顺托果勒区块志留系水平井造斜段力化耦合井壁稳定研究

根据地质构造特点及实际生产需要,顺托果勒区块非常适合布置水平井,尤其在造斜段钻进时以斜井弱面理论为基础的坍塌压力计算结果显示井壁稳定性良好,但现场复杂情况统计结果表明,水基、油基钻井液条件下,该区块水平井造斜段均出现大面积垮塌、阻卡掉块严重的情况,平均扩径率高达26.96%,严重影响钻井周期。为寻找解决途径,从该区块水平井造斜段I/S混层占优的地层岩性特点出发,从根本上抑制水化膨胀带来的附加作用,建立标准膨胀率-活度曲线,标定钻井液活度窗口,在钻井液活度窗口的限定下,使井壁稳定问题重新回到斜井弱面理论上来。结果表明在考虑了钻井液活度窗口的情况下,该区块新钻水平井造斜段扩径率降低85.69%,井壁稳定得到保障。     

盐膏岩地层的井眼缩径变形分析

在钻井工程中,盐膏层的显著特征是井眼形成后地层易发生塑性变形和井眼缩径,造成卡钻和大量的人力、物力、财力的损失,甚至导致钻井失败。将拉格朗日元法应用于石油钻井所遇的盐膏地层,利用ＦＬＡＣ程序分析了盐膏地层的缩径变形。分析结果表明,在允许缩径率下,钻井液密度有一个临界值,正常钻进的必要条件是钻井液密度应该大于此临界值。     

泥夹层对巨厚砂泥互层储层一体化压裂的影响

针对我国西部油田储层厚(200~300 m)、泥夹层多且厚度不均(0.5~5 m),分层压裂时小井眼多层封隔器下入困难及后期修井难度大等问题,采用纵向一体化穿层压裂;但由于泥夹层多、穿层难、水力裂缝如何最大程度串通储层在理论和技术上成为一大难点。基于流固耦合及岩石弹塑性断裂力学理论,建立巨厚多层一体化穿层压裂三维有限元数值模型,对泥夹层层厚、层数及射孔位置对水力裂缝垂向扩展形态的影响进行分析。结果表明,在储层厚度及注入排量一定的条件下,泥夹层较多时(≥4层),裂缝能有效穿透的泥夹层层厚3 m;泥夹层较少时(≤2层),能有效穿透的泥夹层层厚5 m。各泥夹层处的扩展缝宽随着夹层层厚的增加而减小。高含泥井段砂地比75%时,对裂缝垂向扩展的阻碍作用较大,作业时应避免在高含泥岩层内射孔,应加强在砂岩层上射孔,提升一体化压裂效果。结果显示,模型分析与微地震现场监测结果相符。     

M区块碳酸盐岩地层压力预测方法探讨

地层压力是钻井工程设计与施工的关键数据。碳酸盐岩地层压力形成机制不明确,没有考虑地层压力与体积弹性模量间的响应特征,导致目前根据欠压实理论和有效应力定律建立的预测模型不适用于预测碳酸盐岩地层压力。根据M地区碳酸盐岩所处的地质特征、地层类型、地层压力分布规律以及测井曲线等现场资料,分析了碳酸盐岩地层异常高压的特点;根据孔隙弹性理论,建立碳酸盐岩地层压力的预测模型,解释了裂缝型碳酸盐岩地层易产生异常高压的原因。研究结果表明,碳酸盐岩地层压力的大小取决于岩石体积弹性模量和地应力。该模型在M区块多口井进行了应用,预测精度达到90%以上,验证了该方法的可行性。     

基于地震属性技术的井壁稳定随钻预测新方法

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。     

定向射孔水力压裂多裂缝形态实验研究

采用大型(试件尺寸：300 mm×300 mm×300 mm)真三轴水力压裂物理模拟实验系统,研究了定向射孔水力压裂人工水力裂缝起裂和形态的影响因素。研究结果表明：定向射孔方位角和水平地应力差对定向射孔水力压裂人工水力裂缝的起裂和形态影响巨大。定向射孔水力压裂形成的人工水力裂缝可能不是理想的平直双翼裂缝,而是双翼弯曲裂缝;在水平应力差和定向射孔方位角较大的情况下,容易形成由定向射孔方向和最大水平地应力方向多点同时起裂的非对称多裂缝系统或穿过微环面的双翼裂缝。提高原场地应力测量的精度和定向射孔的定向精度,将定向射孔方位角控制在较小角度,有利于避免产生形态复杂的人工水力裂缝,降低压裂施工难度和砂堵风险,改进压裂增产效果。     

弱面地层斜井井壁稳定性分析

建立了弱面地层数学模型,分析了斜井井壁岩石应力状态,推导出了井壁岩石最大主应力与低强度地层（弱面地层）法向夹角的计算公式,建立了用于大倾角地层钻井液密度安全下限的力学模型,详细分析了倾斜地层的倾角和走向对井壁稳定性的影响。研究结果表明,弱面地层的存在易使井壁失稳。对斜井来说,地层走向、地层倾角、井斜方位和井斜角不同,其井壁稳定性也不同。将打直井改为斜井,可以提高井壁的稳定性,也有利于安全钻进