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目前,我国几个主要的油气勘探开发区域都存在不同程度的井漏问题,其中川渝油田、塔里木油田等井漏现象最为严重。井漏问题的原因复杂,国内外的研究人员对井漏问题进行了多年的攻关和研究,仍然没有从根本上解决井漏问题。当前,对于漏失机理的研究仍有较大认识上的分歧,漏失压力的定性及定量计算需要进一步的完善。 本文在漏失机理研究的基础上,采用理论研究和实验分析相结合的思路,定性定量的研究了地层的漏失压力,总结了一套适用于漏失地层分析的方法,为准确预防井漏和有效堵漏提出新的思路。论文的主要研究内容及研究成果如下: (1)将地层漏失划分为自然漏失和压裂漏失两种类型。自然漏失主要包括渗透性漏失、裂缝性漏失和溶洞性漏失等三类。从漏失机理分析及现场数据表明,钻井过程遇到的漏失现象,大部分为自然漏失;压裂漏失类型相对比例较小,主要发生在异常高压的钻井中。 (2)在漏失压力的基础上,提出和阐述了极小漏失压力概念。根据漏失类型的不同,定义了自然极小漏失压力和压裂极小漏失压力,并给出了不同类型的漏失压力计算表达式。 (3)根据双重有效应力概念重新推导了井壁围岩应力状态方程,进而推导了压裂极小漏失压力预测的基本关系式,并给出三种实用模型。新模型中引入了孔隙度参数来模拟井壁的渗透性,对模型进行单因素分析表明,随孔隙度的增大,压裂极小漏失压力将逐渐减小,最终等于自然漏失压力梯度。 (4)漏失压力作为一个相对独立的压力概念,将其纳入到安全钻井液密度窗口分析中是十分必要的。以破裂压力完全替代漏失压力的习惯用法是不全面的,在低压和正常压力漏失区段容易产生误导。用漏失压力曲线(自然漏失压力与压裂漏失压力的集合)来替代破裂压力曲线比较全面,或者统称为漏破压力曲线。 (5)从漏层位置、漏层压力性质和漏失严重度等几个方面,综合分析了漏失地层的性质。给出漏层位置确定的方法,分析了漏失压力计算及漏失压力的影响因素,并对漏失强度进行评价及分类。可以借鉴注水开发的模型来计算漏失压力和漏失强度。漏失地层性质的定量定性分析,是及时预防和处理井漏事故的关键。 (6)采用控压钻井或气体钻井、欠平衡钻井工艺,使井筒内的钻井液密度有控制地低于自然极小漏失压力,可以减少自然漏失事故。