深部盐膏岩地层套管磨损后等效应力分析

针对盐膏层蠕变和套管磨损联合作用下套管变形破坏的关键技术难题,结合室内盐岩蠕变试验,确定盐膏岩的蠕变参数,考虑盐膏层蠕变的影响,研究深部盐膏层非均匀地应力条件下蠕变、磨损程度、磨损位置对套管等效应力的影响.结果表明:蠕变在一定程度上降低了磨损套管抵抗外部载荷的能力,套管等效应力的非均匀性增强;随着蠕变时间的增加,套管等效应力逐渐增加,在1 a左右达到平衡;套管磨损越深,套管的等效应力越大且非均匀性越强;磨损位置明显改变了套管等效应力的分布规律,沿最小地应力方位磨损时,套管等效应力最大,最容易屈服;磨损位置不同时,只有当磨损程度较小时套管最大等效应力才出现在水平最小地应力方位;沿0°方向磨损时,只有当磨损程度较小时才会有“套管最大等效应力随磨损程度变化不大”的结论.     

盐膏层段高抗挤厚壁套管的开发与应用

对中原油田套管损坏情况及规律进行分析,得出了套管损坏主要原因是现有套管无法抵抗盐膏层段的巨大外挤力的结论。对开发出的TP130TT高抗挤厚壁套管性能进行论证。该套管现场应用情况达到了预期的目的,取得了很好的效果,解决了中原油田盐膏层段套管强度不足的难题。     

盐岩地层套管蠕变荷载试验及其数值分析

中原油田在钻遇盐岩层的油水井中,某些区块套管的损坏率高达65%,盐岩层蠕变是套管损坏的一个重要原因.通过对6块盐岩岩心进行地下条件的蠕变模拟试验,得出了盐岩层的蠕变规律和特征参数,建立了套管承受外载的有限元计算模型,并编制了计算程序.利用所编制的软件对中原油田某口井的套管蠕变载荷进行了数值模拟计算.结果表明,作用在套管上的径向载荷与相位角和蠕变时间有关,并且蠕变条件下套管的最大载荷超过原地应力10%左右.     

塔河油田TK1113井钻井技术分析

塔河油田盐岩层施工难度大,地层压力高,钻井过程中,盐岩、软泥岩的塑性蠕变,硬石膏的吸水膨胀、高压低矿化度的盐水层对高密度钻井液的污染,盐岩石膏的溶解使井径扩大,薄泥岩夹层的垮塌等特点,极易造成缩径、坍塌、粘附卡钻,甚至造成套管挤毁变形等复杂情况或事故,施工难度大.分析了TK1113井钻井工艺技术,对同类井的安全施工有一定借鉴作用.     

塔河油田盐膏层钻井工艺探讨

塔河油田具有盐膏层埋藏深、厚度大、压力高、层间变化大、塑性变形严重的特征。因此,如何解决在盐膏层钻进过程中出现的“溶、缩、塌、胀、漏、卡、喷、损”等复杂问题,是钻井工程的重点与难点。通过分析盐膏层的地层特性,论述了盐膏层的蠕变机理,同时对盐膏层钻井液技术以及特殊钻井工艺方面进行了探讨。研究结果表明,通过调整钻井液密度及增加氯根浓度可有效地抑制蠕变,同时结合承压堵漏及随钻扩孔等工艺措施可有效解决盐膏层蠕变引起的井下复杂事故。     

玉北地区套管变形分析及措施

为了解决玉北地区二开钻穿古近系后,下入250.8mm套管后发生套管挤毁的难题,本文通过分析古近系地应力分布及盐膏层蠕变等因素,利用第四强度理论计算分析套管受到非均质载荷下的强度降低情况,提出通过扩孔和加强套管壁厚提高了施工质量。     

盐岩地层中蠕变对石油套管强度的影响

采用常蠕变速率假定,研究了盐岩地层中石油套管的长期蠕变变形和强度问题。结合具体实例,考虑套管本身及盐岩地层的蠕变,给出了石油套管轴对称平面应变问题变形与强度的计算方法,并用有限元方法进行了比较验证。分析了套管壁厚及岩层特性等主要因素对套管强度的影响。为石油套管的强度设计和寿命预测提供了参考理论。     

汶川地震对普光气田开发影响分析

汶川地震前后，普光气田出现套管非正常变形，而常规理论无法解释这一现象。通过地震活动性和地震载荷分析得出，汶川地震是普光气田套管变形的一个重要因素，地震载荷引起静态应力变化和动态载荷，造成断层滑动、层间变形不协调和盐膏层蠕变加剧，从而套管变形。该研究还得到几点启示，不但应力大小会影响套管变形，应力的变化同样具有重要影响。在地震活动区钻井，须重视构造应力变化的影响。     

伊宁凹陷中二叠统膏盐岩的发现、特征及油气地质意义

膏盐岩常常是油气藏的盖层,研究伊宁凹陷是否存在膏盐岩及膏盐岩与烃源岩的关系对油气勘探具有重要意义。通过野外地质剖面精细测量、实验室X射线衍射分析、岩石薄片原岩恢复,在中二叠统中部发现含膏地层。其中潘津布拉克剖面含膏地层厚53m,膏盐岩层厚20m,最大单层厚度13m,其他剖面均有分布。区内含膏地层厚度为36~53m,分布稳定。中二叠统优质烃源岩主要发育在膏盐岩层之下,厚度大,分布广,有机质类型好,成熟度适中,生烃潜力大。盐下油气成藏条件优越,野外剖面油苗丰富,是油气勘探的主攻方向。     

盐岩夹层蠕变特性实验研究与理论分析

通过对湖北应城盐岩夹层160 d的单轴压缩蠕变试验研究,可知湖北应城盐岩夹层具有良好的蠕变特性,盐岩夹层蠕变来自两部分,一部分为盐岩蠕变,另一部分来自夹层蠕变,且纯盐岩蠕变率高于夹层,横向应变率大于夹层。根据试验结果,拟合试验曲线得出了盐岩夹层蠕变经验公式,由最小二乘法得到盐岩夹层蠕变经验公式拟合参数;并分析了曲线特征,建立了盐岩夹层蠕变理论模型,得出了盐岩夹层的粘弹塑性本构方程,为盐岩矿床油气储库的稳定性分析提供了依据。     

渤海湾盆地东濮凹陷压力演化与超压形成机制

通过实测压力、泥岩声波时差、流体包裹体古压力恢复及盆地模拟,对东濮凹陷北部地区地层压力的演化和现今压力特征进行分析,结合岩心观察解析超压的形成机制,探讨不同机制对超压的贡献率。结果表明:剩余压力的演化经历"超压原始积累-超压释放-超压重新形成"3个阶段,两次超压的形成时期与油气成藏的时期相对应;古今超压的空间展布均受构造格局、断裂活动和膏盐岩分布的控制,洼陷带以及盐下、盐间地层的剩余压力较大;超压的形成主要为欠压实作用、生烃作用及膏盐岩作用的结果,生烃作用对超压的贡献率与烃源岩的热演化相关。     

东营凹陷盐膏层的重震联合解释技术

用单一的物探方法难以探测沉积盆地中的盐膏层,为此提出了基于重力“剥皮”的变密度多界面重磁震联合解释技术。首先利用地震、钻井确定的第三系深度和重力反演的中生界、奥陶系、太古界深度,采用重力“剥皮”技术获得由盐膏层引起的剩余异常,据此反演得到了东营凹陷的盐膏层的顶面深度和等效厚度。反演结果表明,东营凹陷盐膏层主要由10个规模较大的盐膏体组成,呈北东向的扇状展布,顶面深度在1 700~3 700 m,北部埋深较大,南部埋深较小。与钻遇盐膏层的25口钻井资料对比,反演误差仅为2.96%,说明利用重磁震联合解释技术反演盐膏层是一项可行的技术。     

用海盐石膏制备硅酸盐水泥缓凝剂和增强剂的研究

在分析、测定了海盐石膏的化学组成和矿物组成及热特性的基础上,研究了不同煅烧条件下制备的改性海盐石膏对硅酸盐水泥主要性能的影响。结果表明:改性海盐石膏既明显地提高水泥的早期强度和略提高水泥的后期强度,还能十分明显地提高高掺量混合材水泥的强度,且水泥的凝结时间正常。制备的最佳工艺参数是:煅烧温度800C为左右,煅烧时间为0.5～1h。     

页岩气井套管内压周期变化对水泥环密封失效的实验研究

压裂、回注、储气库注采等作业将造成套管内压的循环变化,最终导致水泥环的密封失效.针对前人套管内压循环变化造成水泥环密封失效破坏的实验研究并结合最新的实验结果,分析了是否考虑地层岩石约束两种井眼系统工况条件下的水泥环失效破坏方式.分析结果显示:未考虑地层岩石约束的实验易导致水泥环的周向拉伸破坏而产生径向裂纹;套管-水泥环界面过渡区的存在能降低水泥环的径向压应力和周向拉应力,从而降低水泥环产生拉伸破坏的风险;考虑地层岩石的约束时,水泥环内外界面受到套管和地层岩石的径向和周向约束,阻止了已经达到拉伸强度极限的水泥环发生拉伸破坏而产生径向裂纹的趋势;套管内压增大时,井下工况中水泥环主要发生塑性屈服破坏产生微环隙,基本不会发生周向拉伸破坏.研究成果可为固井优化设计提供参考.     

分段压裂过程中射孔段水泥环密封完整性的数值模拟

水平井射孔段井筒由于孔眼的存在,在分段压裂过程中应力集中现象极易加剧固井水泥环的破坏。此外,由于高压压裂液直接作用在水泥环孔眼壁面上,使其完整性在压裂过程中遭受的挑战更大。本文建立了热流固耦合数值模型旨在分析分段压裂过程中射孔段水泥环内部的温度与应力变化,研究了套管内压、压裂液排量、水泥弹性模量、孔径与孔密对于水泥环密封完整性的影响规律。计算结果表明,压裂过程中水泥环一界面、二界面以及孔眼处均会产生剪切破坏。考虑瞬态力热耦合作用时,水泥环孔眼处失封风险提高。压裂液排量、孔径与孔密对水泥环切向应力影响较小;套管内压与水泥环弹性模量的降低虽然可在一定程度降低剪切破坏系数,但难以避免射孔段水泥环压裂初期的剪切破坏。     

含瓦斯煤岩流变特性研究

在打通煤样流变实验基础上，研究了含瓦斯煤岩在不同的孔隙压力下不同应力级别的变形与时间关系，提出的广义西原模型能考虑到煤岩体蠕变加速阶段的非等加速特性，真实描述煤岩体蠕变的全过程曲线，最后利用非线性回归方法一最小二乘法中的Marquardt法对实验结果进行了拟合，获取了煤岩的流变参数。理论分析结果和实验结果对比，两者之间有较好的吻合性。广义西原模型为使用电磁辐射法预测煤与瓦斯延迟突出提供了理论基础。     

套管井"压胀松动"增产技术现场实验研究

为了研究“压胀松动”增产技术的增产效果和对套管的影响,在延长石油管理局子长油矿对４２４２ 井进行了现场实验．该技术采用强动载波在地层深处叠加的方法,造成压胀条件,松动岩石,增大近井带渗透率,提高油井产量．施工后,该井产量增加为原来的４ 倍多．本次实验工艺上是成功的, 首先是按设计要求引爆了炸药,其二是由于采取了保护措施,使套管变形局限在施工段处,不影响下泵,不影响油井生产;套管强度校核分析也证明了套管不会破坏．施工后地质效果明显．     

微环隙带压对套管可靠性的影响

页岩气开发目前仍存在诸多问题,水平井分段体积压裂中套管失效是其中之一.基于弹塑性力学原理和平面应变问题求解方法,应用ABAQUS软件建立了微环隙带压下套管受力和位移的有限元计算模型.应用该模型进行了算例分析和现场验证,并分析了施工压力、套管的几何及物理参数等可控因素对套管可靠性的影响.研究表明,套管本身强度足以应对正常设计方案中的受力情况,然而微环隙带压等特殊事件会导致套管失效.另外,套管压力和微环隙压力共同对套管可靠性产生影响,两者差值越小套管可靠性越高.而对于套管的弹性模量和壁厚来说,数值越大,套管可靠性越高.结合模型和影响因素分析,建立了一套工作流程作为控制方法,使得在压裂设计阶段,可以对现有设计方案进行优选及改进,从而能够在存在微环隙带压的恶劣情况的实际作业中,保护套管的可靠性.