大北-克深区块井壁失稳分析及研究

分析了大北-克深区块钻井过程中发生的主要复杂情况及层位,从物理、化学因素研究了该区块井壁失稳的机理,研究结果表明,黏土矿物含量和伊蒙混层所占比例较高以及岩石微裂缝发育是井壁失稳的主要原因。为此,计算出了地层坍塌压力,同时根据岩石力学理论确定了破裂压力,进而确定了该区块的安全泥浆密度窗口。研究结果在DB-10井获得了较好的应用效果,大大减少了井径扩大和阻卡问题的发生。

不同粒径特征的砾石层井壁围岩破坏机制

塔里木油田大北区块新近系库车组是一套长段砾石地层,在钻井过程中多发生井壁坍塌、掉块等钻井复杂问题。而砾石地层具有的弱胶结和不连续的特点,使得基于连续介质力学的分析方法不能很好解释井周砾石剥落和掉块的机理。为此,首先对该区砾石层露头进行粒度分析、微观电镜扫描、室内三轴实验,获得了砾石层物理力学特性;进而采用非连续特性的离散元数值模拟方法,深入地分析了该套地层中砾石以及粒径分布对围岩破坏和井周裂缝扩展特征。研究结果表明:①砾岩破坏方式为劈裂,破裂面沿着砾石颗粒的胶结面扩展,形成一条呈锯齿状的破坏面;②井周的大颗粒砾石降低了井壁围岩的抗压强度,在井眼液压作用下,砾石层井壁产生掉块,形成以最小水平主应力方向为长轴的不规整崩落椭圆;③井壁在非均匀构造应力作用下,发育小粒径砾石地层裂缝沿着最小主应力方向扩展,砾石的分布对裂缝扩展的影响较小,而发育大粒径砾石地层中,裂缝在砾石大颗粒周围产生,优先向附近砾石集中区域扩展,改变初始裂缝传播路径,扩展速度更快,延伸距离更远,逐渐形成更大范围的破坏区域,导致井壁失稳。

库车河剖面砾岩层的岩石力学性质

新疆大北-博孜区块为典型的砾岩发育区块,钻井过程中井下事故的频发,对该地区油气储层地的开发产生了很大的影响。开展该区域砾岩岩石力学性质研究是非常有意义的。结合微组构测试与室内岩石力学实验,对大北-博孜地区库车河剖面砾岩开展岩石力学性质分析,并研究了微组构对砾石层力学性质的影响。研究结果表明:库车河剖面砾岩层力学参数同层差距较小,不同层位之间差距较大;在分析影响砾石层力学性质方面,对比发现砾石层的力学性质与粒度组成成反比,与胶结的致密程度成正比,且灰质胶结含量越高、泥质胶结含量越低的地层,弹性模量值、单轴抗压强度值越大,泊松比越小,对应砾岩层越不容易发生破坏。