【摘要】深水地层上覆岩层压力低，钻井安全泥浆密度窗口窄，发生井下事故的风险更大，需要确定水平井眼的变形规律，减少或避免因疏松砂岩储层蠕变缩径造成的井下复杂情况和事故。疏松砂岩储层水平井井眼缩径变形随时间的的变化规律和控制井眼缩径率的钻井液密度图版，分析了水深对水平井井眼变形的影响。结果表明，在相同条件下，深水油气田因疏松砂岩储层蠕变缩径而影响水平井安全钻进的风险比陆地和浅水油气田更小。研究结果对确定深水水平井安全钻井周期和开展水平井极限延伸长度的研究具有指导意义。
　　
【关键词】深水钻井 蠕变 水平井 钻井液密度
　　
对于具有蠕变特性的地层，井眼缩径率的大小是与时间相关的函数，且受地应力、地层蠕变特性、使用的钻井液密度等的影响。井眼蠕变唯一人为可控因素是钻井液密度，密度过小，会出现井眼失稳、卡钻等恶性事故，密度过大会污染和压漏地层。根据不同钻井液密度下井眼收缩变形的计算，可以得到井眼最大缩径率随井眼内钻井液密度的变化规律。由于井眼钻开时，泥浆液柱取代了所钻岩层提供的支撑，破坏了原有的应力平衡，引起井眼周围岩石的应力重新分布，使井眼产生瞬时变形。井眼最大缩径率随时间的延长而逐渐增大，随钻井液密度的增大而逐渐减小。可见，增大钻井液密度对于疏松砂岩地层井眼的长期稳定性是有利的。但是，钻井液密度不能太高，因为太高，一则容易污染和压裂地层，二则缩径率减小量不大。从钻井工程实际出发，可根据水平井的预期钻井时间，从钻井液密度与缩径率变化曲线上找出临界钻井液密度。钻井液密度高于此临界密度并合理安排作业时间是保持正常钻井和不发生缩径卡钻的必要条件。若以15天作为水平段钻井周期，井眼钻开15天后不同钻井液密度下的井眼最大缩径率如图1所示。当钻井液密度小于1.3g/cm3时，井眼最大缩径率变化非常显著，若钻井液密度稍微有些降低，最大缩径率就显著增加，说明井眼围岩的蠕变速率是比较快的。当钻井液密度大于1.3g/cm3时时，井眼最大缩径率随钻井液密度变化缓慢，而且在这种情况下，缩径率随时间的增长也非常缓慢，井眼缩径能够得到很好的控制。依据现场经验，井眼缩径率超过5.8%会影响钻井安全。
　　
2 水深对水平井井眼缩径的影响
　　
利用上述得到的蠕变参数，分别计算了500m水深和1000m水深的井眼缩径规律，计算时只考虑水深对上覆岩层压力的影响，地应力非均匀系数不变，计算模型及其它计算参数同上。在不同水深下，井眼缩径变形规律基本相同，都随钻井液密度的增大而减小。但在相同钻井液密度下，水深越深，井眼缩径率越小，尤其是当钻井液密度较小时相差较大，随着钻井液密度的增加差值逐渐减小。由此可见，与浅水油气田相比，在相同深度下深水油气田保持水平井安全钻进所需要的钻井液密度更小，因疏松砂岩储层蠕变而影响水平井安全钻进的风险更小。岩石的蠕变速率主要受差应力控制，差应力越大蠕变速率越大。钻井液密度较小时，井眼周围径向应力与周向应力差值较大，疏松砂岩蠕变速率快，差应力的极小差别就可能导致蠕变速率的很大改变，对井眼缩径变形的影响非常显著，当钻井液密度较大时，不论是深水还是浅水地层，井眼周围的差应力都比较小，地层蠕变速率小，差应力的不同虽能改变蠕变速率但对井眼变形的影响很小，此时浅水地层的差应力虽比深水地层要大，但对井眼缩径率的影响并不明显。
　　
3 结论
　　
（1）深水气田疏松砂岩储层的蠕变变形规律符合幂率蠕变模型，对试验结果进行回归求出了蠕变参数。
　　
（2）疏松砂岩储层水平井井眼缩径率随井眼钻开时间的增加而增大，随钻井液密度的增大而减小；不同钻井液密度下疏松砂岩储层水平井井眼缩径率随时间的变化规律，对该气田确定水平井安全钻井周期和开展水平井极限延伸长度的研究具有指导意义。
　　
（3）与陆上和浅水油气田相比，深水油气田在相同条件下因疏松砂岩储层蠕变缩径而影响水平井安全钻进的风险更小，相邻浅水区块水平井的钻井情况对深水油气田水平井钻井液密度设计具有很大的参考价值。
　　
参考文献
　　
[1] 孙宝江，等.深水钻井技术装备现状及发展趋势[J].石油钻探技术，2011
　　
[2] 李忠慧，等.疏松砂岩储层水平井安全钻井周期确定研究[J].钻采工艺，2005