川西气田长水平段井壁失稳机理及对策

四川盆地川西气田中三叠统雷口坡组气藏为潮坪相沉积,埋藏深、储层薄、井壁稳定性差,前期完钻11口水平井井壁失稳频发,影响开发效益。为了确保川西气田后续长水平井打成、打好、打快,有效降低井壁失稳复杂率,以川西海相水平段为研究对象,分析其井壁失稳机理,以及裂缝渗流对井壁稳定性的影响,制定对策措施。研究结果表明:井区井壁失稳主控因素为应力、裂缝、岩性;易塌层分布在最小水平应力钻进方向、裂缝发育区,掉块岩性为石灰岩或灰质白云岩;水基钻井液条件下,岩石强度下降了11.4%~17.5%,坍塌压力增加0.11MPa/100 m;油基钻井液条件下,不考虑裂缝渗流,岩石强度不会因油基钻井液浸泡及其浸泡时间而降低,考虑裂缝渗流,裂缝摩擦系数因油基钻井液浸泡下降12.8%,坍塌压力增加0.05~0.08 MPa/100 m。结论认为,按研究成果精细预测的钻井液密度窗口、水平段轨迹优化,确保了6口长水平井顺利完钻,井壁失稳复杂率降低43%,完井测试获天然气产量172×10^(4)~325×10^(4)m^(3)/d。

欠平衡钻井坍塌压力计算模型

欠平衡钻井过程中井壁稳定是保证欠平衡钻井成功的关键。在欠平衡钻井过程中,地层流体不断流入井内,促使井筒周围的应力将伴随地层流体的流入而重新分布,进而影响井壁的稳定性。根据原地应力产生的应力与地层流体向井眼径向流动产生的拖拽力叠加而求得了欠平衡钻井井周应力的解析解,考虑欠平衡钻井过程中地层流体对岩石拖拽作用后地层坍塌压力更大即井壁更易失稳,运用Mohr-Coulomb强度准则建立了欠平衡钻井坍塌压力的计算模型。将所建立的计算模型应用于塔中722井的井壁稳定性分析,结果表明:理论分析结果与工程实测数据对比,计算结果较为准确。

地层坍塌压力预测技术在钟市地区的应用

地层坍塌压力剖面的准确确定，对于井眼稳定和安全钻井至关重要，本文建立了地层坍塌压力的计算模型，并利用江汉油田钟市地区的测井资料连续地计算了该地区的地层坍塌压力，与已钻井井径扩大率的对比分析表明，计算模型正确，能应用于江汉油田钟市地区的实际钻井中。

井眼稳定理论在川东地区的应用

从井眼的力学稳定性着手，建立了井眼稳定性分析的力学模型。用川东地区的钻井资料、测井资料以及岩心试验结果，计算分析了大天池构造自流井群地层的平衡压力当量密度，同时还分析了地层倾角和浸泡时间对井壁稳定性的影响、提出了适用于该地区的平衡压力当量密度设计方法。该方法简单，便于现场应用，计算结果与实钻资料吻合，为该地区钻井液密度的正确选取提供了理论依据和设计方法。

川西气田雷口坡组井壁稳定性机理研究

川西气田雷口坡组气藏开发方式为大斜度水平井开发,地层埋深大,储层为白云岩薄互层,裂缝发育。已完钻的11口井,钻进过程中常发生掉块、阻卡等复杂情况,造成钻井周期延长,影响勘探开发效益。为确保后续井打长、打快、打好,本文在深入分析地质资料的基础上,通过室内实验、地应力建模、裂缝产状分析、数值模拟裂缝渗流如何改变井周应力场和岩石强度等方法,开展了川西气田雷口坡组井壁稳定性机理研究。研究发现其井壁稳定性主要受控于地应力、裂缝两个因素。沿最大主应力方向钻井时雷口坡组坍塌压力为1.00~1.10MPa/100m,沿最小主应力方向钻井时坍塌压力为1.20~1.50MPa/100m。渗流模拟发现钻井液沿裂缝进入地层可使坍塌压力增加0.12g/cm^(3)左右,在最小主应力方向坍塌压力可达1.62MPa/100m,超过钻井液密度,是导致井壁失稳的主要原因。根据研究成果,建议后续在最小主应力方向的部署井钻井液密度提高到1.55~1.62g/cm^(3),并增加钻井液封堵性。

井壁稳定性的研究

钻井过程中的井壁失稳现象普遍,不仅增加了钻井作业的难度,而且使固井质量难以保证。井壁坍塌主要是井内钻井液液柱压力过低不能对井壁提供足够的支撑所造成,而井壁发生破裂是井内钻井液液柱压力过大而造成的。通过研究,推出不会产生井壁失稳所需的钻井液密度的计算公式,以便施工人员采用合理的钻井液,保证快速、安全地实施钻井过程。