湖相页岩水平井井壁稳定机理及钻井液安全密度窗口--以四川盆地侏罗系大安寨段为例

近期中石化、中石油相继在四川盆地侏罗系湖相页岩中取得了油气勘探突破,泰页1井、平安1井、龙安1井均在页岩段获得工业油气流,进一步展示了湖相页岩的油气勘探开发潜力。四川盆地湖相页岩是我国页岩油气勘探的重点方向,但页岩水平井井壁失稳风险较高,容易发生井壁坍塌、卡钻和埋钻事故,严重制约了水平井钻井提速提效和安全钻井。为了厘清湖相页岩的井壁稳定机理,以四川盆地侏罗系大安寨段湖相页岩为研究对象,系统开展了页岩矿物组成、微观结构、理化性能、岩石力学等测试分析,建立了钻井液安全密度窗口评价模型,分析了大安寨段页岩地层的井壁稳定性,并在N2H井验证了井壁稳定机理和钻井液安全密度窗口评价结果的准确性。研究结果表明:①大安寨段湖相页岩主要是应力集中过高、强度各向异性及钻井液穿透进入弱面造成的力学失稳,需要重视钻井液物理封堵性能;②直井和小角度定向井稳定性最好,井斜角超过45°后坍塌压力急剧增加;③沿最大水平地应力的水平井坍塌压力低、破裂压力高,井壁稳定性好,但不利于压裂;④沿最小水平地应力的水平井坍塌压力高、破裂压力低,井壁稳定性差,但有利于压裂。结论认为,N2H井安全密度窗口下限和上限分别为1.91~1.98 g/cm^(3)(均值为1.94 g/cm^(3))、2.37~2.55 g/cm^(3)(均值为2.45 g/cm^(3)),推荐油基钻井液密度介于2.05~2.30 g/cm^(3),预测结果与实钻情况吻合较好;该研究成果可以为大安寨段湖相页岩水平井井壁失稳防治、水平井钻井设计和施工提供有效的指导。

激光冲击强化对钻杆7075铝合金疲劳强度的影响

采用激光冲击强化提高钻杆7075铝合金的疲劳性能,具有高效率、低成本等优势。对钻杆7075铝合金进行不同激光功率密度的激光冲击强化试验,测试了激光冲击前后铝合金表面的粗糙度和残余应力变化,并进行了疲劳试验。激光冲击强化后,铝合金表面的粗糙度增加,同时产生了残余压应力;且粗糙度和残余压应力均随着激光功率密度的增大而增加,但当功率密度增大至10.19 GW/cm^(2)后,残余压应力均不在增加。激光冲击后的试样的疲劳寿命是未冲击试样的2倍,断口裂纹扩展区更小。残余压应力使得铝合金裂纹萌生更困难,从而提高了疲劳寿命。

川中地区蓬莱1井超高压气水层的安全钻井技术

川中地区蓬莱1井在第四次开钻钻进过程中，用密度1．97g／cm^3的钻井液钻至下三叠统嘉陵江组嘉二段，遇高压气水显示，用密度2．14g／cm^3钻井液压井后仍不能平衡，将钻井液密度逐步加重至2．55g／cm^3。由此导致了在钻进过程中泵压高、易粘卡、钻井液性能维护难等问题，同时还出现了起钻灌钻井液困难、溢流、不能正常起下钻等井控问题。针对这些难题，在试验探索的基础上，采用HHH塞封隔技术、超高钻井液密度维护技术、特高压井控技术和加重钻井液防粘附卡钻等技术，最终安全顺利地完成了这口超高压井的钻井工作，并获得高产油气流，取得了超高钻井液密度情况下的钻井经验。