涠西南油田泥页岩井壁坍塌预测方法研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:chywei
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井壁稳定问题是一个长期困扰石油工程界的重人技术难题,在世界范围内普遍存在,由此造成了重大的经济损失。井眼是否稳定,取决于井内流体与井肇之间的力学作用和化学作用。统计资料表明,井壁失稳90%以上发生在泥页岩层段。由于泥页岩地层是由片状粘土颗粒经沉积压实,脱水而形成的岩体,层理发育,富含天然裂缝、节理,遇水极易水化膨胀,强度低,强各向异性,是钻井过程中主要不稳定地层。 涠西南地区的钻井复杂主要表现在涠二段泥页岩地层的井壁坍塌和起下钻频繁遇阻,使得钻井阻卡严重,事故多,大大影响了钻井速度。本研究通过试验研究了泥浆在层理发育泥页岩地层的渗入规律及对地层强度的影响,并认识到:由于层间微裂缝的存在,平行于层理面方向的渗透率极高,且受法向正应力的影响,泥浆及其滤液沿层理面的渗流会极大的削弱层理面强度。这是造成井壁失稳的主要原因。依据试验结果,将节/层理性泥页岩视为横观各向同性的等效连续体,并假设其渗流服从Romm假设,建立了综合考虑地应力、孔隙压力、地层倾向、倾角、井眼轨迹、泥浆与地层之间的相互作用等因素的井周地层变形受力分析及井壁坍塌周期计算的流固耦合模型;通过有限元数值模拟实现了节/层理性泥页岩井壁坍塌压力和井壁浸泡周期的定量预测。数值模拟结果表明:在涠二段地层钻井存在最佳钻入角,随方位不同最佳钻入角略有不同,最佳钻入角在35~45度之间;井眼稳定时间与井壁渗透系数之间近似呈幂率关系,井壁渗透系数越人井壁稳定时间越短,考虑节/层理面渗流的影响,涠二段地层井壁稳定周期在7~10天左右。 对研究结果的使用效果的跟踪分析表明,研究结果很好的指导了WZl2-1N油田B平台第二批井的钻井施工,取得了良好的实际效果,这证明研究方法及研究结果的正确性。
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