，确定出了有效的井壁稳定处理措施。     

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文章分析了川东地区复杂地质条件下钻井作业中发生井塌的主要原因及高角度地层井塌、易水化地层井塌、地应力引起的井塌以及工程因素引起的井塌等几种常见井塌类型。同时介绍了川东地区防止井塌的方法,采用防塌钻井液、确定合理的钻井液密度,在地应力强烈的区域钻井应寻找应力较小或改变井眼轨迹等工程技术手段处理井塌,以及井塌的预防和处理中存在的问题和今后的研究方向。     

顺北油气田鹰1井超深井段钻井液关键技术

鹰1井是顺北油气田的一口超深重点风险预探井,设计井深9 016.85 m（垂深8 603.00 m）。该井超深井段志留系柯坪塔格组与奥陶系桑塔木组等硬脆性泥岩地层、志留系裂缝性地层和奥陶系破碎性地层,在钻进过程中易出现井眼失稳、井漏、坍塌掉块等井下故障。为此,通过室内试验研究,分析了该井超深井段硬脆性泥岩地层井眼失稳机理、强压力敏感性裂缝性地层漏失原因及破碎性碳酸盐岩地层井眼失稳原因,应用“多元协同”井壁稳定基本理论,构建了SMHP–1强抑制强封堵钻井液,并制定了针对性强的防塌防漏技术措施。该井顺利钻穿大段硬脆性泥岩、裂缝性地层和破碎性地层,未发生井眼失稳及钻井液漏失,顺利钻至井深8 588.00 m完钻,创亚洲陆上井深最深纪录。现场应用表明,SMHP–1强抑制强封堵钻井液能够解决深部地层大段泥岩及破碎性地层的井眼失稳与漏失难题,为国内外深井超深井安全钻进提供了技术借鉴。      

塔河油田TK634井防扩径技术

分析认为，TK634井三叠系、石炭系地层井眼扩径的原因是地层微裂隙发育且分散性和膨胀性粘土矿物含量高，提出了控制钻井液密度、实施屏蔽封堵护壁技术、提高钻井液化学防塌能力等防止井眼扩径的技术措施。现场应用表明，该井二开井段平均井径扩大率为0．60％，井身质量达到优质。     

南海西江油田古近系泥页岩地层防塌钻井液技术

为了解决南海西江油田古近系泥页岩地层钻井过程中出现的井下掉块和阻卡等问题,进行了防塌钻井液技术研究。通过地层矿物组分、理化特性和力学参数分析,明确了古近系泥页岩地层井眼失稳机理;建立了维持井壁稳定的钻井液密度与岩石黏聚力关系图版,确定了保持井壁稳定的最低岩石黏聚力;为提高泥页岩经钻井液浸泡后的强度,优选了抑制剂和封堵剂并确定了其加量,得到了新防塌钻井液配方。研究发现,钻井液滤液进入地层引起泥页岩强度降低,是该油田古近系泥页岩地层井眼失稳的主要原因;在KCl–聚合物钻井液中加入2.0%聚铵盐、0.5%纳米二氧化硅和3.0%碳酸钙配成的新防塌钻井液,泥页岩岩样在其中浸泡10 d后黏聚力可达8.8 MPa,满足预计工期内岩石内聚力大于8.7 MPa的要求。研究认为,新防塌钻井液具有较好的抑制性、封堵性和良好的防塌效果,能有效减小井径扩大率,从而解决南海西江油田古近系泥页岩地层钻井中出现的井眼失稳问题。      

储气库救援井文23-6J井钻井液技术

文 23-6J 井是中石油股份公司的一口针对文 23-6X 井的重点平行连通救援井,目的是确保文 23 气藏盖层的密封性,采取新钻救援井方式,从鱼底下方通过科学定向方法导入原井眼,然后从井筒注入堵漏水泥浆对原井眼进行封固。为了实现和文 23-6X 井连通,在文 23-6J 井三开从不同方位不同井段侧钻 4 次,形成 5 支井眼,连同落鱼井眼总计 6 支井眼,使得井眼中心距最小处不到 20 cm。该区域明化镇组～东营组地层存在着大段泥岩,成岩性较差,地层黏土易水化,造浆性较强 ;沙河街组地层泥岩易水化掉块、坍塌 ;石盒子组地层极易发生井漏、井垮。为了保证施工安全,该井采用了强抑制低摩阻的防塌钻井液,通过在钻进中及时加入足量的防塌剂 WFT108、CFF-1 和降滤失剂SMP-I、KJAN 和NFA-25,同时加入高效润滑剂 GFR-1、RT-9051,降低滤失量,加强封堵防塌,并采取合理的维护处理措施, 增强了钻井液造壁性及悬浮携带性, 较好地满足了井眼净化和长时间防塌、 防卡要求, 全井钻井施工安全顺利。      

空气泡沫钻井技术在伊朗SNL-7井的应用

伊朗南部SHANUL气田地层岩性主要是碳酸盐岩和页岩。碳酸盐岩地层裂缝发育、连通性好，海平面以上500m左右有一个低压淡水层，基本无孔隙压力，海平面以下有盐水层和气层，最高盐水层压力系数0．85MPa／100m，气层压力系数0．75～0．91MPa／100m，钻井过程中漏失严重。页岩地层，水敏性极强，易垮塌缩径。根据上部地层特性，确定了以空气／泡沫防漏防塌的技术路线。现场施工证明，空气／泡沫钻井速度快，不漏失，井眼清洁，井壁稳定。对空气、泡沫钻井工艺在SHANUL-7井的施工进行了介绍。并对SHANUL-7井空气、泡沫钻井进行了经验总结。     

页岩气井钻井液井眼强化技术

页岩气地层有着易表面水化剥落掉块、微裂缝发育、脆性好而裂缝易压裂等理化特性,目前,页岩气开发中常用的油基和合成基钻井液体系,起到了很好的防塌防卡效果。但随着开发的深入和地层特性的变化,如钻遇破碎带、裂缝异常发育的地层,采用油基体系仍然会出现大量掉块和严重井塌。为了解决易破碎性地层又垮又漏的复杂情况,需要及时有效地强化已形成的井眼。在钻井液中引入井眼强化剂YH11和BT100,室内实验对加入2种处理剂的钻井液进行了评价,研究出了一套适用于页岩气钻井液的井眼强化技术。该钻井液密度可调范围大,现场可控制在低密度范围1.14~1.50 g·cm-3,该体系抑制能力强,在防漏方面实现了低密度钻进,并且该钻井液体系具有良好的成膜封堵效果,解决了井壁稳定和承压能力低的矛盾,减少了井下复杂情况,确保了井下安全,进一步促进了机械钻速的提高。室内实验和现场应用都表明,井眼强化剂能及时胶结破碎性地带和封堵微裂缝而使井壁变得更致密,大大降低井壁的孔隙度和渗透性,有效阻止液柱压力向井壁孔隙的传递和阻止滤液的深度侵入,减少井壁支撑力的损失,获得防塌和防漏的双重效果。      

考虑岩石强度尺寸效应的脆性地层井壁坍塌压力统计模型

在钻井过程中，不同尺寸的井眼揭开地层时，井壁上揭露的裂隙、节理等缺陷不同，实践表明同样地层井眼越小，井壁一般越稳定，这种直观认识缺乏理论支撑，由于井壁裂隙、节理等缺陷不能被精确地刻画，井眼尺寸对井壁稳定的影响也很少用在坍塌压力计算中。针对这一问题，建立了基于Weibull 统计强度尺寸效应理论的脆性地层井壁稳定模型，并对不均匀性、井眼尺寸等主要影响因素进行了讨论。结果表明:随着井周围岩均匀性的增加，井眼尺寸对井壁稳定的影响减小；相对于参考标尺的6″井眼，井眼尺寸增加，坍塌压力增加。对实际施工而言，在满足其他工程要求的前提下，对易垮塌地层应尽量采用小的井眼。     

MDT在水平井中的地层压力测试

文中论述了用MDT模块式地层动态测试器在水平井中的测量及解释方法。通过对井眼的地层压力测量，可以获得水平和垂直方向上的渗透率、表皮系数以及地层压力等地层信息。     

川东复杂地层防塌技术初探

分析了川东地区复杂地质条件下钻井作业中发生井塌的主要原因及几种常见井塌类型,即高角度地层井壁垮塌、易永化地层井壁垮塌、地应力引起的井壁垮塌以及工程因素引起的井壁垮塌等。介绍了川东地区防止井塌的方法:使用防塌钻井液,确定合理的钻井液密度,在地应力强烈的区域钻井应寻找应力差较小的区块钻井或改变井眼轨迹以及利用工程技术处理井塌等。提出了该地区预防和处理井塌中存在的问题知今后的研究方向。