倾斜盐岩层段井眼蠕变缩径分析

文章用盐岩蠕变的非线性有限元法建立了具有倾斜盐岩夹层的地层有限元模型。研究了新疆某油气田钻遇的盐岩层段钻井液密度、地层倾角与井眼蠕变缩径的关系。研究表明，增大钻井液密度，可有效地减缓蠕变缩径。地层倾角对井眼蠕变缩径的影响较复杂，对于上覆岩层压力大于水平应力的情况下，井眼初始蠕变量随地层倾角增大而增大。地层倾角对井眼后期蠕变（稳态蠕变）缩径的影响不仅与倾角大小有关，还与蠕变应力差有关。当蠕变应力差较小时，即钻井液密度较大时，蠕变速率随地层倾角增大而减小。当蠕变应力差较大时，对于该井蠕变岩层段，地层倾角小于15°时，蠕变速率随地层倾角增大而增大，地层倾角大于15°时，蠕变速率随地层倾角增大而减小。该研究结果为盐岩段井眼稳定性分析和提供合理的钻井液密度具有指导意义。     

盐岩地层蠕变的应力场计算分析

为从根本上解决盐岩层中套管损坏问题．必须对盐岩层的蠕变应力场进行定量研究。采用盐岩组合流变的本构关系．同时考虑扩散蠕变和位错蠕变的动力学过程．对中原油田文78井-文81井油藏剖面进行数值模拟计算。得到该剖面的蠕变位移图、沿井身横向推挤力图等结果,对钻井及盐岩层的套损防治工作有着广泛的指导意义。     

渤海浅部砂泥岩地层井壁蠕变缩径研究

针对渤海油田浅部储层井眼蠕变缩径和井壁坍塌等问题,利用室内试验研究了浅部砂泥岩岩石物性与力学性质,测量了砂泥岩在不同含水量和不同偏应力下的蠕变速率,并根据Weertman模型进行了蠕变参数拟合。在室内试验基础上,利用有限元模型对井眼缩径的时变规律进行了研究。以曹妃甸6-2油田A井为例进行了现场应用分析。研究结果表明,在偏应力较大时地层会进入加速蠕变阶段,由于蠕变速率过快导致地层产生蠕变缩径坍塌。根据研究结果给出了抑制蠕变、延长钻井周期等相关的钻井工程技术对策,研究结果可为现场选择安全合理的钻井液密度提供指导。     

相对湿度对盐膏岩蠕变规律影响的机理研究

为了弄清盐膏岩在井下环境下的蠕变规律,对盐膏岩蠕变规律影响机理进行了研究。采用调节盐溶液中含盐量的方法来控制岩样周围环境的相对湿度值,并在相对湿度为35%,65%,95%的条件下,进行围压分别为0,2,5 MPa的三轴短期压缩试验和单轴应力为10 MPa的蠕变试验。相对湿度从35%增加到95%,盐膏岩岩样强度由38.2 MPa降至35.2 MPa;弹性模量和泊松比变化量小。相对湿度为95%时,盐膏岩岩样产生负向的体积应变(膨胀);相对湿度为35%时,盐膏岩岩样产生正向体积应变(收缩)。研究结果表明,盐膏岩的强度对于相对湿度的变化不很敏感;结合Heard模型,利用蠕变激活能可以解释相对湿度对体应变速率的影响;晶体到毛细管空间的水分子相互运移的机械化学机制,可以解释相对湿度对体应变的影响。研究得到盐膏岩井下真实的蠕变规律,为盐膏层安全钻井提供了理论依据。      

气体介质条件下盐膏层井段蠕变规律分析

盐膏层是指以盐和石膏为主要成分的地层,在钻井过程中经常遇到这类地层.盐膏层钻开后,其原始地层应力状态被破坏并进行应力二次分布,使得岩体发生蠕变变形,井眼缩径,进而造成卡钻、挤毁套管等钻井事故.从力学角度建立了井筒内为气体介质时的蠕变数学模型,并用计算机模拟分析了相关的蠕变规律.     

膏盐岩地层地质特征与录井技术

石油勘探实践和研究结果表明，许多油气藏的形成都与膏盐岩地层有关，也常与膏盐岩地层伴生，成功钻穿膏盐岩地层是钻井难题之一，录井技术成为钻进安全监测、膏盐岩地层准确预报的重要手段。针对上述情况，介绍了膏盐岩地层的主要类型、沉积模式以及与油气的关系，归纳总结了膏盐岩地层的录井技术经验，包括：在随钻录井过程中熟悉地质设计与邻井资料；在没有预测钻遇膏盐岩地层的情况下，通过钻井液中Cl^-的变化判定是否钻遇膏盐岩地层；预计钻遇膏盐岩地层时，使用饱和盐水钻井液；钻遇膏盐岩地层后观察盐岩是否以岩屑形式返出；同时，把握膏盐岩地层的岩性、岩性组合、层位、顶底界和厚度是非常重要的。通过S1井实例分析，论述了在膏盐岩地层中钻进时，防卡、防漏是录井人员监测和预报的重点。     

盐岩蠕变三维数值模拟计算方法及应用

盐岩层在蠕动、变形过程中,对套管产生非均匀外挤力,造成盐岩层套管损坏。中原油田盐岩层厚度为50~200m。统计结果表明,文13东块套损发生在盐岩层的井占油田套损井总数的37%。为从根本上解决盐岩层中套管损坏问题,必须对盐岩层的蠕变速度、位移量等进行定量研究。通过盐岩的三轴蠕变试验,建立了盐岩变形的本构关系,给出了在盐岩蠕变计算中所使用的具体的理论公式、数值计算方法。采用控制容积法,通过模拟实际地层情况,得出纵向油藏剖面盐岩层的蠕变速度、位移量、应力场及套管所承受的横向推挤力分布规律。文13东油藏计算结果表明,作用在套管柱上的横向推挤压力随着盐膏层蠕变速度的增加而增加,尤其表现在盐岩层边界部位,这些部位是剪切应力的集中区,是套管柱极易发生错断的部位。此项研究成果可用于钻遇盐岩层时调整钻井参数、套管柱的工程设计、套损井防治等多项油田开发工程中。     

川东深层盐膏岩蠕变特性实验研究

埋藏深度较深的盐膏层受到高温和较大地应力的作用,会表现出塑性特性,在井眼钻开后发生蠕变,引起阻卡、套管变形等问题.掌握盐膏岩的蠕变参数是进行钻井液密度设计和套管选材的基础工作之一.通过对普光气田3 920～3 950 m盐膏岩进行蠕变实验,表明该气田深层盐膏岩蠕变规律符合Heard模式,并得出了Heard模式下的蠕变参数.根据力学模型分析,若在盐膏岩层段采用饱和盐水钻井液体系,保证钻井安全条件下需要较高的钻井液密度.     

盐岩蠕变地层的油水井套管损坏机理

中原油田大部分油水井的套管损坏发生在盐膏层段。在盐膏岩层的蠕动、变形、滑移和流动过程中,对阻碍其运动的套管施加的非对称挤压力和剪切力往往超过套管的强度,这是造成套管损坏的主要原因。通过盐岩的三轴蠕变实验,描述盐岩蠕变的有效粘性系数,给出盐岩蠕变计算中使用的具体理论公式和数值计算方法,采用控制容积方法计算盐岩蠕变的速度、位移及作用在套管上的非均匀外挤力。     

盐岩全过程蠕变试验及模型参数辨识

对国内拟建地下盐穴储库的岩心进行三轴蠕变试验,得到泥质盐岩全过程蠕变试验曲线。基于试验的非线性蠕变特点和损伤力学理论,借助伯格斯模型建立了可以反映盐岩加速蠕变阶段的本构模型,并给出参数辨识方法,同时与试验曲线进行了比较研究。结果表明：较高轴向力下进行分级蠕变试验能够加快第三蠕变阶段（加速蠕变阶段）破坏,轴向力越大,加速蠕变起始应变值及蠕变破坏时应变值越小;增大围压时,加速蠕变起始应变值及蠕变破坏时应变值会变大。该本构方程能够很好地反映盐岩蠕变全过程,表明所建模型的正确性及合理性。     

中原油田盐岩蠕变规律研究及套管损坏预防措施

中原油田是典型的复杂断块油气田,盐层多、厚度大及盐岩层蠕变是导致套管损坏的主要原因。为此,中原油田采用三维数值模拟方法研究盐岩层蠕变规律,并定量计算出作用在套管上的横向推挤力,在此基础上开发应用了抗外挤强度大于167MPa的非API高抗挤套管。现场应用600余口井,尚未发现套管损坏等问题,从根本上预防了套管损坏的发生。     

巴什托普背斜深井上部地层缩径机理初探与钻井液对策

新疆巴楚地区的巴什托普背斜目前是国内重点探区之一，井深、地层十分复杂，钻进过程中喷、漏、塌、卡复杂情况均会发生。该地区先后开钻8口井，其中3口井园种种原因报废，损失惨重。尤以上部地层（指井深300m缩径卡钻令人困扰。本文以实验对比的方法分析了缩径的机理，并找到钻井波对策，在1994年8月新开的琼003井实践中得到了较好的解决，加快了钻探速度，降低了生产成本。     

盐岩蠕变对水泥环气密封完整性影响规律研究

盐岩具有可溶性和可塑性,钻井及固井过程中易发生塑性变形或蠕动流动,导致井眼呈不规则形状,使套管发生变形或被挤毁,影响盐岩层段井筒气密性,从而影响油(气)井的正常生产及安全.为了给盐岩层段的井筒气密性评价提供理论依据,基于岩石物理试验及三维有限元法,分析了盐岩地层对固井一界面、二界面气密性的影响.分析得知:固井一界面对气...     

缩径管的开发与应用

简述了新的管件品种——缩径管的研制开发过程,介绍了产品的结构尺寸和联接型式的设计、制造工艺的研究以及验证试验、应用特点等。     

层状盐岩蠕变变形差异性及附加应力

基于伯格斯（M-K）蠕变模型,根据三维压缩蠕变实验条件,建立了层状盐岩轴向蠕变本构方程;推导出各单层岩性蠕变参数与整个层状盐岩样的蠕变参数关系表达式;同时,在建立层状盐岩径向蠕变本构方程的基础上,推导出层状盐岩各岩层由于蠕变变形差异产生的附加力求解公式;依据淮安库区某层状盐岩蠕变实验数据对所得到的结果进行了部分验证。研究表明,层状盐岩的蠕变破坏是岩层由于蠕变变形差异产生附加力与其作用方向上应力共同作用的结果,只有当其合应力超过夹层抗拉强度时,才会使盐岩夹层发生张拉破坏。研究结果为层状盐岩体中地下盐穴储气库的长期稳定性评价提供了理论分析基础。     

塔河油田膏盐岩地层录井技术

针对塔河油田钻遇超深、超厚膏盐层给钻井工程带来的施工风险及其复杂钻井工艺对录井资料的影响,总结分析了膏盐岩地层钻井对岩屑、钻时、气测等录井参数的影响以及该地层条件下的录井技术。为确保钻井施工安全,提高钻井时效,通过对S105井、S106井、S110井钻井方法及效果的分析,归纳提出了解决膏盐岩地层录井技术和钻井难点的诸多可行途径做好地层预测,卡准双峰灰岩,揭开双峰灰岩1~2m处进行钻井液体系转换;针对膏盐层的特殊钻井工艺和特殊钻井液体系,做好各种工程参数和钻井液参数的搜集和分析工作,结合岩屑情况,做好膏盐岩段的岩性剖面恢复工作;在揭开膏盐岩地层前,进行一次全面性钻具探伤,加强钻具检查及工程参数异常预报工作,及时排除工程隐患;控制钻井液密度为1.64~1.68g/cm3和Cl-含量为16.4×104~17.8×104mg/L。     

库车坳陷膏盐岩地层顶底界面的卡取方法

塔里木油田库车坳陷山前白垩系高压优质气藏是西气东输的源头,但钻遇该气藏之上的古近系库姆格列木群(E1-2km)巨厚的膏盐岩地层的地质和工程的复杂性严重阻碍了其勘探开发的进程。由于膏盐岩具有较大的蠕变特性、低渗透性、损伤恢复特性及可钻性等特有的物理性质,如何确保顺利钻穿膏盐岩层并下入技术套管后进入目的层是钻探成功的关键,其难度相当大。因此,录井及时准确卡准膏盐岩层顶底界面是确保降低钻井风险,达到钻井提速目的的关键。利用综合录井技术,通过地层地质分析研究,总结出膏盐岩层顶底界面的地层压力分布规律,利用所录取的钻时、扭矩、电导率及岩性的变化等资料及时进行分析研究后认为:卡取膏盐岩地层顶部时,采取微井深录井,依据钻时、扭矩、钻压、电导率及岩性的变化特征以及钻井液氯离子含量特征,确定顶界深度。卡取膏盐岩层底部界面深度时,宏观上了解该区域的膏盐层沉积模式,研究地震构造图;微观上重点关注底部白云岩及气测、工程异常参数,钻遇高钻时地层后,加强地质循环,落实岩性,以此来确定膏盐岩层底界深度,达到钻井地质目的。     

含薄夹层盐岩地层套管等效应力分析

采用FLAC3D三维有限差分软件,建立了套管-水泥环-层状地层三维有限差分模型,分别研究了泥岩夹层弹性参数、厚度对含薄夹层盐岩地层界面处以及层内套管等效应力的影响。夹层厚度对上下岩层中的套管等效应力都有影响,泥岩和盐岩力学特性上的不匹配导致二者界面附近套管受力不均衡;夹层较厚时,套管等效应力相对较小;与泥岩相比,盐岩中套管等效应力较大,套管更容易发生屈服;夹层弹性参数不同时,夹层弹性模量越低,界面处以及夹层层内套管等效应力越大。该研究为含薄夹层盐岩地层套管设计和井筒安全性评价提供了理论依据。