钻井岩屑回注目的层筛选及回注能力研究

摘要

钻井岩屑回注技术是一种新型的岩屑处理技术,它具有“零排放”的特点,为钻井作业,尤其是海上钻井作业提供了一条环保新途径。目前针对岩屑回注目的层筛选和地层容量的计算问题国内外研究比较少。
　　 调研了国内外岩屑回注技术的发展历程,介绍了岩屑回注作业的设备和流程,采用实验的方法,研究了岩屑含量和岩屑浆的密度、表观粘度和API滤失量的关系。针对岩屑回注目的层选择缺乏评价标准的问题,分析了岩屑回注目的层选择需要考虑的要素,提出了应用层次分析法解决目的层选择问题。筛选了影响目的层选择的主要影响因素和指标,建立了地层选择影响因素的层次模型。采用九标度法确定了指标的判断矩阵和权重。基于岩屑回注作业的地层特点和施工特点,采用专业的裂缝扩展预测软件FracproPT,建立符合岩屑回注作业的概念模型。计算总结了裂缝尺寸和净压力随影响因素的变化规律,并进行了敏感性分析。考虑初滤失和后续滤失的影响,分别基于径向模型和PKN模型,采用了物质平衡法计算了裂缝在高度方向发育受限制和不受限制的地层容量。
　　 结果表明:岩屑浆的密度和表观粘度随岩屑含量的增加而增加;API滤失量随岩屑含量的增加而小;理想的岩屑回注目的层具有闭合应力小,弹性模量低的特点,依据地层的岩性剖面、厚度、水平延伸和物性参数,选用层次分析法,确定合理的权重,可以准确地确定适合回注的目的层;岩屑回注施工具有排量小的特点,如果地层滤失性太大,容易造成堵塞;对岩屑回注作业影响较大的参数依次为地层弹性模量、地层闭合应力、岩屑含量、排量和地层孔隙压力等;裂缝在高度方向扩展不受限制的地层容量与地层厚度一半的三次方成比例;当岩屑回注目的层具有良好隔层时,地层厚度和隔层闭合应力差对地层的容量有决定性作用。