水基钻井液浸泡对浅层声波测井的影响及校正方法

采用水基钻井液时 ,浅层声波时差测井受井眼垮塌及泥岩蚀变的影响严重 ,而采用油基钻井液能获得原状地层的声波时差。分析胜利油区水基钻井液和油基钻井液条件下馆陶组声波时差变化与岩性的对应关系 ,建立了声波测井环境校正方程。 40余口井用该方法校正声波测井资料 ,用校正后资料做的合成地震记录与井旁实际地震道的相位、能量的对应关系良好。图 5参

不同温度钻井液浸泡岩石对其表面形貌的影响

为揭示钻井液浸泡岩石产生表面形貌损伤引起井壁失稳,选取砂岩、页岩岩样,利用三维光学显微镜,对不同温度钻井液浸泡作用前后的岩石表面形貌进行测试,定量分析其特征参数,探讨温度对岩石表面形貌的影响机制及损伤度。结果表明:随温度的升高,特征参数Sa、Sq、Sk整体上呈增大趋势,特征参数Sr整体上呈减小趋势,导致其形貌轮廓的粗糙度、离散性、波动性增加,轮廓起伏度降低,对称性优于浸泡前;在30~120℃时,形貌损伤度逐渐增加,在120~150℃时,形貌损伤度降低,形貌损伤度极值点TS在120~150℃之间。砂岩和页岩的高度特征参数的损伤度大于纹理特征参数的损伤度。

钻井液对页岩力学特性及井壁稳定性的影响

钻井液长期浸泡会对层理性页岩产生影响,进而影响到页岩地层的井壁稳定性。利用川南地区龙马溪组页岩开展了不同钻井液浸泡后页岩单、三轴力学实验,分析了其力学特性及破坏形式的变化特征,并探讨了井壁失稳机理。结果表明:受层理影响,页岩力学特性具有明显的各向异性特征,且具有围压效应;油基钻井液对层理面的润滑作用增强了各向异性,页岩沿层理面发生剪切破坏,破坏形式受层理面控制;水基钻井液对页岩造成水化损伤,微裂缝扩展沟通层理,降低了各向异性,易发生复合破坏,破坏形式受基质体和层理面双重控制,井壁更易失稳;黏土矿物水化作用和孔缝毛细管效应是页岩地层井壁失稳的根本原因。该研究可为层理性页岩井壁稳定分析提供参考。

油基钻井液对泥岩特性影响实验研究

油基钻井液在大位移井长裸眼段钻井过程中有较好的防塌效果。针对采用油基钻井液钻井时井壁是否存在垮塌周期问题,该文利用连续刻划实验,研究了油基钻井液浸泡对泥岩单轴抗压强度、弹性模量的影响。结果表明:油基钻井液长时间浸泡会降低泥岩单轴抗压强度和弹性模量,与水基钻井液类似,油基钻井液同样存在垮塌周期,因此,在长裸眼井段施工中要考虑井壁坍塌周期。

济阳坳陷油页岩力学性能特征实验

济阳坳陷页岩油勘探开发成效显著,但大斜度水平井井壁垮塌异常突出,多次引发井下阻卡,甚至埋钻事故。针对上述问题,通过岩石力学室内系列实验研究油页岩力学性能与崩塌破坏规律,剖析油页岩水平井井壁失稳机理与主控因素。研究表明:油页岩岩体裂缝极为发育,主要为近平行低角度层理缝,伴有高角度交叉缝,岩体破碎程度高;油页岩力学参数各向异性特征明显,当井壁最大主应力与层理缝垂直时,井壁整体力学强度最大,随着井壁最大主应力与层理缝面夹角减小,井壁力学强度呈减小趋势,当夹角为60°左右时力学强度最低,井壁稳定性最差;济阳坳陷油页岩整体力学强度低,井下应力环境下抗压强度最大值为165 MPa,最低仅为52 MPa;油页岩岩体破坏方式存在差异,当井壁最大主应力与层理缝面夹角较小时,以沿层理缝间剪切滑移破坏为主,反之为油页岩基岩剪切破坏。济阳坳陷油页岩井壁失稳作用机理研究成果可为油页岩大斜度水平井井壁稳定性预测及工程参数优化设计提供支撑。

力—化耦合作用下泥页岩井眼动态破坏分析

为进一步研究中深层硬脆性泥页岩在水化条件下的井眼失稳问题,基于泥页岩矿物组成、微观结构及力学试验研究,考虑泥页岩吸水扩散、强度弱化、化学势变化以及流体流动对固体变形的影响,建立了泥页岩井壁稳定流—固—化耦合模型,提出了模拟泥页岩井眼动态破坏过程方法,并应用建立的模型计算实例井井眼动态破坏过程。结果表明:开挖后井眼围岩渗流场的变化不足以引起井眼继续破坏,水化效应对井眼扩大率的影响起决定作用,井眼扩大率随钻井液浸泡时间的增大而增大。提出的模型可有效模拟硬脆性泥页岩井眼动态破坏过程,计算出的井眼动态破坏过程与实际钻井基本一致。

东部某区块页岩井壁失稳实验研究

东部区块是国家油气发展的重点勘探区块,该区块某地层段经常因井壁失稳造成井下事故,从而影响该地区油气勘探开发进度。基于实验室室内岩石力学评价方法对该区块页岩的矿物组成、微观结构及在流体浸泡作用下力学性质变化等分别进行了实验研究;并对该区块页岩进行了物性、力学状态等方面进行了深入分析研究。建立了井下岩芯的稳定性的评价分析体系,并对现如今该地区使用的2种钻井液进行优选。实验结果表明:井下某一组段岩芯微裂缝和溶洞发育,泥浆易浸入,导致页岩理化性质发生变化的同时,力学性质也发生变化。研究发现,随着浸泡时间增加,页岩硬度变弱;成膜钻井液体系比抗高温钻井液体系影响小。

流-固-化耦合条件下硬脆性泥页岩井壁渐进破坏效应探讨

通过对硬脆性泥页岩理化性能、微观结构和力学特性等室内试验和现场测试结果的分析,探讨泥页岩井眼失稳机制,在综合考虑泥页岩吸水扩散、压力传递、强度弱化以及固体变形之间相互耦合效应的基础上,建立泥页岩井壁稳定渗流-应力-化学耦合数学模型,并且根据修正的Drucker-Prager 破坏准则,以ABAQUS软件为求解器,编制计算程序,然后应用提出的耦合数学模型模拟了硬脆性泥页岩地层中井眼破坏的动态演化过程。研究结果表明:不同钻井液当量密度下井眼扩大率随着钻井液当量密度的增大而减小,适当的提高钻井液当量密度,有利于井壁保持稳定。若不考虑泥页岩水化效应,井眼钻开后便趋于稳定,渗流场的变化并不足以引起井眼继续破坏,而考虑泥页岩水化效应后,井眼扩大率随钻井液浸泡时间的增大而增大,水化效应对井眼扩大率的影响远大于渗流场,计算出的井眼渐进破坏过程与实际钻井情况基本一致。

塔里木盆地巴西改组岩石理化性能及力学特性研究

塔里木盆地克拉苏构造带巴西改组地层在钻井过程中井壁失稳现象频发,严重影响钻井效率。以巴西改组岩石为研究对象,开展了矿物组成测试、阳离子交换实验等理化性能测试,以及三轴压缩试验等力学测试,研究了巴西改组砂岩与泥岩理化性能、力学特性差异以及钻井液浸泡对力学性能的影响。研究结果表明,巴西改组泥岩的黏土矿物含量较高,阳离子交换容量约为砂岩的3倍,并发育大量微裂缝,水化膨胀能力明显强于砂岩,在溶液浸泡作用下更容易发生结构损伤。同时,由于油基钻井液的润滑作用,导致强度降低,且泥岩强度降低量约为砂岩的1.5倍。在相同围压状态下,巴西改组泥岩与砂岩的强度、临界破坏点处对应的轴向、径向应变以及岩石破坏模式均存在差异,且钻井液浸泡对泥岩强度影响大于砂岩。通过分析巴西改组地层岩石力学特性,对弄清该地层井壁失稳机理、制定井壁失稳防控措施具有重要意义。