华北沙河街组气体钻井井壁稳定性研究

华北ND潜山构造中深部地层可钻性差、研磨性强,严重影响勘探开发进度。为探索提高该层段机械钻速途径,在沙河街组采用气体钻井,展示了气体钻井提速的巨大潜力。但气体钻进过程中井壁失稳问题一定程度上限制了气体钻井有效应用,成为提速的瓶颈。针对沙河街组复杂岩性分布以及地层流体产出,结合工程地质特征及实验分析开展沙河街组气体钻井井壁稳定性研究,充分发挥气体钻井优势,为进一步论证沙河街组地层气体钻井可行性提供理论基础,具有重要的指导意义。     

库车坳陷迪北气藏流体包裹体特征及油气充注历史

利用流体包裹体岩相学观察、显微测温分析、红外光谱扫描、定量颗粒荧光分析、全荧光扫描的方法,探讨库车坳陷迪北气藏侏罗系储层油气充注历史。研究结果表明:迪北气藏侏罗系储层具有两期流体包裹体,第1期包裹体主要为淡黄色、浅黄色荧光气液烃包裹体,其成熟度相对较低,为吉迪克期到康村期(23~12 Ma)的原油充注事件,推测存在的古油藏即源自此期充注;第2期包裹体主要为蓝白色荧光气液烃包裹体,其成熟度相对较高,为库车期到现今(5~0 Ma)的天然气充注事件。总体上,迪北气藏具有"吉迪克期到康村期的原油充注、库车期的天然气充注、西域期以来的气藏调整改造再富集"的油气充注历史。     

库车北部构造侏罗系煤层井壁稳定对策研究

为解决塔里木盆地库车北部构造带侏罗系煤系地层井段井壁稳定问题，采用X射线衍射、扫描电镜等方法对煤岩理化性能和微观结构进行分析，明确了煤系地层井壁失稳机理；建立考虑多割理面影响的煤层井段坍塌压力模型，评价了煤系地层地质力学参数和井壁稳定性，并优化了煤系层段井眼轨迹；根据煤岩微观结构特征，开展了钻井液封堵材料优选，形成煤层段水平井井壁稳定对策。结果表明，煤系地层主要为力学失稳，推荐煤层沿最大主应力方位、井斜45°～80°钻井，钻井液密度1.70～1.74 g/cm³，钻井液封堵复配体系为3%磺化沥青+3%乳化沥青+3%超细钙；应用发现煤系层段定向钻井无复杂事故，煤层斜井段井壁稳定防治效果好。研究成果对塔里木盆地库车北部构造带侏罗系油气安全高效开发具有重要指导作用。     

气体连续循环钻井技术在博孜区块砾石层的应用

博孜区块上部地层发育着近5 000 m厚的砾石层，砾石层硬度大、可钻性差，导致了上部大尺寸井眼常规钻井机械钻速低、钻井周期长，近年来尝试了多种提速工具、工艺技术，效果都不理想。为此，进行了气体连续循环钻井技术研究，设计了气体连续循环钻井技术方案，制定了井斜控制、沉砂清理等工艺技术措施，形成了适合巨厚砾石层地质特征的气体连续循环钻井工艺技术，并开展了6口井、9井次现场应用，显著提高了机械钻速，缩短了钻井周期，较大节省了钻井成本。气体连续循环钻井技术克服了沉砂30 m以上无法接立柱的困难，有效延长了微出水地层气体钻井进尺，将最大井斜控制在5°的安全范围内，未影响后期技术套管下入及完井改造工艺实施。气体连续循环钻井技术正在成为博孜区块巨厚砾石层钻井提速提效的一项关键技术，它为博孜-大北区块万亿方产能建设目标提供了有力的技术支撑。     

川西硬脆性页岩力学特征及井壁稳定性研究

在硬脆性页岩地层钻井过程中井壁失稳现象频发,严重阻碍了现场钻井作业的进程。针对小塘子组页岩钻进过程中发生的井下垮塌现象,通过开展系统室内实验测试,并结合实验数据建立的理论模型,评价分析小塘子组页岩地层的井壁稳定情况。结果显示,小塘子组页岩属于典型的硬脆性页岩,层理缝发育,在外力或高应力环境下可以产生张性裂缝;钻井液浸泡效应可降低小塘子组页岩地层力学强度,层理走向及力学弱面效应对小塘子组页岩力学性能影响明显;裂缝走向、井眼轨迹及井壁渗流场影响小塘子组页岩地层井壁稳定性,当裂缝面与井眼轴线之间夹角满足一定关系,井壁岩石容易沿裂缝面发生滑移垮塌。     

塔里木盆地库车褶皱冲断带的构造特征与油气聚集

根据地面地质调查和地震剖面解释 ,认为库车褶皱冲断带具有分带组合的构造特点 ,即由南侧的滑脱褶皱和北侧的断展褶皱相互匹配 ,实例有喀桑托开背斜与吉迪克背斜、吐孜麻扎背斜与大宛齐背斜、亚克里克背斜与米斯坎塔格背斜以及东秋里塔格背斜与亚肯背斜等 .除了南北分带、上下分层和东西分段特征外 ,库车褶皱冲断带还具有构造分块特点 ,自西向东依次可分却勒、克拉、迪那和阳霞 4大区块 .库车褶皱冲断带的油气聚集主要与侧断坡相关背斜有关     

东秋里塔格构造带盐相关构造圈闭及成藏模式

东秋里塔格构造带发育的新近系吉迪克组膏盐层,在库车组沉积时期以来的构造变形过程中起到了滑脱和调节地层变形的作用,地震剖面解释结果表明,盐上构造圈闭主要有盐上背斜、盐上逆冲断层遮挡圈闭等;盐层内部圈闭是由其中碳酸盐岩和砂岩夹层所形成的岩性和褶皱圈闭;盐下构造圈闭主要有盐下背冲断块圈闭等。结合研究区的成藏条件认为研究区具有以断裂和不整合为输导层的它源-侧向排烃油气成藏模式,主要构造活动期与阳霞凹陷的烃源岩演化有着很好的匹配关系,使研究区构造圈闭内聚集了大量来自阳霞凹陷的天然气。     

基于可靠度理论的井壁稳定性定量评价方法

非常规深层油气资源勘探开发是目前的热点，由于钻井地质环境复杂、井壁稳定性差，导致钻井复杂及故障频发，严重制约了油气资源勘探的安全高效开发。针对该问题，本文开展了相关研究，建立了一种井壁稳定性定量评价方法。首先分析和完善了现有地层坍塌及破裂压力计算模型；在此基础之上，建立了地层坍塌及破裂压力不确定性定量表征方法；同时，综合考虑高温高压环境、井径不规则、排量不稳定等不确定性因素对ECD计算结果的影响，基于不确定度理论建立了ECD不确定性定量表征方法；在上述两方面研究的基础上，建立了定量评估井壁稳定性的分析模型，解决了井壁失稳的识别难题，实现了井壁稳定性的定量评价，可以有效降低井下复杂发生率、提高钻井效率、缩短钻井周期，为钻井施工降本提速提供技术支持。     

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.     

气体钻井上返岩屑对井斜影响的分析

气体钻井井眼环空的气固流动状态给固体岩石颗粒冲击井壁提供了条件。高速气流携带的岩屑与井壁碰撞的频率和剪切应力较大,因而井壁岩石更易破碎,井径扩大更为严重。井径的扩大导致底部钻具组合(BHA)受力状态发生变化,从而造成控制井眼轨迹的难度增加,引起井斜。同时,井壁岩石颗粒碰撞剥落在下井壁形成岩屑垫层,同样影响底部钻具组合力学特性,造成增斜力,从而影响井斜。为分析气体钻井上返岩屑对井斜的影响,根据气体钻井环空流动模型与颗粒碰撞的能量关系,建立了气体钻井条件下的井径扩大判别模型。实例计算表明该模型准确、有效,可以为气体钻井设计和井径分析提供依据。     

库车西秋里塔格构造带中、新生代构造演化

根据平衡剖面原理,对经过西秋里塔格构造带的2条地质剖面进行构造复原,利用PRA公司的BasinMod-1D软件对其中的2口井做沉降史分析,结果表明中、新生代的构造演化特征为三叠纪末期发生构造抬升形成古隆起构造,之后的侏罗纪未发生构造沉降,一直处于沉积间断状态,白垩纪早中期发生构造沉降,白垩纪末期库车拗陷整体发生抬升剥蚀,古近纪库姆格列木群沉积期的喜马拉雅早期构造运动强度较弱,苏维依组－康村组沉积期的喜马拉雅中期构造运动强度逐渐增大,到库车组沉积期－第四纪的喜马拉雅晚期构造活动最强烈。盐层的滑脱作用使得盐上、盐下地层变形极不协调,盐上地层缩短量明显大于盐下地层,表现出明显的盐上、盐下分层缩短的特点。     

钻井液类型对井壁稳定的影响实例与防塌机理分析

针对东海油气田N区块钻井过程中易发生井壁坍塌的问题,通过梳理分析N5区块及周边构造三口探井地质条件、地层特性、测井数据,基于地质力学与岩石力学基本原理计算了井壁坍塌压力;并对使用水基钻井液和油基钻井液的钻井工况进行对比。研究发现在钻井液密度高于坍塌压力的情况下,使用密度相对较低的油基钻井液即能够保持井壁稳定,无阻卡等复杂问题。使用水基钻井液钻井,则部分泥页岩井段井径扩大,起下钻明显阻卡,处理复杂问题耗时较长。分析主要原因,在于油基钻井液能够降低泥页岩水化程度,减缓钻井液向微裂隙中的渗流,抑制微裂隙扩展,提高钻井液对井壁的有效支撑作用。因此,在东海油气田复杂泥页岩地层钻井中,使用油基钻井液能够更好地保持井壁稳定,避免或减少钻井复杂问题。     

宁国凹陷复杂工况关键钻井工艺

为探索下扬子地区海相沉积地层油气钻探的关键技术,结合皖油地1井的钻井施工情况,讨论了宁国凹陷的复杂情况,特别是易坍塌地层、石膏层和裂隙漏失层交互存在,钻井液密度窗口窄等情况下的施工工艺。通过对复杂工况钻井工艺的研究,形成了一套适宜的井壁稳定性控制方法、石膏层钻头泥包处理方法和窄钻井液密度窗口条件下的钻进方法,保障了本井的顺利完井,为该地区的下一步钻井作业提供参考。     

基于3DEC离散元的煤层井壁稳定性

为了准确了解煤岩井壁稳定性及坍塌规律,基于3DEC离散元软件,完成了对煤层井壁稳定的仿真模拟分析,验证了3DEC离散元软件应用于煤岩井壁稳定研究的可行性和相对于弹性力学连续性介质理论的优越性。考虑到简化计算和边界效应,物理模型采用内外双重建模;为更好地反映煤岩井周割理情况,内层模型采用离散型裂隙网络(discrete fracture network,DFN)技术。通过与不考虑割理面的弹性力学连续介质模型对比,验证了割理发育对煤岩井壁稳定的影响;通过位移云图来评价煤岩直井和水平井的井壁稳定性和垮塌掉落情况,且三维模型直观地展示了井壁失稳过程;完成了有效液柱压力、割理和井眼走向对煤岩井壁稳定的影响分析,得出结论:随着有效液柱压力的增大,井壁稳定性越来越强;割理尺寸、密度和产状的情况对井壁稳定仿真模拟影响巨大,模拟前应充分统计割理分布情况;在所设条件下,沿最大水平主地应力方向的水平井较直井更加稳定。     

页岩气水平井井壁稳定影响因素与技术对策

国内绝大多数页岩气水平井在页岩层段钻井过程都发生过坍塌,严重影响了钻井周期及后续压裂施工。由于页岩气井水平段一般较长,普遍在1000m以上,而且页岩地层层理发育,产状多变,岩石性质硬脆,水敏性矿物含量高,很容易发生井漏坍塌等问题。本文通过分析认为影响页岩气水平井井壁失稳的因素主要包括页岩的综合特性,地质力学因素,钻井液的综合性质及其他工程因素。解决页岩气水平井井壁失稳的首要途径是认识层理页岩的特殊力学特性,重点研究不同钻井液体系对其力学特性的影响程度及影响规律（也是钻井液优选的重要依据之一）;再次需要对地应力场进行综合研究;最后通过采用合理的井壁稳定力学模型获得控制井壁失稳的钻井液密度范围,配合使用快速高效钻具,才能最大程度确保井壁稳定。     

基于有限坍塌宽度的层理性泥页岩地层井壁稳定性评价

 钻井工程中一般允许实钻井眼存在有限宽度的崩落区域,如按传统井壁稳定理论模型进行设计会导致钻井液密度偏高、钻井成本增加、钻井效率降低、钻井液漏失甚至地层破裂等一系列问题。针对脆性层理泥页岩地层特性,根据测井资料和测试数据进行地质力学建模,利用基于有限坍塌宽度的定量风险分析方法合理地评估井壁稳定概率,优选钻井液密度窗口。以中国西部某油田泥页岩地层钻井实例进行分析,在基于有限崩落存在的情况下,通过定量分析方法在井壁稳定段及失稳段对钻井液密度窗口进行动态优化,可以提高机械钻速,降低钻井成本,评估的井壁稳定概率可达91%~98%,计算结果与实际情况基本吻合,说明该方法具有重要的工程价值和实际意义。     

东营组硬脆性泥页岩井壁稳定性研究

硬脆性泥页岩地层的钻井过程中,井壁垮塌现象频发,严重影响了油气田的高效开发。为减少该类地层井壁失稳问题,本文通过室内试验对硬脆性泥页岩理化特性进行分析,并定量分析钻井液作用对泥页岩影响程度。基于室内试验结果,利用线弹性理论和单一弱面准则,建立了考虑弱面结构、温场作用、水化特性的井壁稳定模型。利用该模型对井壁稳定性影响因素进行分析,结果显示：弱面结构的存在使得坍塌压力明显升高。弱面产状变化,造成坍塌压力分布复杂,不再存在单调变化的井斜方位;随温差增大,造成地层坍塌压力上升,但上升幅度相对较小;钻井液作用会显著缩减安全钻井方位范围,提高井壁垮塌风险。现场实例分析结果表明：利用提出的井壁稳定模型可以准确地预测坍塌压力分布,从而指导现场钻井作业。     

破碎性煤层段钻井液安全密度窗口的确定与应用

破碎性煤层段钻进过程中井壁坍塌、掉块严重,常规模型计算所得的坍塌压力当量密度难以较好地支撑煤层段井壁。依据破碎性煤岩的特征,系统分析了破碎性煤层段井壁失稳的机理,重新界定了破碎性煤层段的钻井液安全密度窗口。计算结果表明进入破碎性煤层段后钻井液安全密度窗口明显变窄。利用该模型对D2井三开破碎性煤层段的钻井液安全密度窗口进行了预测,理论计算结果和实钻情况基本吻合,验证了模型的合理性。研究成果对类似井段的井壁稳定性研究有借鉴意义。