井壁失稳

摘要： 泥页岩地层钻井过程中容易发生井壁失稳问题,钻井液滤液侵入后,泥页岩水化膨胀产生的膨胀压加剧了裂缝的扩展,降低了岩石强度;钻井液的压力传递作用会减少液柱与井壁岩石的压差,降低了钻井液液柱对井壁的支撑作用。本文优选了纳米封堵剂GW-NBA、亚微米封堵剂GW-MPA、超细钙、磺化沥青作为钻井液的封堵剂,将刚性封堵剂与柔性封堵剂相结合,并且其粒径范围与一般的泥页岩微孔隙、微裂缝相近,在此基础上构建一套适用于泥页岩地层的水基钻井液体系。结果表明,该水基钻井液体系具有较好的封堵性能以及承压能力,具有较好的流变性、滤失性、抑制性、封堵性,适用于泥页岩地层钻井。

摘要： 准噶尔盆地南缘地区因地质情况异常复杂,井壁失稳问题一直困扰现场钻井。近年来,油基钻井液因其强抑制、热稳定性好等优点在南缘地区得到了应用,但仍未有效解决井壁失稳问题。采用X-射线衍射法、扫描电镜实验等手段对南缘失稳井段岩样进行了全岩和黏土矿物组成特征、有机质特征、微观结构特征等理化性能的分析。得出了南缘地区高温有机质储层井壁失稳原因。明确了油基钻井液作用下井壁失稳机理是岩石黏土矿物含量高,有机质含量高,岩石层理、微裂缝发育,油基钻井液(pH值>9)通过毛管力作用进入地层发生高温碱蚀,形成大量溶蚀孔导致岩石应力分布不均,岩石抗压强度下降,井壁失稳垮塌。并针对此提出技术对策。

摘要： 阜东5井区油藏是典型的强水敏性河道砂体油藏,目的层头屯河组为“泥包砂”结构,黏土矿物含量高达27%~31%,其中蒙脱石含量高达56%~82%,为强水敏性地层。因水敏性较强,在钻井过程中对井壁稳定性要求较高,岩层蒙脱石含量高遇水易水化膨胀造成井壁剥蚀掉块或坍塌,改变泥岩整体强度,引发井壁失稳。前期应用水基钻井液,泥岩遇水易膨胀,易坍塌,卡钻,造成多次回填侧钻等钻井复杂情况。通过油基钻井液技术、井眼清洁技术、钻井参数实时优化分析技术以及管柱安全下入技术解决了制约阜东5井区强水敏性河道砂体油藏水平井钻井技术难题。对加快水敏性河道砂体油藏高效评价、规模开发具有一定借鉴意义。

摘要： 准噶尔盆地南缘深层钻井存在高温高压、井壁失稳等难题,现用油基钻井液技术面临巨大挑战。根据呼探1井复杂情况统计,基于对失稳地层岩样组构及特征的分析,揭示了井壁失稳机理。结合南缘深层钻井液技术需求,优选自主研发的纳米封堵剂、超细碳酸钙和弹性石墨形成粒度级配,构建了可有效封堵0.05~50.00μm地层孔缝的油基钻井液体系,该体系180°C热滚后高温高压滤失量仅2.8 mL,并可抗20%复合盐水及5%硫酸钙污染,为南缘深层钻井提供了重要技术支撑。

摘要： 针对顺北油气田奥陶系破碎性地层井壁失稳频发的技术难题,通过开展X射线衍射、扫描电子显微镜和滚动回收率等室内实验,建立了考虑多弱面效应和力化耦合作用的井壁失稳模型,分析了井壁失稳机理及影响因素。研究表明:奥陶系破碎性地层以方解石为主,黏土矿物质量分数低,水化分散能力弱,多尺度非连续破碎结构和非黏土水化型水岩损伤作用是井壁失稳的关键因素;随弱面组数的增加,岩石强度的各向异性愈发显著,坍塌压力增大,安全钻井的优势方位角与倾角选择减少;随着弱面倾角由0°增大到90°,坍塌压力呈现先增加、后平稳、再逐渐减小的趋势;坍塌压力随弱面内聚力、内摩擦角的增大而显著降低,且内摩擦角的影响更显著,但随弱面胶结强度的升高,坍塌压力的降低率具有一定的极限。

摘要： 为了解决钻井过程中出现的井壁失稳和钻井设备出现的腐蚀问题,以4-羟基苯丙醛、超支化聚乙烯亚胺为原料制备了一种具有缓蚀性能的页岩抑制剂,应用于盐水钻井液来提高钻井效率以及保护金属。通过线性膨胀实验、膨润土造浆实验以及静态失重法评价其抑制、缓蚀性能。实验结果表明,膨润土压片在海水中的膨胀率超过100%,而在含有1%抑制剂HPEI-A的水溶液中,其膨胀率低于30%,且HPEI-A分子可通过分子间作用力以及静电作用下吸附在页岩表面,形成疏水膜,阻止水分子侵入,起到抑制黏土水化膨胀的作用,另外应用于盐水钻井液中,使N80钢的腐蚀速率低于0.015mm·a^(-1),使盐水钻井液可抗20%侵污土,表明该抑制剂与盐水钻井液具有良好的配伍性,满足现场工程要求。

摘要： 大庆油田古龙页岩伊利石含量高,伊利石表面水化导致页岩强度发生劣化,井壁剥落掉块、坍塌等复杂情况频发。为了解决此问题,以大庆古龙页岩为研究对象,从黏土矿物晶层结构和微观作用力的角度分析了富含伊利石页岩水化作用机理,页岩水化过程的微观作用力主要包括范德华力(DLVO力)和水合力,与蒙脱石不同,伊利石晶层间存在较大的短程排斥水合力。扫描电镜分析、耐崩解实验和岩心观察表明,富含伊利石的页岩水化作用具有促使页岩中裂缝沿层理面起裂、扩展和破坏的特征,同时水相、油相等不同流体介质对页岩水化特征影响显著,油相浸泡后岩石力学参数的劣化程度明显弱于水相,抗压强度更优,与油基钻井液相比,使用水基钻井液更易劣化页岩强度、内聚力和内摩擦角等岩石力学参数,井壁失稳风险更高。研究成果为针对性解决古龙页岩井壁剥落、坍塌等复杂情况提供了理论支撑。

摘要： “川蔺地1井”是部署在古蔺县大寨乡的一口页岩气地质调查井。旨在通过钻取地层岩心及测录井等工作,揭示川南古叙地区龙潭组富有机质页岩厚度、岩性、物性、含气性等页岩气基本地质情况。该井钻遇地层情况复杂,上部地层涌水量大、压力高,采用套管封隔引流解决了涌水难题。采用环保型防塌钻井液体系,解决了煤系地层垮塌等难题,满足环保要求和实现绿色勘探。采用侧钻绕障技术,成功解决井下断钻杆事故。

摘要： 用高密度柴油基钻井液技术,解决西南地区威远区块龙马溪组地层压力高,页岩层长水平段钻进时井壁易失稳,钻井液密度达2.21g/cm^(3)、黏切高、流变性差、摩阻大等难题,实现22口页岩气水平井钻井的井下安全。

摘要： 页岩气区别于常规天然气,以多种相态形式大量附存于富有机质的泥页岩及其夹层中,是一种清洁高效的非常规能源[1]。由于页岩地层岩性通常以泥页岩为主,岩性本身敏感性强,且微裂缝发育,页岩气井钻井施工过程中复杂问题频出。针对页岩气井施工过程中难以维持井眼完整性的难题,通过总结学习大量已完工井次防塌经验的基础上,优选了钻井液防塌封堵剂和有机盐抑制剂,从“系统级”方面进行了钻井液体系优化,构建了甲酸钾防塌钻井液并在川南页岩气区块多口井直井段中成功应用,有效抑制了该区域钻井施工井壁失稳等复杂情况的发生,明显的提升了机械钻速,缩短了钻井周期,带来了可观的经济效益。

摘要： 针对辽河油田雷家地区井壁失稳现象突出的难题,利用自主研发的处理剂形成了一套全油基钻井液配方,利用页岩膨胀率实验、岩心突破压力实验及三轴压缩实验等方法,验证了自主研发的全油基钻井液体系具有良好的抑制性、封堵性及保持页岩强度的能力.高28井现场应用结果表明:全油基钻井液在零下24°C性能稳定,平均井径扩大率仅为6.25％,机械钻速达7.5m/h,较同区块应用水基钻井液提高114.3％.全油基钻井液技术很好地解决了雷家地区井壁失稳的难题,为辽河油田雷家地区致密油勘探提供了可靠地技术保障.

摘要： 在渤海湾勘探开发过程中,一些特殊地应力区块存在严重的井壁失稳情况,井壁失稳问题是渤海油田深部地层钻井过程中普遍存在的一个问题.研究表明,渤海油田深部地层主要以伊利石、伊/蒙混层等非膨胀性黏土矿物为主的泥页岩,其层理、微裂缝、基质纳米孔隙发育,而其膨胀性黏土矿物含量不高,裂缝地层的水化膨胀、分散能力差,水化膜短程斥力极易导致水化界面变形,造成井壁坍塌失稳;基于微纳米尺度失稳机理,提出"物化封堵+适度抑制+活度平衡+合理密度支撑"的"多元协同"钻井液稳定井壁防塌对策,并在渤海油田得到很好的应用,解决了东营组及沙河街组中深部地层泥页岩井壁失稳问题,大大减少井下复杂情况,降低作业成本,为渤海油田的良好开发提供了技术保障.

摘要： 随着世界石油工业的不断发展,勘探开发领域的持续拓宽,地质构造日趋复杂,钻井深度不断增大,油气井井壁稳定问题更是存在于世界上许多油田的普遍问题,井壁失稳严重地影响着钻井的速度、质量及成本,对部分新探区还可能会因井壁失稳严重而无法钻达目的层位,延误油气勘探开发的进程,因此井壁稳定性研究也越来越引起人们的重视.本文对近两年鄂尔多斯区块水平井施工中出现的井壁失稳现象进行了探讨,并形成一套井壁稳定技术.

摘要： 金龙2井区地层情况复杂,漏失层段多、漏失压力低,钻井液密度窗口窄,地层承压能力低,防漏堵漏难度大.为实现长裸眼段不下技套安全钻进,本文从钻井液技术方面出发,提出适用于该地层的多元协同钻井液体系,采用室内实验评价得出该配方具备较强抑制防塌能力和造壁封堵能力.现场试验表明,结合防漏堵漏工艺技术,多元协同钻井液体系的使用,有利于解决该区长裸眼段井壁失稳问题,大幅度降低井下复杂,满足安全钻进需求.

摘要： 当前国际油价低迷,页岩气开发面临严峻挑战.基于国外页岩气开发进展,探讨了目前页岩气全球开发形势.通过对比国内与国外页岩气钻完井工程技术,分析了在工厂化钻井模式、井眼轨迹优化、新型钻井液、旋转导向系统等方面,中石油目前与国外存在的差距和发展趋势.说明了中石油在工厂化作业效率、"死气区"改善、井壁失稳、套管变形及环保等方面存在的问题及挑战.提出了在低油价环境下,针对以上问题的应对对策与建议,对页岩气的高效、降本、增产开发有一定的指导意义.

摘要： 沁水盆地煤层气开发已经领先全国步入商业化阶段.在勘探与钻采煤层气的钻井工程中,需要迫切解决的关键问题是钻井液既能安全高效地钻进,又能保护煤储层.笔者通过对沁水盆地多个煤层气区块的实地调研和解剖并大量查阅前人资料,分析了煤层气井钻井液造成井壁失稳的内因和外因以及钻井液污染储层机理,阐述了近年来沁水盆地煤层气井钻井液技术特点和应用现状,总结出煤层气井钻井液存在的难题和业界的分歧,进而提出煤层气井钻井液今后的研究思路和发展方向.沁水盆地目前以清水钻井液为主体,兼用优质钻井液,同时尝试了聚合物钻井液、绒囊钻井液和中空玻璃球钻井液等低密度新型钻井液,但是这些类型钻井液只是针对特定煤层,没有形成成熟的煤层气井钻井液技术体系.可降解钻井液能够通过生物酶解除污染,微固相聚合物钻井液能够有效地成膜护壁,两者结合具有良好的应用前景,可能是未来煤层气井钻井液的一个主要发展方向.此外,建议加强对煤层损害解除方法的研究,尽快制定煤层气钻井相关室内实验评价方法和矿场评价方法的行业标准,形成一套适于煤层气钻采的煤层气井专用钻井液体系,从而提高煤层气产量,助力沁水盆地煤层气产业发展.

摘要： 海南25井位于海南及月东两个构造的过渡区域,该井在三开钻进过程中,裸眼段涵盖了馆陶、东营、中生界多个不同的地层以及不同压力系统,钻进过程中的防漏、防塌以及钻井液高温流变性的控制成为了主要的难点.针对该井三开地层特点,优选出了一套适合该井作业的有机盐钻井液体系.通过实际应用,有机盐钻井液技术解决了窄密度窗口下井壁失稳以及钻井液高温稳定性等技术难题,效果显著.

摘要： 针对准噶尔盆地南缘安集海河组钻井中的井壁失稳问题,分析了井壁失稳的原因及确保井壁稳定的钻井液技术关键,分析认为:安集海河组地层之所以不稳定,是由于高地应力、地层破碎及强水敏黏土矿物等多因素综合作用的结果,要保持井壁稳定,钻井液必须满足强抑制、强封堵及合适的钻井液密度三个条件,而强封堵是其中的关键,有了强封堵的前提,钻井液液柱的物理防塌作用才能发挥效果.对此,研究形成了钾钙基有机盐强封堵钻井液,该技术在准噶尔盆地南缘呼图壁储气库应用20余口井,与前期使用钾盐聚黄钻井液所钻的井相比,平均钻井周期缩短20％以上,平均钻速提高30％以上,平均复杂事故率降低90％以上,有效解决了准噶尔盆地南缘安集海河组破碎性、强水敏泥岩地层的井壁失稳问题.

摘要： 针对苏里格目标区泥页岩地层坍塌掉块、润滑防卡、储层保护等问题,通过X-衍射分析、电镜扫描、滚动回收率、润湿性等多种实验方法分析了泥页岩井壁不稳定的机理,研究表明水平段泥页岩属于低膨胀弱分散硬脆性泥页岩,发育有微裂缝,具有剥落趋势.提出增强钻井液对硬脆性泥页岩微裂缝的封堵,并兼顾抑制性、流变性和润滑性的技术对策,研制了多元共聚物降滤失剂、高效润滑剂和改性石蜡封堵剂(微米级裂缝封堵剂),并在此基础上建立了一套GWSSL钻井液体系,该体系仅由4-5种处理剂组成,在苏里格合作区块成功应用,钻井液密度由1.25～1.30g/cm3降低到1.15～1.20g/cm3,钻井周期整体缩短达15％,处理剂用量减少10％～15％,现场工作量及劳动强度减少1/3～1/4,现场维护工艺简单,推广应用前景广阔.

摘要： 针对苏里格目标区泥页岩地层坍塌掉块、润滑防卡、储层保护等问题,通过X-衍射分析、电镜扫描、滚动回收率、润湿性等多种实验方法分析了泥页岩井壁不稳定的机理,研究表明水平段泥页岩属于低膨胀弱分散硬脆性泥页岩,发育有微裂缝,具有剥落趋势.提出增强钻井液对硬脆性泥页岩微裂缝的封堵,并兼顾抑制性、流变性和润滑性的技术对策,研制了多元共聚物降滤失剂、高效润滑剂和改性石蜡封堵剂(微米级裂缝封堵剂),并在此基础上建立了一套GWSSL钻井液体系,该体系仅由4-5种处理剂组成,在苏里格合作区块成功应用,钻井液密度由1.25～1.30g/cm3降低到1.15～1.20g/cm3,钻井周期整体缩短达15％,处理剂用量减少10％～15％,现场工作量及劳动强度减少1/3～1/4,现场维护工艺简单,推广应用前景广阔.

摘要： 本发明公开一种基于井壁力学失稳垮塌的地应力大小评价方法，包括力学失稳垮塌井段筛选及数据分类、基于构造应变系数表示深部地应力大小与井壁应力大小、基于应力极限平衡条件建立构造应变系数方程、基于最小二乘法求解构造应变系数并计算水平主应力、地应力估算结果合理性评价；本发明通过筛选井壁应力失稳垮塌井段数据、垮塌数据分类，构建基于应变系数的应力极限平衡方程以及基于临界垮塌地层信息约束的超定方程求解，计算出评价深部原地水平最大主应力和最小主应力，并给出了原地应力结果合理性评价方法，实现了深部地层水平主应力大小的定量计算评价，为地下深部工程尤其是油气井工程、油气开采工程等提供了所必需的深部地层力学基础参数。

摘要： 本发明公开了一种水化页岩地层井壁坍塌失稳预测方法，其特征在于：基于Jaeger提出的各向异性岩石剪切破坏强度准则，引入页岩层理面剪切强度等效水化弱化应力，得出一种水化页岩剪切破坏强度准则；通过不同水化程度页岩三轴剪切力学试验、页岩粉末真空饱和吸水试验和页岩层理断面显微观测试验得出的强度准则参数；结合页岩地层井周应力分布模型与水化页岩剪切破坏强度准则，预测水化页岩地层井壁坍塌失稳力学条件。该方法将页岩水化膨胀应力作为页岩沿层理剪切破坏应力弱化影响因素，进而能够准确预测水化页岩地层在剪切破坏条件下的井壁坍塌失稳，对于页岩气储层安全钻井具有重要的理论意义。

摘要： 本发明公开一种基于井壁力学失稳垮塌的地应力大小评价方法，包括力学失稳垮塌井段筛选及数据分类、基于构造应变系数表示深部地应力大小与井壁应力大小、基于应力极限平衡条件建立构造应变系数方程、基于最小二乘法求解构造应变系数并计算水平主应力、地应力估算结果合理性评价；本发明通过筛选井壁应力失稳垮塌井段数据、垮塌数据分类，构建基于应变系数的应力极限平衡方程以及基于临界垮塌地层信息约束的超定方程求解，计算出评价深部原地水平最大主应力和最小主应力，并给出了原地应力结果合理性评价方法，实现了深部地层水平主应力大小的定量计算评价，为地下深部工程尤其是油气井工程、油气开采工程等提供了所必需的深部地层力学基础参数。

摘要： 本实用新型涉及一种气体钻井井壁水化失稳可视化测量装置，主要由声波测量仪(1)、电阻测量仪(2)、上探头(4)、有机玻璃板(5)、岩样(6)、下探头(7)、喷头(9)、摄像机(10)和计算机(18)组成，所述岩样(6)固定在有机玻璃板(5)组成的右端开口的夹持器内，夹持器位于上探头(4)、下探头(7)之间，上探头、下探头内分别设置声波传感器(20)，声波传感器连接声波测量仪(1)，岩样与上探头、下探头之间设置电阻传感器(19)，电阻传感器连接电阻测量仪(2)；所述喷头(9)正对夹持器右端开口内的岩样；所述摄像机(10)可移动观察记录岩样变化；所述声波测量仪、电阻测量仪和摄像机均连接计算机(18)。本实用新型结构简单，操作方便，能够实时准确地测量井壁水化失稳内部结构改变和外部膨胀程度。

摘要： 本发明公开了一种基于可靠度理论的井壁失稳风险定量评价方法，它包括以下步骤：S1、根据所钻地层的基础数据；S2、根据步骤S1中所建立的输入参数不确定统计表；S3、建立井壁坍塌和井壁破裂失稳极限状态模型；S4、根据步骤S3中所述井壁失稳极限状态模型，分别求解基本随机变量限定下的井壁坍塌压力值和井壁破裂压力值；S5、给定井筒压力均值和变异系数，并采用蒙特卡罗模拟生成给定均值和变异系数下的井筒压力值；S6、统计计算结果以获取井壁坍塌和破裂失稳风险的定量评价结果。本发明的有益效果是：能够定量评价参数不确定性影响下的井壁失稳风险，能够为钻井技术人员和施工人员提供更加准确、有效的决策依据。

摘要： 本发明公开一种复杂地层钻井井壁失稳风险定量评价方法，包括：确定地质力学参数和岩石力学参数；获得地质力学参数、岩石力学参数的分布拟合结果；根据K‑S检验对地质力学参数、岩石力学参数的分布拟合结果进行计算，获得K‑S检验值并排序；对地质力学参数和岩石力学参数进行相关性分析获得相关系数矩阵；建立井壁失稳风险可靠度评价模型；根据K‑S检验值、相关系数矩阵，进行蒙特卡洛模拟，并带入井壁失稳风险可靠度评价模型中计算井壁失稳风险。本发明利用测井数据或室内实验结果，充分对参数的不确定性进行表征，尤其是考虑各个参数之间的相关性，使蒙特卡洛抽样获取的样本更准确，提高井壁失稳风险评估的准确性。

摘要： 本发明提供了一种井壁失稳机制分析与预测方法及系统，属于石油、天然气钻探领域。所述方法采集钻井过程中的参数并构建钻完井资料数据库；通过对钻完井资料数据库中的数据进行降维处理，获得安全风险关联参数，并建立安全风险预警样本库；以安全风险关联参数为输入参数，以井径扩大率为输出参数形成井壁失稳分析及预测模型；利用所述井壁失稳分析及预测模型进行井壁失稳分析和预测。本发明通过使用先进的大数据数据分析手段，基于网络爬虫技术构建钻完井资料的开放式分布式数据库，通过构建井径扩大率相关资料人工神经网络分析方法，形成基于数据挖掘的井壁失稳机制分析与预测方法，深刻揭示了井壁失稳机理，为缓解井壁失稳问题提供了指导。

摘要： 本发明提供了一种基于掉块图像特征的井壁失稳类型分析及预测方法及系统，属于石油、天然气钻探领域。所述方法首先获得各类掉块图像特征数据，然后对掉块图像特征数据进行数据挖掘获得井壁失稳类型分析预测模型，最后利用井壁失稳类型分析预测模型对井壁失稳类型进行分析和预测。本发明通过使用数据挖掘等先进的数据分析手段，形成基于掉块图像特征数据挖掘的基于掉块图像特征的井壁失稳类型分析及预测方法，解决了现有井壁失稳类型难以明确的问题，为井壁失稳提供了更为准确和快速的分类和预测方法，为形成井壁稳定控制对策提供了依据。

摘要： 本发明公开一种复杂地层钻井井壁失稳风险定量评价方法，包括：确定地质力学参数和岩石力学参数；获得地质力学参数、岩石力学参数的分布拟合结果；根据K‑S检验对地质力学参数、岩石力学参数的分布拟合结果进行计算，获得K‑S检验值并排序；对地质力学参数和岩石力学参数进行相关性分析获得相关系数矩阵；建立井壁失稳风险可靠度评价模型；根据K‑S检验值、相关系数矩阵，进行蒙特卡洛模拟，并带入井壁失稳风险可靠度评价模型中计算井壁失稳风险。本发明利用测井数据或室内实验结果，充分对参数的不确定性进行表征，尤其是考虑各个参数之间的相关性，使蒙特卡洛抽样获取的样本更准确，提高井壁失稳风险评估的准确性。

摘要： 本发明提供了一种预防高泥质油藏采油钻井过程中井壁失稳的缩膨剂及其制备方法，涉及钻井液技术领域。该缩膨剂由季铵盐、氯化钙溶液和丙烯酸溶液配制而成，季铵盐、氯化钙、丙烯酸的质量比为1：2：2，其中，季铵盐由双分子季铵盐和长链季铵盐聚合物组成，双分子季铵盐由N,N二甲基十二烷基叔胺和1,3二溴丙烷在乙醇溶液中合成，季铵盐长链聚合物以偶氮二异丁腈为引发剂，由N,N二甲基十二烷基叔胺和环氧氯丙烷在乙醇溶液中合成。本发明制备的缩膨剂具有良好的水溶性，能够牢固的吸附粘土颗粒，缩膨效果显著，质量分数为2％时缩膨率即可达到40％以上，有效解决了因泥页岩膨胀导致的各种问题，弥补了国内市场高效缩膨剂的空缺，有利于采油行业的发展。