深水高温高压井测试期间井壁稳定性分析方法研究

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1、深水高温高压井测试期间井壁稳定性分析方法研究张玉亭周建良何玉发许亮斌袁俊亮中海油研究总院摘要：随着我国海洋油气勘探开发逐步迈向深水，常规浅水测试工程设计技术方法在深水领域的局限性逐渐暴露出来，文章分析了目前深水测试作业常用的井壁稳定性分析方法，对比了深水测试作业与钻完井作业井眼稳定性分析的区别，分析推荐了适用于深水测试作业的井壁稳定性分析方法及相关参数确定方法，并研究了深水高温高压环境对测试期间井壁稳定性的影响，取得了一定的认识。关键词：测试工程;井壁稳定性分析;深水;高温高压;规律分析;作者简介：张玉亭（1986,11-），男，汉族，完井工程师，主要从事深水完井工程

2、技术研究以及岩石力学在石油工程中的应用研究。基金：国家重点基础研究发展计划（“973”计划）课题“深水油气井完井与测试优化方法”（编号:2015CB251205）资助1简介随着荔湾3-1和陵水17-2等一系列重大油气项目的实施，我国逐步加快了南海深水空白区块的油气勘探开发步伐。然而，南海西部深水高温高压油气藏条件对我国当前的海洋深水钻完井测试工程技术体系提出了重大的技术挑战。测试期间的井壁稳定性分析主要服务于测试期间完井方式的选择，如井壁稳定性分析认为测试期间井壁有可能垮塌，则必须采取具有井壁支撑功能的完井方式，如独立筛管完井或者砾石充填完井等。我国海上测试作业期间的

3、井壁稳定性分析一般沿用开发井完井的地层岀砂预测分析方法，如现场观测法、经验法、数值计算法和实验法等。其中，经验公式法最为常用，我国南海东部和四部绝大多数浅水和深水测试井在测试工程设计阶段都采用了经验公式法中的单轴抗压强度法（也是目前我国海上油气田完井设计中的常用方法）作为测试期间的井壁稳定性分析方法，如式（1）所示［1］。△P二LxUCS式中，△»-临界出砂生产压差，MPa;L-经验系数，无量纲;UCS-岩石单轴抗压强度，MPa。单轴抗压强度法是Shell公司根据大量已钻井数据总结得到的经验公式，对于附近有大量邻井存在的区域，应用效果良好。该方法成功应用的关键在于经验

4、系数的准确设定，然而，我国深水油气勘探开发刚刚起步，深水井的钻井数量极其有限，南海绝大部分深水区域都没有进行过钻井作业図，在这些区域应用单轴抗压强度法就会存在无邻井信息确定和校核经验系数的问题。另外，单轴抗压强度法是针对地层岀砂问题提岀的经验公式方法，主要目标地层为砂岩地层，对于碳酸盐岩地层的适用性还有待进一步验证，我国南海流花4-1和流花11-1三井区就存在一些礁灰岩储层。2适用于测试工况的井壁稳定性分析方法测试作业是在钻井作业结束之后针对储层储量和产能而开展的测试工作，主要是通过控制地层流体放喷求得所需信息和数据。本文针对从未开发的偏远区块开发分析对比了探井钻井、

5、评价井测试以及生产井完井期间井壁稳定性分析研究可利用数据以及根据工况特点需要考虑因素的不同，如表1所示，认为目前测试期间井壁稳定性分析常用的单轴抗压强度法就会存在无邻井信息确定和校核经验系数校验方面的问题，并推荐了如下的测试期间井壁稳定性分析方法。分析表1发现，由于测试期间流体的流动方向为由地层流向井筒，因此，测试期间井筒发生破坏的形式主要应为剪切破坏，本文推荐测试期间井壁稳定性分析方法采用库伦摩尔剪切破坏模型，如式（2）所示。2Z7T9、Z7TCa—cot()+2Ccot(4242式中：。厂最大主应力，MPa;。3-最小主应力，MPa;C-岩石固有剪切强度,MPa;

6、4-内摩擦角。该模型在钻井井壁稳定和完井岀砂预测方面已经得到了广泛的应用，成功应用的关键因素有两个：（1）井壁围岩应力状态分析；（2）模型参数选择。下面详细介绍上述两项内容的确定方法。2.1井壁围岩应力状态关于井壁围岩应力状态的计算已经相当成熟，有很多研究成果，其中，任意井斜角方位角下的井壁围岩应力状态如式（3）所示[3]:—坊)ae=^ah+^aH+^av+(K、-任=Dah+EaH+Fav+KX{ITez=Gah+日％+巾J=丁氏=°其中，表1深水偏远区块探井钻井、评价井测试以及牛产井完井期间井壁稳定性分析研究对比下载原表序项冃数据依据地震资料冃标井测井资料作业数

7、据•11探井钻井XX2评价井测试完井V3生产井完井A=cosg{cos讽1—2cos20)sinQ+2sin2Qsin20B—cos©{cos讽1—2cos20)cosQ—2sin2Qsin20C=(1—2cos20)sin©D=sinOsin物+2/zsin2Qcos^sin20+2“cos26E=cosQsin—2/zsin2Qcossin20+2ficos26F=cos0—2*sin0cos20G=—(sin2Qsin©sin&+sinQsin2©sin0)H=sin2Qsinsin0—cosQsin2©sin0J=sin20sin0K=仙一2