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塔里木盆地克深气田地层高陡、岩性复杂、地应力较强,储层微裂缝发育、物性差、各向异性较明显。另外,探井超深高温、地层压力高、存在多个压力体系,钻井过程中井壁垮塌与井漏严重(古近系地层易发生缩径和垮塌,白垩系地层易发生漏失)。对于一些新钻井,由于对井壁失稳机理认识不清与处理不妥,影响了钻井速度和增加了钻井成本,严重时可导致无法钻达目的层。本文充分利用地质、钻井、测井与地应力实测等数据,从岩石力学角度出发,重点针对工区古近系和白垩系地层井壁失稳机理进行力学分析,研究工作和取得成果如下:(1)偶极声波测井数据蕴含重要的岩石力学信息,首先利用STC法从中提取纵横波时差与快慢横波方位信息(快横波方位一般为水平最大主应力方向)。基于岩石物理实验和岩石力学参数的测井精细解释,建立了岩石力学参数剖面,为计算地应力和地层三压力与分析井壁稳定性提供了基础数据。(2)针对工区目的层异常高压这一特点,采用改进的伊顿法计算高陡构造异常高地层压力,误差较小。研究发现,随着水平最大主应力方向与地层倾向夹角的增加,水平最大主应力减小、最小主应力增加;随着地层倾角的增加,水平最大、最小主应力先增加后减小。考虑地层倾斜对地应力的显著影响,建立了适合克深工区的高陡构造地层地应力计算模型,为准确计算坍塌压力、破裂压力及构建井壁稳定性判别图版提供了可靠的地应力数据。(3)地层被钻开形成井眼,原地应力平衡被破坏,当井壁所受应力超过岩石抗剪强度时,发生剪切破坏,表现为井眼垮塌或缩径;当井壁所受应力超过岩石抗张强度时,发生张性破坏,表现为钻井液漏失。综合考虑岩石力学强度、裂缝发育情况、水平应力比对井壁稳定的影响,引入抗剪强度、渗透率增大系数和SH1/SH2,分层位建立了井壁稳定性判别图版。(4)针对工区古近系和白垩系地层埋藏较深、岩性复杂、具有塑性与脆性破坏的特点,常用的直线型M-C准则不再适用,引入抛物线型和双曲线型的摩尔准则,分别建立了古近系与白垩系地层坍塌压力计算模型;同时根据所建立的地层三压力剖面变化特征,确定了古近系和白垩系地层的安全泥浆密度窗口。(5)基于Forward.net测井解释平台,将方法模型优化集成,研制了井壁稳定性分析程序WBSA,用于分析工区已钻井和新钻井的井壁稳定性。通过上述系统化的研究,形成了一套适合于塔里木盆地克深地区的井壁稳定性评价方法与技术。从5口井资料处理结果与应用情况来看,效果良好,对预防高陡构造地层新钻开发井的井壁失稳与实现安全、高效的钻进具有重要的指导作用。