特种油气藏

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-固-化-热耦合的陆相页岩井壁稳定力学模型及应用

张宇1,赵林1,王炳红1,张娜1,程万2   

  1. (1.中国石化河南油田分公司,河南 南阳,473000;2.中国地质大学(武汉),湖北 武汉,430074)
  • 出版日期:2019-06-25 发布日期:2019-08-12
  • 作者简介:张宇(1969—),男,高级工程师,1994年毕业于西南石油学院钻井工程专业,2007年毕业于长江大学石油与天然气工程专业,获硕士学位,现从事钻井工艺技术研究及钻井工程技术管理工作。
  • 基金资助:
    国家科技重大专项“中国典型盆地陆相页岩油勘探开发选区与目标评价”(2017ZX05049)

  • Online:2019-06-25 Published:2019-08-12

摘要: 由于钻井液浸泡,陆相页岩中的黏土矿物发生水化膨胀,页岩力学强度会发生弱化,诱发井壁坍塌现象。为探讨陆相页岩井壁稳定机理,假设井壁页岩为多孔弹性介质,考虑页岩基质和层理随着钻井液浸泡时间的水化过程,构建了流-固-化-热耦合的井壁应力场模型,再结合剪切破坏准则,形成了陆相页岩井壁坍塌压力评价模型。以泌阳凹陷陆相页岩油藏A水平井基础参数为例进行计算,揭示了A井井壁失稳原因,并优选了钻井液密度。结果表明:水平井若沿着最小水平主地应力方向布置,则井壁坍塌风险最小;在井斜角为45~70º的造斜段内,可采用水基钻井液,但其密度应高于1.35g/cm3,在井斜角为70~90º的高造斜段内,应采用油基钻井液;研究结果与A井钻井情况吻合。该研究结果可应用于指导陆相页岩井壁坍塌压力预测和钻井设计。

关键词: 井壁稳定, 多孔介质, 坍塌压力, 页岩